EP3307597A1 - Système embarqué sur un véhicule automobile pour une fonctionnalité de changement de voie, et procédé de contrôle associé - Google Patents

Système embarqué sur un véhicule automobile pour une fonctionnalité de changement de voie, et procédé de contrôle associé

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Publication number
EP3307597A1
EP3307597A1 EP16718240.1A EP16718240A EP3307597A1 EP 3307597 A1 EP3307597 A1 EP 3307597A1 EP 16718240 A EP16718240 A EP 16718240A EP 3307597 A1 EP3307597 A1 EP 3307597A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensors
technology
motor vehicle
lateral
sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16718240.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Caroline Robert
Michel LEEMAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP3307597A1 publication Critical patent/EP3307597A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/10—Path keeping
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
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    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B60W2420/403—Image sensing, e.g. optical camera
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    • B60W2554/00—Input parameters relating to objects
    • B60W2554/80—Spatial relation or speed relative to objects
    • B60W2554/804—Relative longitudinal speed

Definitions

  • the present invention generally relates to motor vehicles equipped with automatic and semi-automatic systems for driving assistance, and more specifically the systems allowing the automatic or semi-automatic lane change.
  • Level 1 corresponds to the driver assistance systems relating to either the longitudinal control of the vehicle only (for example the systems known under the acronym ACC or Autonomous Cruise Control), or only lateral control of the vehicle (for example, a system for assisting the maintenance of a lane on a lane, or a lane change aid system used in case of overtaking, overturning after overtaking, or an avoidance procedure );
  • level 2 corresponds to a so-called "partial automation” level in which the driver assistance system or systems can combine the lateral and longitudinal control of the vehicle;
  • - level 3 corresponds to a so-called “conditional automation” level in which the driver is allowed, for a certain period of time, and on certain types of road (for example a motorway), not to be attentive to driving .
  • the related automated systems then supervise the lateral and / or longitudinal control of the vehicle, but must make the driver liable in the event of a problem;
  • - level 4 corresponds to a complete automation of the vehicle, with the possibility for the driver to delegate driving in any situation, and to come back whenever he wants, regardless of the duration and any specific area;
  • Level 5 corresponds to a completely automated vehicle, with no possibility for the driver to interact.
  • the levels 0 to 5 according to the SAE substantially correspond to the levels 0 to 4 of the Federal Agency NHTSA ("National Highway Traffic Safety Administration") in charge of road safety.
  • level 3 to 5 vehicles are not currently permitted by law.
  • Levels 0 to 2 are allowed, however, because the driver remains the only supervisor of driving.
  • FIG. 1 illustrates, by way of nonlimiting example, a known architecture for an automated level 3 system (SAE / NHTSA) for maintaining trajectory on a vehicle lane 1.
  • SAE / NHTSA automated level 3 system
  • the automated level 3 system comprises:
  • a front camera 2 for example in the middle of the front windshield, and the associated observation area A 2 has an angle of about 40 ° over a range of about 100 meters;
  • a laser sensor 3 located for example in the middle of the front bumper, and whose associated observation area A 3 has an angle of about 145 ° over a range of about 150 meters; two radar sensors 4 1 and 4 2 placed for example on the left and right front fenders of the vehicle 1, with a range of the order of a hundred meters.
  • These last two radar sensors 4i and 4 ⁇ are generally part of a more complete system, also equipped with similar radar sensors 4 3 and 4 4 placed on the left and right rear wings of the vehicle 1, all of these four radar sensors. covering an observation area A 4 surrounding the vehicle 1.
  • the system of FIG. 1 may also comprise means making it possible to control that the driver is in a good state to take back the hand if the situation requires it, for example a camera 6 pointed at the driver (observation zone A 6 ) and sensors (not shown) for detecting that the hands of the driver are on the steering wheel (systems called "Hands-on" in English terminology).
  • the system also uses the data of a navigation receiver 7, for example of the GPS type, so as to anticipate, for example, motorway changes and therefore the changes of lines that would be necessary.
  • SAE level 3 automated systems
  • NHTSA level 3 automated systems
  • Such an architecture satisfies the requirements of Level 3 (SAE / NHTSA) for the functionality of trajectory maintenance on a lane since the front of the vehicle 1 is well observed on three partially overlapping zones (A 2 , A 3 and A). 4 ), using three different technologies, as prescribed for ASIL level D. It is more difficult to achieve at least cost a function of automated lane change ("full automatic lane change" in English terminology) in level 3. Indeed, in this case, the system must, in addition to the features described below.
  • Some solutions proposed so far are to use three observation zones surrounding the vehicle 360 °, covered by three different technologies of sensors. With reference to the architecture shown in FIG. 1, it is possible in particular to use observation zones A 4 and A 5 related to radar and camera technologies. For the third 360 ° observation zone, related to the laser technology, at least three additional laser sensors are required with respect to the laser sensor 3 of FIG. 1, placed in particular on the sides and at the rear of the vehicle. These solutions are thus very expensive.
  • the invention aims in particular to provide an affordable architecture for a completely automated level 3, or semi-automated level 2, lane change system.
  • the subject of the present invention is a system that can be embarked on a motor vehicle for an automatic or semi-automatic lane change function, the system comprising:
  • At least two and at most three front assemblies of sensors of different technologies of which a first front assembly using at least one sensor of a first technology, a second together before using at least one sensor of a second technology, and, where optionally, a third front assembly comprising a single sensor of a third technology;
  • At least two and at most three rear sets of sensors of different technologies of which a first rear assembly using at least one sensor of a first technology, a second rear assembly using at least one sensor of a second technology, and, where appropriate, a third rear assembly comprising a single sensor of a third technology;
  • control means capable of generating temporal extrapolations of information delivered by the rear assemblies and the front assemblies, and combining said temporal extrapolations with information supplied by the lateral assemblies with a view to authorizing or not allowing a change of direction of the motor vehicle.
  • the information delivered by the rear assemblies, the front assemblies and the lateral assemblies comprise information relating to a front, rear or lateral obstacle detected in the front zone, rear zone or in each lateral zone;
  • the information relating to a front, rear or lateral obstacle comprises a speed, an acceleration and a position of said obstacle, in other words, all the information necessary for establishing a trajectory followed by the obstacle;
  • control means combine the time extrapolations with the information delivered by the lateral sets in a weighted linear combination.
  • a higher index of confidence with the information coming from the lateral assemblies, than with extrapolated information coming from the front or rear assemblies;
  • a decreasing weighting coefficient over time can advantageously be assigned to time extrapolations;
  • the sensor of the third front assembly, respectively rear, is adapted to be arranged for example on a front bumper, respectively rear of the motor vehicle;
  • said first front and rear assemblies each comprise a single sensor of first technology capable of being arranged for example on a front bumper, respectively rear of the motor vehicle;
  • said second front and rear assemblies each comprise two sensors of second technology, able to be arranged for example on the front and respectively rear lateral wings of the motor vehicle;
  • the first technology sensors are preferably image sensors
  • the second technology sensors are preferably radar sensors
  • the third technology sensors are preferably laser sensors
  • the system comprises exactly three front and rear sets of sensors of different technologies, and two lateral sets of sensors of different technologies for each lateral zone of the vehicle.
  • This implementation makes it possible to guarantee, at lower cost, a fully automatic level 3 lane change functionality, with an ASIL D safety level;
  • the system comprises exactly two front and rear sets of sensors of different technologies, and two lateral sets of sensors of different technologies for each lateral zone of the vehicle.
  • This implementation makes it possible to guarantee, at a lower cost, a level 2 semi-automatic lane change functionality.
  • the invention also relates to a method for controlling a system that can be loaded onto a motor vehicle for a function of automatic or semi-automatic lane change, characterized in that, the system comprising:
  • At least two and at most three front assemblies of sensors of different technologies of which a first front assembly using at least one sensor of a first technology, a second a front assembly using at least one sensor of a second technology, and a third front assembly comprising a single sensor of a third technology;
  • At least two and at most three rear sets of sensors of different technologies of which a first rear assembly using at least one sensor of a first technology, a second rear assembly using at least one sensor of a second technology, and a third rear assembly comprising a single sensor of a third technology;
  • the method comprises a step of generating time extrapolations of information delivered by the rear assemblies and the front sets, and a step of combining said time extrapolations with information provided by the side sets with a view to authorizing or not allowing a change of track of the motor vehicle.
  • FIG. 1 already described above, schematically illustrates an example of known architecture for a trajectory maintenance system on a fully automated level 3 track (SAE / NHTSA) fitted to a motor vehicle;
  • - Figure 2 schematically illustrates an example of architecture according to the invention for a fully automated level 3 lane change system (SAE / NHTSA) fitted to a motor vehicle;
  • FIG. 3 schematically represents an exemplary simulation of a vehicle equipped with the lane change system of FIG.
  • the invention proposes here to complete the architecture of FIG. 1 by a single laser sensor placed at the rear of the vehicle, for example at the level in the middle of the rear bumper.
  • the architecture thus obtained is shown schematically in FIG. 2, similar to FIG. 1, except that:
  • the laser sensor placed at the front of the vehicle 1 here bears the reference number 3 with an associated front observation zone A 3 i;
  • Such an architecture is in accordance with the ASIL D level:
  • the sensors used here for the front and rear of the vehicle can detect obstacles located at a minimum distance, depending on the speed of use of the lane change feature, and therefore do not include the ultrasonic sensors of short range used for example for parking assistance.
  • this architecture is not sufficient on its own to guarantee the ASIL D level since only two left and right lateral observation zones of the vehicle, covered by two different sensor technologies (left and right lateral portions of A 4 and A 5 ), are present.
  • the invention starts from the observation that, in most cases encountered on the highway, an obstacle, in particular another vehicle at the rear, respectively at the front of the vehicle concerned, and whose proximity would prohibit lane change, only appear in a lateral observation zone after first appearing in the rear observation areas, respectively before.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary simulation of the vehicle 1 of FIG. 2, traveling on a three-lane highway Li, L 2 , L 3 in the direction indicated by an arrow F.
  • the vehicle 1 moves on the rightmost Li lane, following another vehicle V F.
  • Figure 3 also shows that a vehicle V R rolls to the rear of the vehicle 1, in the middle lane.
  • FIG. 3 only the important observation areas used in an automatic override procedure, in particular the zones A 2 , A 3 , A 32 , A 4 and A 5 , have been reproduced.
  • the system is able to detecting, in level ASIL D, the presence of the vehicle V F at the front of the vehicle 1, and the presence of the vehicle V R at the rear of the vehicle 1.
  • the system is able to:
  • the present invention proposes to use the information provided by the rear assemblies and before assemblies, to extrapolate this information temporally, then to combine the time extrapolations. with the information provided by the side assemblies to allow or not a lane change of the motor vehicle.
  • the triple redundant rear observation zones will be used to detect any vehicle VR ready to overtake the vehicle 1, and prohibit disengagement if necessary, but also, in accordance with the invention, to extrapolate the information related to this vehicle V R in the lateral zone, here left, of the vehicle 1, and postpone the lane change decision until the vehicle V R has not finished passing.
  • the triple redundancy front observation zones will be used in accordance with the invention to extrapolate the information related to this vehicle.
  • the information relating to a front, rear or lateral obstacle comprises a speed, an acceleration and a position of said obstacle, in other words, all the information necessary to restore a trajectory followed by the obstacle.
  • System control means schematically represented as 8 in FIG. 2, combine the time extrapolations with the information provided by the side sets, preferably in a weighted linear combination. We can thus associate an index of higher confidence in information from side sets, than extrapolated information from front or rear sets.
  • the invention proposes a cost-optimized architecture (triple redundancy only on the front and rear areas) which makes it possible to offer a completely automated lane-change functionality that meets the safety requirements of the ASIL D level. .
  • sensors have been described in the diagrams as image sensors for sensors 5 3, 5 4, the sensors under the radar technology for 4- ⁇ sensors 4 4 and falling sensor laser technology for 3i sensors and ⁇ 3, the principles of the invention are applicable regardless of the combination of technologies (or types) different use.
  • the invention also finds an interesting application and also at a lower cost for a level 2 semi-automatic lane-changing functionality.
  • only two sets of sensors of different technologies are necessary on the one hand for 'before, and secondly at the back, and only one sensor is needed to observe each side area.
  • temporal extrapolations of information delivered by the rear assemblies and the front assemblies are realized, then combined with information supplied by the lateral assemblies in order to authorize or not a change of lane of the motor vehicle. .
  • the authorization is only a proposition of the system made to the driver to change lanes, since the semi-automatic functionality implies a supervision of the driver.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système apte à être embarqué sur un véhicule automobile (1) pour une fonctionnalité de changement de voie automatique ou semi-automatique. Le système selon l'invention comporte : pour observer une zone avant du véhicule automobile (1) en vue de détecter un obstacle avant, au moins deux et au plus trois ensembles avant de capteurs de technologies différentes (53, 41, 42, 31); pour observer une zone arrière du véhicule automobile (1) en vue de détecter un obstacle arrière (VR), au moins deux et au plus trois ensembles arrière de capteurs de technologies différentes (54, 43, 44, 32); pour observer chaque zone latérale du véhicule automobile en vue de détecter un obstacle latéral, au plus deux ensembles latéraux de capteurs (4-|-44, 5-i, 52) de technologies différentes; et un moyen (8) de contrôle apte à générer des extrapolations temporelles d'informations délivrées par les ensembles arrière et les ensembles avant, et à combiner lesdites extrapolations temporelles avec des informations délivrées par les ensembles latéraux en vue d'autoriser ou non un changement de voie du véhicule automobile (1).

Description

Système embarqué sur un véhicule automobile pour une fonctionnalité de changement de voie, et procédé de contrôle associé
La présente invention concerne de manière générale les véhicules automobiles équipés de systèmes automatiques et semi-automatiques d'assistance à la conduite, et plus précisément les systèmes permettant le changement de voie automatique ou semi-automatique.
L'automatisation de la conduite avance pour répondre à de nombreux enjeux tels que la sécurité, la mobilité, l'éco-conduite, et l'accessibilité pour tous à la conduite. Aujourd'hui, il est possible d'avoir un véhicule totalement automatisé sans conducteur, sur des zones dédiées. Il n'en va pas de même en ce qui concerne les projets de véhicules automatisés sur route pour lesquels de nombreux problèmes, en particulier dans le domaine juridique et dans le domaine de la sécurité, restent à résoudre avant de voir de tels véhicules en vente. En particulier, dans le cas d'un véhicule automatisé sur route en présence d'un conducteur, la Convention de Vienne édicté, dans son Article 8.5, que le conducteur doit à tout moment être en mesure de contrôler son véhicule.
Le Comité des normes de véhicules automatisés sur route SAE (Acronyme anglo-saxon mis pour Society of Automotive Engineer) a récemment publié un nouveau rapport donnant une classification des niveaux de conduites automatisés, ("Taxonomy and Définitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems", Standard J3016, 16 janvier 2014), avec, pour chaque niveau de classification, les règles de partage de la supervision de la conduite entre le conducteur et le ou les systèmes d'automatisation. Plus précisément, ce rapport définit six niveaux, allant du niveau 0 pour un véhicule sans aucun système d'automatisation, au niveau 5 pour un véhicule complètement automatisé, en passant par différents degrés d'automatisation pour lesquels on augmente à chaque fois la part d'automatisation et on diminue la part de responsabilité du conducteur. Ainsi :
- le niveau 1 correspond aux systèmes d'aide à la conduite relatifs soit au seul contrôle longitudinal du véhicule (par exemple les systèmes connus sous l'acronyme anglo-saxon ACC ou « Autonomous Cruise Control »), soit au seul contrôle latéral du véhicule (par exemple un système d'aide au maintien de trajectoire sur une voie, ou un système d'aide au changement de voie utilisé en cas de dépassement, de rabattement après dépassement, ou d'une procédure d'évitement) ;
- le niveau 2 correspond à un niveau dit « d'automatisation partielle » dans lequel le ou les systèmes d'aide à la conduite peuvent combiner le contrôle latéral et longitudinal du véhicule ;
- le niveau 3 correspond à un niveau dit « d'automatisation conditionnelle » dans lequel on autorise le conducteur, pendant un laps de temps déterminé, et sur certains types de routes (par exemple une autoroute), à ne pas être attentif à la conduite. Les systèmes automatisés y afférant supervisent alors le contrôle latéral et/ou longitudinal du véhicule, mais doivent rendre la responsabilité au conducteur en cas de problème ;
- le niveau 4 correspond à une automatisation complète du véhicule, avec possibilité, pour le conducteur de déléguer la conduite, dans toute situation, et d'y revenir quand il le souhaite, indépendamment de la durée et de toute zone spécifique ;
- le niveau 5 correspond à un véhicule complètement automatisé, sans possibilité pour le conducteur d'interagir.
Les niveaux 0 à 5 selon le SAE correspondent sensiblement aux niveaux 0 à 4 de l'Agence fédérale Américaine NHTSA ("National Highway Traffic Safety Administration") chargée de la sécurité routière.
En raison de l'Article précité de la Convention de Vienne, les véhicules de niveau 3 à 5 ne sont aujourd'hui pas autorisés par la législation. Les niveaux 0 à 2 sont en revanche autorisés car le conducteur reste bien le seul superviseur de la conduite.
On s'intéresse dans la suite notamment aux projets des futurs véhicules automatisés de niveau 3 selon les Standards SAE ou NHTSA. L'acceptation d'une modification de la Convention de Vienne, qui impose aujourd'hui une responsabilité permanente du conducteur, passe a minima par la mise en œuvre d'un certain nombre de procédures de sûreté de fonctionnement et de stratégies pour permettre au conducteur de revenir à la supervision de la conduite en cas de défaillances du système. En particulier, si une défaillance est détectée, le système de conduite automatisée de niveau 3 doit certes, rendre la main au conducteur, mais doit néanmoins assurer la fonctionnalité pendant un court laps de temps, typiquement de l'ordre d'une dizaine de seconde, pour permettre au conducteur de reprendre effectivement le contrôle de la conduite.
Ces exigences en termes de sûreté de fonctionnement impliquent nécessairement d'utiliser une architecture avec beaucoup de redondance, ce qui vient grever le coût de ces systèmes. Ainsi, conformément à la norme internationale ISO 26262 qui définit notamment une classification de la criticité des défaillances selon quatre niveaux dits "ASIL A, ASIL B, ASIL C et ASIL D" (initiales anglo-saxonnes mises pour Automotive Safety Integrity Level), un système de niveau 3 doit être ASIL D, ce qui entraîne en particulier de prévoir sur un véhicule au moins trois technologies différentes de capteurs pour observer une même zone de l'environnement du véhicule. On évite ainsi qu'un brouilleur externe vienne rendre simultanément inefficaces les trois types de capteurs.
La figure 1 illustre, à titre d'exemple non limitatif, une architecture connue pour un système automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) pour le maintien de trajectoire sur une voie d'un véhicule 1. Sur le plan fonctionnel, un tel système de maintien de trajectoire sur une voie doit être capable de contrôler ce qu'il se passe devant le véhicule, de commander le système de freinage et/ou le système de contrôle moteur pour régler la vitesse en conséquence, et de commander le système électronique de contrôle de la direction pour rester sur une même voie de conduite. Dans l'architecture connue représentée sur la figure 1, le système automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) comporte pour ce faire :
- une caméra frontale 2, située par exemple au milieu du pare-brise avant, et dont la zone d'observation associée A2 présente un angle d'environ 40° sur une portée d'environ 100 mètres ;
- un capteur laser 3, situé par exemple au milieu du pare-choc avant, et dont la zone d'observation associée A3 présente un angle d'environ 145° sur une portée d'environ 150 mètres ; - deux capteurs radar 4i et 42 placés par exemple sur les ailes avant gauche et droite du véhicule 1, d'une portée de l'ordre de la centaine de mètres.
Ces deux derniers capteurs radars 4i et 4∑ font généralement partie d'un système plus complet, doté également de capteurs radar similaires 43 et 44 placés sur les ailes arrière gauche et droite du véhicule 1, l'ensemble de ces quatre capteurs radar couvrant une zone d'observation A4 entourant le véhicule 1.
Quatre caméras 5-i, 5∑, 53 et 54, situées respectivement de préférecne au niveau des rétroviseurs gauche et droite, du pare-choc avant et du pare- choc arrière, couvrent une zone d'observation A5 entourant également le véhicule 1, utilisée en particulier également pour donner au conducteur une représentation sur 360° de l'environnement du véhicule.
Le système de la figure 1 peut comporter également des moyens permettant de contrôler que le conducteur est bien en état de reprendre la main si la situation l'impose, par exemple une caméra 6 pointée sur le conducteur (zone d'observation A6) et des capteurs (non représentés) permettant de détecter que les mains du conducteur sont sur le volant (systèmes dits de " Hands-on " en terminologie anglo-saxonne).
Optionnellement, le système utilise également les données d'un récepteur de navigation 7, par exemple de type GPS, de manière à anticiper par exemple les changements d'autoroute et donc les changements de lignes qui seraient nécessaires.
D'autres architectures existent pour les systèmes automatisés de niveau 3 (SAE/NHTSA) pour le maintien de trajectoire sur une voie d'un véhicule.
Une telle architecture répond bien aux exigences du niveau 3 (SAE/NHTSA) pour la fonctionnalité du maintien de trajectoire sur une voie puisque l'avant du véhicule 1 est bien observé sur trois zones qui se recouvrent partiellement (A2, A3 et A4), et ce, en utilisant trois technologies différentes, comme prescrit pour un niveau ASIL D. Il est plus difficile de réaliser à moindre coût une fonctionnalité de changement de voie automatisé ("full automatic lane change" en terminologie anglo-saxonne) en niveau 3. En effet, dans ce cas, le système doit, outre les fonctionnalités décrites ci-dessus pour le maintien dans une voie, détecter, dans le cadre d'un dépassement sans intervention du conducteur, qu'il est possible de changer de voie en analysant en particulier l'arrière et les côtés du véhicule, activer l'indicateur de direction pour prévenir les tiers d'un changement de voie imminent, commander le système électronique de contrôle de la direction pour le changement de voie. Une fois le dépassement effectué, le système doit également superviser intégralement la procédure de rabattement du véhicule.
Certaines solutions proposées jusqu'ici consistent à utiliser trois zones d'observation entourant sur 360° le véhicule, couvertes par trois technologies différentes de capteurs. Si l'on se réfère à l'architecture montrée sur la figure 1 , il est possible en particulier d'utiliser les zones d'observation A4 et A5 liées aux technologies radar et caméra. Pour la troisième zone d'observation sur 360°, liée à la technologie laser, il faut au minimum trois capteurs laser supplémentaires par rapport au capteur laser 3 de la figure 1, placés notamment sur les côtés et à l'arrière du véhicule. Ces solutions sont ainsi très coûteuses.
L'invention a pour but notamment de proposer une architecture de coût abordable pour un système de changement de voie complètement automatisé de niveau 3, ou semi-automatisé de niveau 2.
Pour ce faire, la présente invention a pour objet un système apte à être embarqué sur un véhicule automobile pour une fonctionnalité de changement de voie automatique ou semi-automatique, le système comportant :
- pour observer une zone avant du véhicule automobile en vue de détecter un obstacle avant, au moins deux et au plus trois ensembles avant de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble avant utilisant au moins un capteur d'une première technologie, un deuxième ensemble avant utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie, et, le cas échéant, un troisième ensemble avant comportant un unique capteur d'une troisième technologie;
- pour observer une zone arrière du véhicule automobile en vue de détecter un obstacle arrière, au moins deux et au plus trois ensembles arrière de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble arrière utilisant au moins un capteur d'une première technologie, un deuxième ensemble arrière utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie, et, le cas échéant, un troisième ensemble arrière comportant un unique capteur d'une troisième technologie;
- pour observer chaque zone latérale du véhicule automobile en vue de détecter un obstacle latéral, au plus deux ensembles latéraux de capteurs de technologies différentes ; et
- un moyen de contrôle apte à générer des extrapolations temporelles d'informations délivrées par les ensembles arrière et les ensembles avant, et à combiner lesdites extrapolations temporelles avec des informations délivrées par les ensembles latéraux en vue d'autoriser ou non un changement de voie du véhicule automobile.
Selon d'autres particularités caractéristiques particulièrement avantageuses, prises seules ou en combinaison :
- les informations délivrées par les ensembles arrière, les ensembles avant et les ensembles latéraux, comportent des informations relatives à un obstacle avant, arrière ou latéral détecté dans la zone avant, respectivement arrière ou dans chaque zone latérale ;
- les informations relatives à un obstacle avant, arrière ou latéral comportent une vitesse, une accélération et une position dudit obstacle, en d'autres termes, toutes les informations nécessaires à l'établissement d'une trajectoire suivie par l'obstacle ;
- les moyens de contrôle combinent les extrapolations temporelles avec les informations délivrées par les ensembles latéraux selon une combinaison linéaire pondérée. Ainsi, il est possible d'associer notamment un indice de confiance plus élevé aux informations en provenance des ensembles latéraux, qu'aux informations extrapolées venant des ensembles avant ou arrière ; - un coefficient de pondération décroissant avec le temps peut être avantageusement affecté aux extrapolations temporelles ;
- le capteur du troisième ensemble avant, respectivement arrière, est apte à être disposé par exemple sur un pare-choc avant, respectivement arrière du véhicule automobile ;
- lesdits premiers ensembles avant et arrière comprennent chacun un unique capteur de première technologie apte à être disposé par exemple sur un pare-choc avant, respectivement arrière du véhicule automobile ;
- lesdits deuxièmes ensembles avant et arrière comprennent chacun deux capteurs de deuxième technologie, aptes à être disposés par exemple sur les ailes avant, respectivement arrière latérales du véhicule automobile ;
- les capteurs de première technologie sont de préférence des capteurs d'images ;
- les capteurs de deuxième technologie sont de préférence des capteurs radar ;
- les capteurs de troisième technologie sont de préférence des capteurs laser ;
- dans une mise en œuvre possible, le système comporte exactement trois ensembles avant, respectivement arrière, de capteurs de technologies différentes, et deux ensembles latéraux de capteurs de technologies différentes pour chaque zone latérale du véhicule. Cette mise en œuvre permet de garantir, à moindre coût, une fonctionnalité de changement de voie complètement automatique de niveau 3, avec un niveau de sûreté ASIL D ;
- dans une autre mise en œuvre, le système comporte exactement deux ensembles avant, respectivement arrière, de capteurs de technologies différentes, et deux ensembles latéraux de capteurs de technologies différentes pour chaque zone latérale du véhicule. Cette mise en œuvre permet de garantir, à moindre coût, une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique de niveau 2.
L'invention a également pour objet un procédé de contrôle d'un système apte à être embarqué sur un véhicule automobile pour une fonctionnalité de changement de voie automatique ou semi-automatique, caractérisé en ce que, le système comportant :
- pour observer une zone avant du véhicule automobile en vue de détecter un obstacle avant, au moins deux et au plus trois ensembles avant de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble avant utilisant au moins un capteur d'une première technologie, un deuxième ensemble avant utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie, et un troisième ensemble avant comportant un unique capteur d'une troisième technologie;
- pour observer une zone arrière du véhicule automobile en vue de détecter un obstacle arrière, au moins deux et au plus trois ensembles arrière de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble arrière utilisant au moins un capteur d'une première technologie, un deuxième ensemble arrière utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie, et un troisième ensemble arrière comportant un unique capteur d'une troisième technologie; et
- pour observer chaque zone latérale du véhicule automobile en vue de détecter un obstacle latéral, au plus deux ensembles latéraux de capteurs de technologies différentes ;
le procédé comporte une étape de génération d'extrapolations temporelles d'informations délivrées par les ensembles arrière et les ensembles avant, et une étape de combinaison desdites extrapolations temporelles avec des informations délivrées par les ensembles latéraux en vue d'autoriser ou non un changement de voie du véhicule automobile.
L'invention et les différents avantages qu'elle procure seront mieux compris au vu de la description suivante, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
- la figure 1, déjà décrite ci-dessus, illustre schématiquement un exemple d'architecture connue pour un système de maintien de trajectoire sur une voie complètement automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) équipant un véhicule automobile ; - la figure 2 illustre schématiquement un exemple d'architecture conforme à l'invention pour un système de changement de voie complètement automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) équipant un véhicule automobile ;
- la figure 3 représente schématiquement un exemple de mise en situation d'un véhicule équipé du système de changement de voie de la figure
2, roulant sur une portion d'autoroute.
Dans la suite de la description, et à moins qu'il n'en soit disposé autrement, les éléments communs à l'ensemble des figures portent les mêmes références.
Dans l'ensemble de l'exposé, on appelle « fonctionnalité de changement de voie automatique » la fonctionnalité de niveau 3 (SAE/NHTSA), et « fonctionnalité de changement de voie semi-automatique » la fonctionnalité de niveau 2 (SAE/NHTSA).
Pour réaliser une fonctionnalité de changement de voie automatique, l'invention propose ici de compléter l'architecture de la figure 1 par un unique capteur laser placé à l'arrière du véhicule, par exemple au niveau au milieu du pare-choc arrière. L'architecture ainsi obtenue est représentée schématiquement sur la figure 2, similaire à la figure 1 à ceci près que :
- le capteur laser placé à l'avant du véhicule 1 porte ici la référence 53 avec une zone d'observation avant associée A3i ;
- un capteur laser 32 similaire au capteur laser avant 3-i, avec une zone d'observation associée A32, a été rajouté à l'arrière du véhicule 1. Une telle architecture est bien conforme au niveau ASIL D :
- à l'avant du véhicule puisqu'elle offre trois zones d'observation (portion de A4, portion de A5 et A3i) couvertes par trois technologie différentes de capteurs ; et
- à l'arrière du véhicule puisqu'elle offre trois zones d'observation (portion de A4, portion de A5 et A32) couvertes par trois technologie différentes de capteurs. On note que les capteurs utilisés ici pour l'avant et pour l'arrière du véhicule permettent de détecter des obstacles situés à une distance minimale, fonction de la vitesse d'utilisation de la fonctionnalité de changement de voie, et ne comprennent donc pas les capteurs de type à ultrasons de faible portée utilisés par exemple pour l'assistance au parking.
Néanmoins, cette architecture n'est pas suffisante à elle seule pour garantir le niveau ASIL D puisque seules deux zones d'observation latérales gauche et droite du véhicule, couvertes par deux technologies différentes de capteurs (portions latérales gauche et droite de A4 et A5), sont présentes.
Pour pallier cette insuffisance, l'invention part du constat que, dans la plupart des cas de figures rencontrés sur autoroute, un obstacle, en particulier un autre véhicule à l'arrière, respectivement à l'avant du véhicule concerné, et dont la proximité interdirait le changement de voie, n'apparaît dans une zone d'observation latérale qu'après être d'abord apparu dans les zones d'observation arrière, respectivement avant.
Cela est particulièrement visible sur la figure 3 qui illustre un exemple de mise en situation du véhicule 1 de la figure 2, roulant sur une autoroute à trois voies L-i , L2, L3 dans le sens indiqué par une flèche F. Le véhicule 1 se déplace sur la voie Li la plus à droite, en suivant un autre véhicule VF. La figure 3 montre également qu'un véhicule VR roule à l'arrière du véhicule 1, sur la voie du milieu. Pour ne pas surcharger la figure 3, seules les zones d'observation importantes utilisées dans une procédure de dépassement automatique, en particulier les zones A2, A3i , A32, A4 et A5, ont été reproduites. Compte tenu de la largeur de chaque voie Li , L2, L3, typiquement de l'ordre de 3,50 mètres en France, et des tailles des différentes zones d'observation du système équipant le véhicule 1, le système est en mesure de détecter, en niveau ASIL D, la présence du véhicule VF à l'avant du véhicule 1, et la présence du véhicule VR à l'arrière du véhicule 1. En particulier, le système est en mesure de :
- décider qu'un changement de voie en vue du dépassement du véhicule VF est nécessaire si ce véhicule VF se déplace à une vitesse plus faible que celle du véhicule 1 et/ou que la distance de sécurité entre les deux véhicules 1 et VF est sur le point de ne plus être respectée ;
- empêcher, ou tout du moins différer ce changement de voie si le véhicule VR à l'arrière est trop proche et/ou s'apprête à dépasser le véhicule 1.
Pour ce faire, et garantir ainsi un niveau ASIL D également sur les côtés véhicule 1, la présente invention propose d'utiliser les informations délivrées par les ensembles arrière et les ensembles avant, d'extrapoler temporellement ces informations, puis de combiner les extrapolations temporelles avec les informations délivrées par les ensembles latéraux en vue d'autoriser ou non un changement de voie du véhicule automobile.
En d'autres termes, les zones d'observation arrière à triple redondance vont être utilisées pour détecter tout véhicule VR prêt à dépasser le véhicule 1 , et interdire le déboîtement le cas échéant, mais aussi, conformément à l'invention, pour extrapoler les informations liées à ce véhicule VR dans la zone latérale, ici gauche, du véhicule 1, et différer la décision de changement de voie tant que le véhicule VR n'a pas fini le dépassement. De façon similaire, lorsque le véhicule 1 sera passé sur la voie L2 en vue de dépasser le véhicule VF, les zones d'observation avant à triple redondance vont être, conformément à l'invention, utilisées pour extrapoler les informations liées à ce véhicule VF dans la zone latérale, ici droite, du véhicule 1, et gérer ainsi le retour sur la voie Li du véhicule 1 après dépassement du véhicule VF.
Dans tous les cas, les informations relatives à un obstacle avant, arrière ou latéral comportent une vitesse, une accélération et une position dudit obstacle, en d'autres termes, toutes les informations nécessaires à rétablissement d'une trajectoire suivie par l'obstacle.
Des moyens de contrôle du système, représentés schématiquement sous la référence 8 dans la figure 2, combinent les extrapolations temporelles avec les informations délivrées par les ensembles latéraux, de préférence selon une combinaison linéaire pondérée. On peut ainsi associer un indice de confiance plus élevé aux informations en provenance des ensembles latéraux, qu'aux informations extrapolées venant des ensembles avant ou arrière.
Il est possible également de prévoir un coefficient de pondération affecté aux extrapolations temporelles qui décroît avec le temps.
En d'autres termes, l'invention propose une architecture optimisée en termes de coûts (triple redondance uniquement sur les zones avant et arrière) qui permet d'offrir une fonctionnalité de changement de voie complètement automatisée respectant les exigences de sûreté du niveau ASIL D.
Par ailleurs, bien que les capteurs aient été décrits dans les schémas comme des capteurs d'images pour les capteurs 53, 54, des capteurs relevant de la technologie radar pour les capteurs 4-\ à 44, et de capteurs relevant de la technologie laser pour les capteurs 3i et 3∑, les principes de l'invention sont applicables quelle que soit la combinaison des technologies (ou types) différentes utilisée.
Enfin, l'invention trouve aussi une application intéressante et également à moindre coût pour une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique de niveau 2. Dans ce cas précis, seuls deux ensembles de capteurs de technologies différentes sont nécessaires d'une part à l'avant, et d'autre part à l'arrière, et un seul capteur est nécessaire pour observer chaque zone latérale. Selon le principe de l'invention, des extrapolations temporelles d'informations délivrées par les ensembles arrière et les ensembles avant sont réalisées, puis combinées avec des informations délivrées par les ensembles latéraux en vue d'autoriser ou non un changement de voie du véhicule automobile. Dans ce cas précis néanmoins, l'autorisation n'est qu'une proposition du système faite au conducteur de changer de voie, puisque la fonctionnalité semi-automatique implique une supervision du conducteur.

Claims

REVENDICATI ONS
1. Système apte à être embarqué sur un véhicule automobile (1) pour une fonctionnalité de changement de voie automatique ou semi- automatique, le système comportant :
- pour observer une zone avant du véhicule automobile (1) en vue de détecter un obstacle avant (VF), au moins deux et au plus trois ensembles avant de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble avant utilisant au moins un capteur d'une première technologie (53), un deuxième ensemble avant utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie (4-\, 42), et, le cas échéant, un troisième ensemble avant comportant un unique capteur d'une troisième technologie (3i ) ;
- pour observer une zone arrière du véhicule automobile (1) en vue de détecter un obstacle arrière (VR), au moins deux et au plus trois ensembles arrière de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble arrière utilisant au moins un capteur d'une première technologie (54), un deuxième ensemble arrière utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie (43, 44), et, le cas échéant, un troisième ensemble arrière comportant un unique capteur d'une troisième technologie (32) ;
- pour observer chaque zone latérale du véhicule automobile en vue de détecter un obstacle latéral, au plus deux ensembles latéraux de capteurs (4-|-44, 5-i, 52) de technologies différentes ; et
- un moyen (8) de contrôle apte à générer des extrapolations temporelles d'informations délivrées par les ensembles arrière et les ensembles avant, et à combiner lesdites extrapolations temporelles avec des informations délivrées par les ensembles latéraux en vue d'autoriser ou non un changement de voie du véhicule automobile (1).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les informations délivrées par les ensembles arrière, les ensembles avant et les ensembles latéraux, comportent des informations relatives à un obstacle avant (VF), arrière (VR) OU latéral détecté dans la zone avant, respectivement arrière ou dans chaque zone latérale.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les informations relatives à un obstacle avant (VF), arrière (VR) ou latéral comportent une vitesse, une accélération et une position dudit obstacle.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (8) de contrôle combinent les extrapolations temporelles avec les informations délivrées par les ensembles latéraux selon une combinaison linéaire pondérée.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un coefficient de pondération décroissant avec le temps est affecté aux extrapolations temporelles.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur du troisième ensemble avant, respectivement arrière, est apte à être disposé sur un pare-choc avant, respectivement arrière du véhicule automobile (1).
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits premiers ensembles avant et arrière comprennent chacun un unique capteur de première technologie (53, 54) apte à être disposé sur un pare-choc avant, respectivement arrière du véhicule automobile (1).
8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes ensembles avant et arrière comprennent chacun deux capteurs de deuxième technologie (4-|-44), aptes à être disposés sur les ailes avant, respectivement arrière latérales du véhicule automobile (1).
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs de première technologie (53, 54) sont des capteurs d'images.
10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs de deuxième technologie (4i-44) sont des capteurs radar.
11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs de troisième technologie (3-i, 32) sont des capteurs laser.
12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant exactement trois ensembles avant, respectivement arrière, de capteurs de technologies différentes, et deux ensembles latéraux de capteurs (4-|-44, 5-i, 52) de technologies différentes pour chaque zone latérale du véhicule (1 ).
13. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comportant exactement deux ensembles avant, respectivement arrière, de capteurs de technologies différentes, et deux ensembles latéraux de capteurs (4-|-44, 5i, 52) de technologies différentes pour chaque zone latérale du véhicule (1 ).
14. Procédé de contrôle d'un système apte à être embarqué sur un véhicule automobile (1) pour une fonctionnalité de changement de voie automatique ou semi-automatique, caractérisé en ce que, le système comportant :
- pour observer une zone avant du véhicule automobile (1) en vue de détecter un obstacle avant (VF), au moins deux et au plus trois ensembles avant de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble avant utilisant au moins un capteur d'une première technologie (53), un deuxième ensemble avant utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie (4-\, 42), et, le cas échéant, un troisième ensemble avant comportant un unique capteur d'une troisième technologie (3i ) ;
- pour observer une zone arrière du véhicule automobile (1) en vue de détecter un obstacle arrière (VR), au moins deux et au plus trois ensembles arrière de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble arrière utilisant au moins un capteur d'une première technologie (54), un deuxième ensemble arrière utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie (43, 44), et, le cas échéant, un troisième ensemble arrière comportant un unique capteur d'une troisième technologie (32) ; et
- pour observer chaque zone latérale du véhicule automobile en vue de détecter un obstacle latéral, au plus deux ensembles latéraux de capteurs (41-44, 51 , 52) de technologies différentes ;
le procédé comporte une étape de génération d'extrapolations temporelles d'informations délivrées par les ensembles arrière et les ensembles avant, et une étape de combinaison desdites extrapolations temporelles avec des informations délivrées par les ensembles latéraux en vue d'autoriser ou non un changement de voie du véhicule automobile (1 ).
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