EP3784987A1 - Procede de selection par un vehicule automobile d'une voie de circulation preferee pour traverser une aire de peage - Google Patents

Procede de selection par un vehicule automobile d'une voie de circulation preferee pour traverser une aire de peage

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EP3784987A1
EP3784987A1 EP19723324.0A EP19723324A EP3784987A1 EP 3784987 A1 EP3784987 A1 EP 3784987A1 EP 19723324 A EP19723324 A EP 19723324A EP 3784987 A1 EP3784987 A1 EP 3784987A1
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EP
European Patent Office
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motor vehicle
lane
traffic
traffic lane
lanes
Prior art date
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Pending
Application number
EP19723324.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jorge Da Silva
Guillermo PITA-GIL
Chrysanthi PAPAMICHAIL
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.)
Ampere Sas
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Renault SAS
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS, Nissan Motor Co Ltd filed Critical Renault SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/301—Sensors for position or displacement

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of driving aids and autonomous vehicles.
  • It relates more particularly to a method for selecting by a motor vehicle of a preferred lane to approach a toll area comprising several lanes.
  • It also relates to a method for controlling an autonomous motor vehicle towards this preferred traffic lane.
  • Document DE102012022629 discloses a method of decision support for deciding on a lane to be used when a vehicle arrives on a toll area.
  • the vehicle is equipped with wireless communication means adapted to receive data transmitted by the toll area.
  • These data relate to the open and closed traffic lanes, the means of payment accepted on each lane of traffic, and the number of third-party vehicles waiting on each lane of traffic (the latter information being available if the third-party vehicles are themselves equipped with means of communication).
  • the present invention proposes a method in which the vehicle determines in a very reliable and secure manner which traffic lane it should preferentially use to cross the toll area, without have to establish communication with this toll area. More particularly, it is proposed according to the invention a method of selection by a motor vehicle of a preferred lane to access a toll area, comprising steps:
  • the choice of the traffic lane to be used to approach the toll area depends not only on the number of vehicles on each lane, but also on the distance separating the vehicle from each lane. and the potential danger of reaching the preferred lane. It thus allows a secure driving of the motor vehicle.
  • this method uses only the equipment of the motor vehicle. It is therefore reliable that the toll area is or not equipped with communication means.
  • the motor vehicle is equipped with at least one telemetry sensor, in step b), the second data is an estimate of the number of third vehicles located on each of said traffic lanes, determined according to the measurements made by said sensor telemetry;
  • step c) the value of the cost function is calculated for each of the circulation lanes of said part, as a function of the sum of the first corresponding data, weighted by a first coefficient, and the second corresponding data, weighted by a second coefficient;
  • step d it is checked that the maneuvering time necessary for the motor vehicle to make a change of lane in order to reach a desired location of the said adjacent traffic lane is strictly less than the arrival time required for third-party vehicles traveling on the said lane. next traffic lane arrive at the desired location;
  • step d) a dual criterion relating to the relative speed of the motor vehicle is checked with respect to the two third-party vehicles which roll in front of and behind the motor vehicle, on the neighboring roadway;
  • step d) a criterion relating to the maneuvering time necessary for the motor vehicle to change lanes is checked, the motor vehicle being equipped with a means for acquiring images and of a calculation unit, in step a), the image acquiring means acquires an image of the toll area and the computing unit processes said image to detect the open lanes of the toll area. and, in step b), the computing unit determines the first data and the second data for each open lane;
  • the motor vehicle being equipped with an image acquisition means and a computing unit, in step a), the image acquiring means acquires an image of the toll area, and in step b), the computing unit processes said image to evaluate the first data;
  • the motor vehicle is equipped with a geolocation means, a memory storing a route map and a calculation unit, in step b), the calculation unit calculates the first data according to the geolocated position of the motor vehicle obtained by the geolocation means and the geometry of the toll area stored in the memory.
  • the invention also relates to a method for controlling an autonomous motor vehicle, comprising:
  • a driving step of the motor vehicle considered towards the desired driving lane Preferably, if the desired traffic lane is not close to the traffic lane used by the motor vehicle, it is expected, after the vehicle has changed a first lane, repeating said steps a) to d ).
  • FIG. 1 is a schematic view of a motor vehicle adapted to implement a selection method according to the invention
  • FIG. 2 represents in the form of a logic diagram an exemplary selection method according to the invention
  • FIGS. 3 to 6 are schematic top views of toll areas, on which different vehicles are shown, including the motor vehicle of Figure 1.
  • FIG 1 there is shown a motor vehicle 100 seen from above.
  • the motor vehicle 100 is here a conventional car, comprising a frame which is supported by wheels and which itself supports various equipment including a powertrain, braking means, and a steering unit. .
  • It may be a vehicle with manual steering, in which case it will be equipped with information display means for the driver, or, preferably, a self-driving vehicle. This is also the case of an autonomous vehicle that will be considered here in the rest of this presentation.
  • This motor vehicle 100 is equipped with sensors allowing it to locate in its environment so as to be able to drive independently, that is to say without human intervention.
  • the motor vehicle 100 is equipped with a camera 130 facing the front of the vehicle to capture images of the environment at the front of the vehicle.
  • the motor vehicle 100 is further equipped with at least one telemetry sensor (RADAR, LIDAR or SONAR). It is more precisely here equipped with five RADAR sensors 121, 122, 123, 124, 125 located at the four corners of the vehicle and in the front center position of the vehicle.
  • RADAR telemetry sensor
  • the motor vehicle 100 is also equipped with a geolocation system 141, comprising for example a GNSS receiver (typically a GPS sensor).
  • a geolocation system 141 comprising for example a GNSS receiver (typically a GPS sensor).
  • the motor vehicle 100 is equipped with a calculator 140.
  • This computer 140 includes a processor (CPU), a random access memory (RAM), a read-only memory (ROM) of the analog-digital converters, and various input and / or output interfaces.
  • processor CPU
  • RAM random access memory
  • ROM read-only memory
  • the computer 140 is adapted to receive input signals from the different sensors.
  • the computer 140 is also connected to a memory 142 which stores a route map. We will consider here that it is a detailed cartography, in which the geometries of the toll areas are indicated.
  • the read-only memory of the computer 140 stores a computer application, consisting of computer programs comprising instructions whose execution by the processor allows the implementation by the computer of the method described below.
  • the controller is adapted to transmit instructions to the various organs of the vehicle.
  • Each toll area 200 each include a toll barrier 201 at which the user of each vehicle must pay a tax of passage.
  • Each toll zone 200 also includes, to access this toll barrier 201, a number N of traffic lanes 210, 220, 230, 240 (with N equal to 4 in Figures 3 and 4, and N equal to 8 in Figures 5 and 6).
  • the toll gate 201 comprises, above each traffic lane, an LED panel on which a logo is represented.
  • This logo can for example represent a red cross if the lane is closed to traffic, or a green arrow if the lane is open. It could also represent other reasons (a credit card if payment by credit card is possible, an orange "t" if remote payment is possible ).
  • the current circulation lane 210 being the traffic lane used by the motor vehicle 100 under consideration
  • the neighboring traffic lanes 220 being the two traffic lanes located on either side of the current lane 210, and
  • Taxiways marked “240" will be those that do not meet any of the three criteria listed above.
  • third vehicles 300, 310, 320 also roll on the taxiways of the toll area.
  • the preceding vehicle 310 as being the third vehicle which rolls on one of the two adjacent traffic lanes 220, namely that on which the motor vehicle 100 wishes to disengage, and which is at the front of the motor vehicle 100, and
  • next vehicle 320 being the third vehicle traveling on the same neighboring road 220, which is at the rear of the motor vehicle 100.
  • the motor vehicle 100 When the motor vehicle 100, which is considered to be autonomous here, approaches a toll area 200, it must choose one of the circulation 210, 220, 230, 240. Otherwise formulated, the computer 140 must judge the opportunity to change lanes of traffic on arrival in a toll area, in order to pass as quickly and safely the barrier of toll 201.
  • its computer 140 implements a method comprising several main steps.
  • a first preliminary step is for the computer 140, to verify that the data measured by the various equipment of the motor vehicle 100 (RADAR sensors and cameras) are exploitable.
  • the computer 140 receives from each of these devices a confidence index (expressed here as a percentage of confidence in the reliability of the measurement it performs), which it compares to a predetermined threshold .
  • the first step a) of this process is to determine the geography of the places.
  • the computer 140 uses either the camera 130 alone, or the geolocation means 141 coupled to the memory 142, or all of these elements in combination.
  • the motor vehicle 100 can find in the memory 142 a plan of the toll area 200.
  • He can thus determine the number N of lanes of the highway area 200.
  • the computer 140 then assigns to each lane an identifier hereinafter denoted "j".
  • the computer 140 locates the logos located above each of the traffic lanes. It then identifies the shape and color of each logo and thus determines what are open traffic lanes.
  • the computer determines how far the motor vehicle 100 is away from each open lane.
  • This first datum is here an estimate of the Euclidean distance d separating the motor vehicle 100 and the point situated at the center of the traffic lane considered, at the level of the toll barrier 201.
  • the index "i" here corresponds to the natural number identifying the current running lane 210
  • the index "j" corresponds to the natural number identifying the traffic lane 210, 220, 230, 240 considered.
  • This Euclidean distance dy is obtained taking into account the location of the motor vehicle 100 and the plan of the toll area 200 read in the memory 142.
  • the computer 140 evaluates the size of each open lane of the toll area 200.
  • the computer 140 calculates, for each open lane, a second data relating to the number of third vehicles 300, 310, 320 located on this lane.
  • This second data is here an evaluation of the number n j of third vehicles 300, 310, 320 located on this lane.
  • This evaluation is obtained here thanks to the measurements made by the RADAR sensor 122 located in the front center position of the motor vehicle 100, by the RADAR sensor 121 located in the front left position of the motor vehicle 100 and by the RADAR sensor 123 located in the front right position of the motor vehicle 100. It is refined by a processing of the image acquired by the camera 130 of the motor vehicle 100.
  • the fourth step c) consists in selecting, among all the traffic lanes to which the motor vehicle 100 can easily access, the one where the waiting to pass the toll barrier 201 will be the shortest.
  • the criterion which is used for this purpose is a cost function J, which is a function of at least the estimate of the Euclidean distance separating the motor vehicle 100 from each lane, and the evaluation of the number n j of vehicles. on each lane.
  • weighting factors are chosen so as to favor either the speed of passage of the toll barrier (even if the motor vehicle 100 has a large number of lane changes to operate), or the comfort of the passengers in question. selecting a traffic lane preferably close to the current lane 210.
  • the values of these weighting factors can be either predetermined (stored in the read-only memory of the computer) or can be parameterized according to the preferences of the passengers of the vehicle or the vehicle. category of the vehicle (ambulance, goods transport vehicle ).
  • These weighting factors can also be expressed in the form of functions, for example in the form of functions of the data dy, n, to which they relate (affine function, inverse function, square function, etc.).
  • the calculator uses the same mathematical formula to calculate a value of the cost function Jy for each of the taxiways of the toll area 200.
  • the preferred taxiway 230 is then that for which the cost function Jy is minimum. Examples illustrating, in different configurations, which traffic lane is preferred will be detailed later in this discussion.
  • the fifth step d) is to determine whether it is possible for the motor vehicle 100 to change lanes 210, 220, 230, 240 without risk in order to move towards the preferred lane 230.
  • This step can be implemented in various ways.
  • the computer 140 calculates the operating time ÎoGO which will be necessary for the motor vehicle 100 to reach the nearby traffic lane 220 (on which it wishes to disengage) and where 221 this vehicle will end after this change of lane.
  • the computer 140 calculates the arrival times ÎOBJ that will be necessary for these vehicles 310, 320 reach the location 221.
  • the criterion for determining whether it is possible for the motor vehicle 100 to change lanes of traffic then simply consists in verifying the following inequality:
  • the computer 140 implements a step e) of controlling the steering unit of the motor vehicle 100 so that the motor vehicle 100 passes from the current circulation lane 210 to the neighboring lane 220 (the one located on the side of the desired taxiway 230).
  • FIGS. 3 to 6 The three examples shown in FIGS. 3 to 6 can now be described in greater detail.
  • the calculator 140 then calculates 3 cost functions J21, J22 and J23.
  • the desired taxiway 230 will then be the one where the cost function is the lowest. It is understood that the result will strongly depend on the weighting factors used.
  • the motor vehicle 100 will choose, given the small number of vehicles on its lane 210, not to change lanes.
  • the motor vehicle 100 will choose, given the very low number of vehicles on the nearby traffic lane 220 on the left, to change lanes.
  • the motor vehicle will first check that it can change lanes safely.
  • the preceding vehicle 310 and the next vehicle (not visible) being far from the place 221 that the vehicle wishes to reach, the motor vehicle 100 can safely disembark in the desired traffic lane 230.
  • All the traffic lanes of the toll area 200 are here open.
  • Three third-party vehicles 300, 310, 320 are here located on each taxiway, with the exception of the right lane where only one third-party vehicle 300 is located.
  • the calculator 140 then calculates four cost functions J21, J22, J23 and J24.
  • the chosen taxiway will be the one where the cost function is the lowest. The result will then again strongly depend on the weighting factors used.
  • the motor vehicle 100 will choose to join the traffic lane 220 on the right only if a very reactive behavior is preferred. In this case, the motor vehicle 100 will again check that it can change lanes safely. In the present case, the preceding vehicle 310 and the following vehicle 320 being far from the place 221 of the adjacent traffic lane 220 that the vehicle wishes to reach, the motor vehicle 100 can safely displace in this nearby traffic lane 220. He can then again calculate the cost function for the four lanes before choosing whether he stays on his lane or if he actually joins the traffic lane originally desired.
  • the calculator 140 then calculates five cost function values J 4i , J 4 2, J43, J45 and J47.
  • the chosen taxiway will again be the one where the value of the cost function is the lowest.
  • the result of this choice will again strongly depend on the weighting factors used, but in all cases, the motor vehicle 100 will choose to change lanes.
  • step d) could be implemented differently.
  • This control could thus be based on a comparison of the relative speed of the motor vehicle 100 with respect to the preceding vehicle 310 with a first threshold, and on a comparison of the relative speed of the motor vehicle 100 with respect to the following vehicle 320 with a second threshold, to verify that these relative speeds are compatible with a safe lane change.
  • the vehicle was autonomous. Alternatively, one could predict that it is not. In this case, the fifth step e) will no longer be to automatically drive the motor vehicle 100 to the desired driving lane 230, but rather to display on a screen of the vehicle information allowing the driver to know which way it should head for the toll gate as quickly and safely as possible.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de sélection par un véhicule automobile (100) d'une voie de circulation préférée (230) pour accéder à une aire de péage (200) comprenant plusieurs voies de circulation (210, 220), comprenant des étapes: a) de détection de voies de circulation de l'aire de péage, b) de détermination, pour une partie au moins desdites voies de circulation, d'une première donnée (dij) relative à la distance séparant le véhicule automobile de la voie de circulation correspondante, et d'une seconde donnée relative au nombre de véhicules tiers situés sur la voie de circulation correspondante, c) de minimisation d'une fonction de coût qui dépend de chaque première donnée et de chaque seconde donnée, de façon à identifier la voie de circulation préférée, et d) de détermination de la possibilité ou du risque pour le véhicule automobile de changer de voie de circulation pour se diriger vers la voie de circulation préférée.

Description

PROCEDE DE SELECTION PAR UN VEHICULE AUTOMOBILE D’UNE VOIE DE CIRCULATION PREFEREE POUR TRAVERSER UNE AIRE DE PEAGE
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention concerne de manière générale le domaine des aides à la conduite et des véhicules autonomes.
Elle concerne plus particulièrement un procédé de sélection par un véhicule automobile d’une voie de circulation préférée pour aborder une aire de péage comprenant plusieurs voies de circulation.
Elle concerne aussi un procédé de pilotage d’un véhicule automobile autonome vers cette voie de circulation préférée.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
On connaît du document DE102012022629 une méthode d’aide à la décision permettant de décider d’une voie de circulation à emprunter lorsqu’un véhicule arrive sur une aire de péage.
Dans ce document, le véhicule est équipé de moyens de communication sans fil adaptés à recevoir des données émises par l’aire de péage. Ces données sont relatives aux voies de circulation ouvertes et fermées, aux moyens de paiement acceptés sur chaque voie de circulation, et au nombre de véhicules tiers en attente sur chaque voie de circulation (cette dernière information étant disponible si les véhicules tiers sont eux-mêmes équipés de moyens de communication).
L’inconvénient majeur de cette méthode est qu’elle nécessite l’établissement d’une communication sans fil entre le véhicule automobile et l’aire de péage, ce qui n’est en pratique jamais garantie. Elle nécessite en outre d’équiper les véhicules automobiles et les aires de péages de moyens de communication onéreux.
OBJET DE L’INVENTION
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose une méthode dans laquelle le véhicule détermine de façon très fiable et sécurisée quelle voie de circulation il doit préférentiellement emprunter pour traverser l’aire de péage, sans avoir à établir de communication avec cette aire de péage. Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé de sélection par un véhicule automobile d’une voie de circulation préférée pour accéder à une aire de péage, comprenant des étapes :
a) de détection de voies de circulation de l’aire de péage,
b) de détermination, pour une partie au moins desdites voies de circulation, d’une première donnée relative à la distance séparant le véhicule automobile de la voie de circulation correspondante, et d’une seconde donnée relative au nombre de véhicules tiers situés sur la voie de circulation correspondante,
c) de calcul de la valeur d’une fonction de coût pour chacune des voies de circulation de ladite partie, en fonction de la première donnée et de la seconde donnée correspondant à la voie de circulation concernée, et d’identification de la voie de circulation préférée comme étant celle pour laquelle la valeur de la fonction de coût est la plus petite parmi les valeurs calculées, et
d) de détermination de la possibilité ou du risque pour le véhicule automobile de changer de voie de circulation pour se diriger vers la voie de circulation préférée.
Ainsi, grâce à l’invention, le choix de la voie de circulation à emprunter pour aborder l’aire de péage dépend non seulement du nombre de véhicules sur chaque voie de circulation, mais également de la distance séparant le véhicule de chaque voie de circulation et du danger potentiel à rejoindre la voie de circulation préférée. Elle permet donc une conduite sécurisée du véhicule automobile.
Préférentiellement, cette méthode n’utilise que les seuls équipements du véhicule automobile. Elle s’avère donc fiable que l’aire de péage soit ou non équipé de moyens de communication.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé conforme à l’invention sont les suivantes :
- le véhicule automobile étant équipé d’au moins un capteur de télémétrie, à l’étape b), la seconde donnée est une estimation du nombre de véhicules tiers situés sur chacune desdites voies de circulation, déterminée en fonction des mesures effectuées par ledit capteur de télémétrie ;
- à l’étape c), la valeur de la fonction de coût est calculée pour chacune des voies de circulation de ladite partie, en fonction de la somme de la première donnée correspondante, pondérée par un premier coefficient, et de la seconde donnée correspondante, pondérée par un second coefficient ;
- étant donnée une voie de circulation qui est voisine de la voie de circulation empruntée par le véhicule automobile et qui est située du côté de la voie de circulation préférée par rapport à la voie de circulation empruntée par le véhicule automobile, à l’étape d), on contrôle que le temps de manœuvre nécessaire pour que le véhicule automobile effectue un changement de voie afin de parvenir à un endroit souhaité de ladite voie de circulation voisine est strictement inférieur au temps d’arrivée nécessaire pour que les véhicules tiers circulant sur ladite voie de circulation voisine arrivent à l’endroit souhaité ;
- à l’étape d), on contrôle un double critère relatif à la vitesse relative du véhicule automobile par rapport aux deux véhicules tiers qui roulent devant et derrière le véhicule automobile, sur la voie de circulation voisine ;
- en variante ou en complément, à l’étape d), on contrôle un critère relatif au temps de manœuvre nécessaire pour que le véhicule automobile change de voie ;- le véhicule automobile étant équipé d’un moyen d’acquisition d’images et d’une unité de calcul, à l’étape a), le moyen d’acquisition d’images acquiert une image de l’aire de péage et l’unité de calcul traite ladite image afin de détecter les voies de circulation ouvertes de l’aire de péage, et, à l’étape b), l’unité de calcul détermine la première donnée et la seconde donnée pour chaque voie de circulation ouverte ;
- le véhicule automobile étant équipé d’un moyen d’acquisition d’images et d’une unité de calcul, à l’étape a), le moyen d’acquisition d’images acquiert une image de l’aire de péage, et, à l’étape b), l’unité de calcul traite ladite image afin d’évaluer la première donnée ;
- le véhicule automobile étant équipé d’un moyen de géolocalisation, d’une mémoire stockant une cartographie de routes et d’une unité de calcul, à l’étape b), l’unité de calcul calcule la première donnée en fonction de la position géolocalisée du véhicule automobile obtenue par le moyen de géolocalisation et de la géométrie de l’aire de péage stockée dans la mémoire.
L’invention concerne aussi un procédé de pilotage d’un véhicule automobile autonome, comportant :
- les étapes a) à d) du procédé de sélection défini supra, puis
- une étape de pilotage du véhicule automobile considéré vers la voie de circulation souhaitée. Préférentiellement, si la voie de circulation souhaitée n’est pas voisine de la voie de circulation empruntée par le véhicule automobile, il est prévu, après que le véhicule a changé une première fois de voie de circulation, de répéter lesdites étapes a) à d).
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN EXEMPLE DE RÉALISATION
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 est une vue schématique d’un véhicule automobile adapté à mettre en œuvre un procédé de sélection conforme à l’invention ;
- la figure 2 représente sous forme de logigramme un exemple de procédé de sélection conforme à l’invention ;
- les figures 3 à 6 sont des vues schématiques de dessus d’aires de péage, sur lesquelles différents véhicules sont représentés, dont le véhicule automobile de la figure 1.
En préliminaire on notera que les éléments identiques ou similaires apparaissant sur les différentes figures seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois.
Sur la figure 1 , on a représenté un véhicule automobile 100 vu de dessus.
Comme cela apparaît sur cette figure, le véhicule automobile 100 est ici une voiture classique, comportant un châssis qui est supporté par des roues et qui supporte lui-même différents équipements parmi lesquels un groupe motopropulseur, des moyens de freinage, et une unité de direction.
Il pourra s’agir d’un véhicule à pilotage manuel, auquel cas ce dernier sera équipé de moyens d’affichage d’informations à destination du conducteur, ou, préférentiellement, d’un véhicule autonome. C’est d’ailleurs le cas d’un véhicule autonome qui sera ici considéré dans la suite de cet exposé.
Ce véhicule automobile 100 est équipé de capteurs lui permettant de se repérer dans son environnement de façon à pouvoir se piloter de façon autonome, c’est-à-dire sans intervention humaine.
Tout type de capteur pourrait être employé. Dans l’exemple représenté sur la figure 1 , le véhicule automobile 100 est équipé d’une caméra 130 orientée vers l’avant du véhicule afin de capturer des images de l’environnement situé à l’avant du véhicule.
Le véhicule automobile 100 est équipé en outre d’au moins un capteur de télémétrie (RADAR, LIDAR ou SONAR). Il est plus précisément ici équipé de cinq capteurs RADAR 121 , 122, 123, 124, 125 situés aux quatre coins du véhicule et en position centrale avant du véhicule.
Le véhicule automobile 100 est équipé aussi d’un système de géolocalisation 141 , comprenant par exemple un récepteur GNSS (typiquement un capteur GPS).
Afin de traiter les informations fournies par ces différents composants et d’être en mesure d’élaborer une consigne de pilotage du groupe motopropulseur, des moyens de freinage, et de l’unité de direction, le véhicule automobile 100 est équipé d’un calculateur 140.
Ce calculateur 140 comporte un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM) des convertisseurs analogiques-numériques, et différentes interfaces d'entrée et/ou de sortie.
Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur 140 est adapté à recevoir des signaux d'entrée provenant des différents capteurs.
Le calculateur 140 est par ailleurs connecté à une mémoire 142 qui stocke une cartographie des routes. On considérera ici qu’il s’agit d’une cartographie détaillée, dans laquelle les géométries des aires de péage sont renseignées.
La mémoire morte du calculateur 140 mémorise pour sa part une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet la mise en œuvre par le calculateur du procédé décrit ci-après.
Enfin, grâce à ses interfaces de sortie, le contrôleur est adapté à transmettre des consignes aux différents organes du véhicule.
Sur les figures 3 et 4 d’une part, et 5 et 6 d’autre part, on a représenté deux aires de péage 200 vues de dessus.
Ces aires de péage 200 comportent chacune une barrière de péage 201 au niveau de laquelle l’usager de chaque véhicule doit s’acquitter d’une taxe de passage. Chaque aire de péage 200 comporte également, pour accéder à cette barrière de péage 201 , un nombre N de voies de circulation 210, 220, 230, 240 (avec N égal à 4 sur les figures 3 et 4, et N égal à 8 sur les figures 5 et 6).
La barrière de péage 201 comporte, au-dessus de chaque voie de circulation, un panneau à LEDs sur lequel un logo est représenté. Ce logo peut par exemple représenter une croix rouge si la voie est fermée à la circulation, ou une flèche verte si la voie de circulation est ouverte. Il pourrait également représenter d’autres motifs (une carte bleue si le paiement par carte bancaire est possible, un « t » orange si le paiement à distance est possible...).
Dans la suite de cet exposé, parmi les voies de circulation, on distinguera :
- la voie de circulation courante 210 comme étant la voie de circulation empruntée par le véhicule automobile 100 considéré,
- les voies de circulation voisines 220 comme étant les deux voies de circulation situées de part et d’autre de la voie de circulation courante 210, et
- la voie de circulation préférée 230 comme étant la voie de circulation qui, comme cela apparaîtra clairement dans la suite de cet exposé, est celle jugée comme la plus appropriée pour permettre un passage rapide et en toute sécurité de la barrière de péage 201.
Les voies de circulation portant la référence « 240 » seront celles ne répondant à aucun des trois critères précités.
Comme le montrent les figures 3 à 6, on considérera ici que des véhicules automobiles autres que le véhicule automobile 100 précité, ci-après appelés véhicules tiers 300, 310, 320, roulent aussi sur les voies de circulation de l’aire de péage.
Parmi ces véhicules tiers, on distinguera :
- le véhicule précédent 310 comme étant le véhicule tiers qui roule sur l’une des deux voies de circulation voisine 220, à savoir celle sur laquelle le véhicule automobile 100 souhaite déboîter, et qui se trouve à l’avant du véhicule automobile 100, et
- le véhicule suivant 320 comme étant le véhicule tiers qui roule sur cette même voie de circulation voisine 220, et qui se trouve à l’arrière du véhicule automobile 100.
Lorsque le véhicule automobile 100, dont on considère qu’il est ici autonome, aborde une aire de péage 200, il doit choisir l’une des voies de circulation 210, 220, 230, 240. Autrement formulé, le calculateur 140 doit juger de l’opportunité de changer de voie de circulation à son arrivée dans une aire de péage, afin de passer le plus rapidement possible et en toute sécurité la barrière de péage 201.
Pour cela, son calculateur 140 met en œuvre un procédé comportant plusieurs étapes principales.
Une première étape préalable consiste, pour le calculateur 140, à vérifier que les données mesurées par les différents équipements du véhicule automobile 100 (capteurs RADAR et caméras) sont exploitables.
Il peut en effet arriver, notamment en fonction de la météo, que ce ne soit pas le cas.
Pour cela, le calculateur 140 reçoit de chacun de ces équipements un indice de confiance (s’exprimant ici sous la forme d’un pourcentage de confiance dans la fiabilité de la mesure qu’il effectue), qu’il compare à un seuil prédéterminé.
Si l’indice de confiance n’est pas assez élevé, le processus s’interrompt. Dans le cas contraire, le procédé illustré sur la figure 2 est mis en œuvre.
La première étape a) de ce procédé consiste à déterminer la géographie des lieux.
Pour cela, le calculateur 140 utilise soit la caméra 130 seule, soit les moyens de géolocalisation 141 couplés à la mémoire 142, soit les l’ensemble de ces éléments en combinaison.
Plus précisément ici, il acquiert une image capturée par la caméra 130, et la position géolocalisée du véhicule automobile 100.
Compte tenu de cette position géolocalisée, le véhicule automobile 100 peut trouver dans la mémoire 142 un plan de l’aire de péage 200.
Il peut ainsi déterminer le nombre N de voies de circulation de l’aire d’autoroute 200.
Le calculateur 140 affecte alors à chaque voie de circulation un identifiant ci-après noté « j ». Cet identifiant est ici un entier naturel compris entre 1 et N, la voie de circulation identifiée par l’entier j=1 étant la voie la plus à gauche.
Puis, par un processus de traitement de l’image acquise, le calculateur 140 repère les logos situés au-dessus de chacune des voies de circulation. Il identifie alors la forme et la couleur de chaque logo et détermine ainsi quelles sont les voies de circulation ouvertes.
Dans la configuration illustrée sur la figure 3, la voie de circulation identifiée par l’entier j=4 est fermée tandis que les autres voies de circulation sont ouvertes.
Dans la configuration illustrée sur la figure 4, toutes les voies de circulation sont ouvertes.
Dans la configuration illustrée sur les figures 5 et 6, les voies de circulation identifiées par les entiers j=4, j=6 et j=8 sont fermées tandis que les autres voies de circulation sont ouvertes.
Au cours d’une seconde étape b1 ), le calculateur détermine dans quelle mesure le véhicule automobile 100 est éloigné de chaque voie de circulation ouverte.
Il calcule à cet effet, pour chaque voie de circulation ouverte, une première donnée relative à la distance séparant le véhicule automobile 100 de cette voie de circulation.
Cette première donnée est ici une estimation de la distance euclidienne d séparant le véhicule automobile 100 et le point situé au centre de la voie de circulation considérée, au niveau de la barrière de péage 201.
L’indice « i » correspond ici à l’entier naturel identifiant la voie de circulation courante 210, et l’indice « j » correspond à l’entier naturel identifiant la voie de circulation 210, 220, 230, 240 considérée.
Cette distance euclidienne dy est obtenue compte tenu de la position géolocalisée du véhicule automobile 100 et du plan de l’aire de péage 200 lue dans la mémoire 142.
Au cours d’une troisième étape b2), le calculateur 140 évalue l’encombrement de chaque voie de circulation ouverte de l’aire de péage 200.
Pour cela, le calculateur 140 calcule, pour chaque voie de circulation ouverte, une seconde donnée relative au nombre de véhicules tiers 300, 310, 320 situés sur cette voie de circulation.
Cette seconde donnée est ici une évaluation du nombre nj de véhicules tiers 300, 310, 320 situés sur cette voie de circulation.
Cette évaluation est ici obtenue grâce aux mesures effectuées par le capteur RADAR 122 situé en position avant centrale du véhicule automobile 100, par le capteur RADAR 121 situé en position avant gauche du véhicule automobile 100 et par le capteur RADAR 123 situé en position avant droite du véhicule automobile 100. Elle est affinée par un traitement de l’image acquise par la caméra 130 du véhicule automobile 100.
La quatrième étape c) consiste à sélectionner, parmi l’ensemble des voies de circulation auxquelles le véhicule automobile 100 peut accéder facilement, celle où l’attente pour passer la barrière de péage 201 sera la plus courte.
Le critère qui est pour cela utilisé est une fonction de coût J , laquelle est fonction au moins de l’estimation de la distance euclidienne dy séparant le véhicule automobile 100 de chaque voie de circulation, et de l’évaluation du nombre nj de véhicules sur chaque voie.
Cette fonction de coût Jy pourrait s’exprimer de diverses façons. Elle s’exprime ici de la manière suivante :
Jy = dy^ij + nj-Yj
où z,] et Yj sont deux facteurs de pondération.
Les valeurs de ces facteurs de pondération sont choisies de façon à privilégier soit la rapidité de passage de la barrière de péage (quitte à ce que le véhicule automobile 100 ait un grand nombre de changement de voies à opérer), soit le confort des passagers en sélectionnant une voie de circulation préférentiellement proche de la voie de circulation courante 210. Les valeurs de ces facteurs de pondération peuvent être soit prédéterminées (enregistrées dans la mémoire morte du calculateur), soit être paramétrables en fonction des préférences des passagers du véhicule ou de la catégorie du véhicule (ambulance, véhicule de transport de marchandise...). Ces facteurs de pondération peuvent également s’exprimer sous la forme de fonctions, par exemple sous la forme de fonction des données dy, n, auxquelles ils se rapportent (fonction affine, fonction inverse, fonction carrée...).
Quoiqu’il en soit, le calculateur utilise la même formule mathématique pour calculer une valeur de la fonction de coût Jy pour chacune des voies de circulation de l’aire de péage 200.
La voie de circulation 230 préférée est alors celle pour laquelle la fonction de coût Jy est minimum. Des exemples illustrant bien, dans différentes configurations, quelle voie de circulation est préférée seront détaillés plus loin dans cet exposé. La cinquième étape d) consiste à déterminer s’il est possible pour le véhicule automobile 100 de changer de voie de circulation 210, 220, 230, 240 sans risque afin de se diriger vers la voie de circulation préférée 230.
Cette étape peut être mise en œuvre de diverses manières.
Ici, le calculateur 140 calcule le temps de manœuvre ÎEGO qui sera nécessaire au véhicule automobile 100 pour atteindre la voie de circulation voisine 220 (sur laquelle il souhaite déboîter) et en quel endroit 221 ce véhicule aboutira après ce changement de voie.
Puis, si l’on se trouve en présence d’un véhicule précédent 310 et/ou suivant 320, le calculateur 140 calcule les temps d’arrivée ÎOBJ qui seront nécessaires pour que ces véhicules 310, 320 atteignent l’endroit 221.
Le critère pour déterminer s’il est possible pour le véhicule automobile 100 de changer de voie de circulation consiste alors simplement à vérifier l’inégalité suivante :
ÎEGO < min (toBj)+ôt
où ôt est une marge de sécurité prédéterminée et mémorisée dans la mémoire morte du calculateur 140.
Si cette inégalité n’est pas vérifiée (ce qui signifie qu’il y aurait un risque à changer de voie), le véhicule automobile 100 reste sur sa voie de circulation 210 et le procédé est réinitialisé à l’étape a).
Dans le cas contraire, le calculateur 140 met en œuvre une étape e) consistant à piloter l’unité de direction du véhicule automobile 100 de façon à ce que le véhicule automobile 100 passe de la voie de circulation courante 210 à la voie de circulation voisine 220 (celle qui est située du côté de la voie de circulation souhaitée 230).
A ce stade, on peut tout d’abord envisager le cas où la voie de circulation voisine 220 et la voie de circulation souhaitée 230 sont confondues (cas de la figure 3). Dans cette éventualité, le procédé s’achève ici.
Dans le cas contraire (cas de la figure 4), il n’est pas prévu que le véhicule automobile 100 rejoigne directement la voie de circulation souhaitée 230 en changeant à nouveau de voie sans contrôle préalable.
Au contraire, il est prévu de réinitialiser l’ensemble du procédé avant de faire changer à nouveau le véhicule automobile 100 de voie de circulation. Ainsi, si la configuration a changé, le véhicule automobile 100 peut s’adapter rapidement à ce changement.
On peut maintenant décrire plus en détail les trois exemples représentés sur les figures 3 à 6.
Dans le premier exemple représenté sur la figure 3, le véhicule automobile 100 roule sur la voie de circulation courante 210 identifiée par l’entier i=j=2.
La voie de circulation 240 identifiée par l’entier j=4 est fermée.
Le calculateur 140 calcule alors 3 fonctions de coût J21 , J22 et J23.
La voie de circulation souhaitée 230 sera alors celle où la fonction de coût est la plus faible. On comprend que le résultat dépendra fortement des facteurs de pondération utilisés.
Ainsi, si un comportement conservatif est préféré, le véhicule automobile 100 choisira, étant donné le faible nombre de véhicules sur sa voie de circulation 210, de ne pas changer de voie.
Au contraire, si un comportement plus réactif est préféré, le véhicule automobile 100 choisira, étant donné le très faible nombre de véhicules sur la voie de circulation voisine 220 de gauche, de changer de voie.
Dans ce cas, le véhicule automobile vérifiera au préalable qu’il peut changer de voie sans danger. Ici, le véhicule précédente 310 et le véhicule suivant (non visible) étant loin de l’endroit 221 que le véhicule désire rejoindre, le véhicule automobile 100 pourra déboîter sans danger dans la voie de circulation souhaitée 230.
Dans le second exemple représenté sur la figure 4, le véhicule automobile 100 roule sur la voie de circulation courante 210 identifiée par l’entier i=j=2.
Toutes les voies de circulation de l’aire de péage 200 sont ici ouvertes. Trois véhicules tiers 300, 310, 320 sont ici situés sur chaque voie de circulation, à l’exception de la voie de droite où un seul véhicule tiers 300 se trouve.
Le calculateur 140 calcule alors quatre fonctions de coûts J21 , J22, J23 et J24.
La voie de circulation choisie sera celle où la fonction de coût est la plus faible. Le résultat dépendra alors ici encore fortement des facteurs de pondération utilisés. Ainsi, le véhicule automobile 100 choisira de rejoindre la voie de circulation 220 de droite uniquement si un comportement très réactif est privilégié. Dans ce cas, le véhicule automobile 100 vérifiera ici encore qu’il peut changer de voie sans danger. En l’espèce, le véhicule précédent 310 et le véhicule suivant 320 étant loin de l’endroit 221 de la voie de circulation voisine 220 que le véhicule désire rejoindre, le véhicule automobile 100 pourra déboîter sans danger dans cette voie de circulation voisine 220. Il pourra alors à nouveau calculer la fonction de coût pour les quatre voies avant de choisir s’il reste sur sa voie de circulation ou s’il rejoint effectivement la voie de circulation initialement souhaitée.
Dans le troisième exemple représenté sur les figures 5 et 6 (à deux instants successifs), le véhicule automobile 100 roule initialement sur la voie de circulation courante 210 identifiée par l’entier i=j=4.
Cette voie de circulation, ainsi que celles identifiées par les entiers j=6 et j=8 sont fermées. Le véhicule doit donc obligatoirement changer de voie de circulation.
Le calculateur 140 calcule alors cinq valeurs de fonction de coût J4i , J42, J43, J45 et J47.
La voie de circulation choisie sera ici encore celle où la valeur de la fonction de coût est la plus faible. Le résultat de ce choix dépendra ici encore fortement des facteurs de pondération utilisés, mais dans tous les cas, le véhicule automobile 100 choisira de changer de voie.
Comme le montre la figure 5, il pourra choisir de se diriger vers la voie de circulation souhaitée 230 située la plus à gauche.
Toutefois, comme le montre la figure 6, après avoir changé une première fois de voie de circulation, il pourra constater qu’il ne lui est pas possible de changer à nouveau de voie de circulation étant donné que l’endroit 221 où il souhaite déboîter est déjà occupé par un véhicule tiers précédent 310. Dans cette éventualité, le calculateur prend la décision de ne plus change de voie de circulation pour passer la barrière de péage 210.
Différentes variantes du mode de réalisation ici décrit sont envisageables.
En particulier, l’étape d) pourrait être mise en œuvre de façon différente.
A titre de premier exemple, il serait possible, pour vérifier le caractère sans danger d’un déboîtement, de considérer davantage de véhicules. Il serait ainsi possible de calculer les temps ÎOBJ non seulement pour les véhicules précédent 310 et suivant 320, mais aussi les temps ÎOBJ de tout autre véhicule tiers 300 étant en mesure de rejoindre l’endroit 221 vers lequel le véhicule automobile 100 souhaite se diriger (notamment ceux des véhicules tiers ayant mis leurs clignotants pour déboîter vers la voie de circulation voisine).
A titre de second exemple, il serait possible comme alternative, pour vérifier le caractère sans danger d’un déboîtement, non pas de comparer des temps ÎEGO, ÎOBJ, mais de contrôler des critères de vitesses relatives des véhicules les uns par rapport aux autres.
Ce contrôle pourrait ainsi reposer sur une comparaison de la vitesse relative du véhicule automobile 100 par rapport au véhicule précédent 310 avec un premier seuil, et sur une comparaison de la vitesse relative du véhicule automobile 100 par rapport au véhicule suivant 320 avec un second seuil, afin de vérifier que ces vitesses relatives sont compatibles avec un changement de voie de circulation en toute sécurité.
Dans le mode de réalisation décrit en référence aux figures, le véhicule était autonome. En variante, on pourrait prévoir qu’il ne le soit pas. Dans ce cas, la cinquième étape e) consistera non plus à piloter de façon automatique le véhicule automobile 100 vers la voie de circulation souhaitée 230, mais plutôt à afficher sur un écran du véhicule une information permettant au conducteur de savoir sur quelle voie il doit se diriger pour passer la barrière de péage le plus rapidement possible et en toute sécurité.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de sélection par un véhicule automobile (100) d’une voie de circulation préférée (230) pour accéder à une aire de péage (200) comprenant plusieurs voies de circulation (210, 220, 230, 240), comprenant des étapes :
a) de détection de voies de circulation (210, 220, 230, 240) de l’aire de péage (200),
b) de détermination, pour une partie au moins desdites voies de circulation (210, 220, 230, 240), d’une première donnée (d ) relative à la distance séparant le véhicule automobile (100) de la voie de circulation (210, 220, 230, 240) correspondante, et d’une seconde donnée (nj) relative au nombre de véhicules tiers (300, 310, 320) situés sur la voie de circulation (210, 220, 230, 240) correspondante,
c) de calcul de la valeur d’une fonction de coût (Jy) pour chacune des voies de circulation (210, 220, 230, 240) de ladite partie, en fonction de la première donnée (dy) et de la seconde donnée (n,) correspondantes, et d’identification de la voie de circulation préférée (230) comme étant celle pour laquelle la valeur de la fonction de coût (Jy) est la plus petite, et
d) de détermination de la possibilité ou du risque pour le véhicule automobile (100) de changer de voie de circulation (210, 220, 230, 240) pour se diriger vers la voie de circulation préférée (230).
2. Procédé de sélection selon la revendication précédente, dans lequel, le véhicule automobile (100) étant équipé d’au moins un capteur de télémétrie (121 , 122, 123, 124, 125), à l’étape b), la seconde donnée (n,) est une estimation du nombre de véhicules tiers (300) situés sur chacune desdites voies de circulation (210, 220, 230, 240), qui est déterminée en fonction des mesures effectuées par ledit capteur de télémétrie (121 , 122, 123, 124, 125).
3. Procédé de sélection selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, à l’étape c), la valeur de la fonction de coût (Jy) est calculée pour chacune des voies de circulation (210, 220, 230, 240) de ladite partie, en fonction de la somme de la première donnée (dy) correspondante, pondérée par un premier coefficient (z,,), et de la seconde donnée (n,) correspondante, pondérée par un second coefficient (g,).
4. Procédé de sélection selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, étant donnée une voie de circulation (220) qui est voisine de la voie de circulation (210) empruntée par le véhicule automobile (100) et qui est située du côté de la voie de circulation préférée (230) par rapport à la voie de circulation (210) empruntée par le véhicule automobile (100), à l’étape d), on contrôle que le temps de manœuvre (ÎEGO) nécessaire pour que le véhicule automobile (100) effectue un changement de voie afin de parvenir à un endroit souhaité (221 ) de ladite voie de circulation voisine (220) est strictement inférieur au temps d’arrivée (toBj) nécessaire pour que les véhicules tiers (310, 320) circulant sur ladite voie de circulation voisine (220) arrivent à l’endroit souhaité.
5. Procédé de sélection selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, étant donnée une voie de circulation (220) qui est voisine de la voie de circulation (210) empruntée par le véhicule automobile (100) et qui est située du côté de la voie de circulation préférée (230) par rapport à la voie de circulation (210) empruntée par le véhicule automobile (100), à l’étape d), on contrôle un double critère relatif à la vitesse relative du véhicule automobile (100) par rapport aux deux véhicules tiers (310, 320) qui roulent devant et derrière le véhicule automobile (100), sur ladite voie de circulation voisine (220).
6. Procédé de sélection selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, le véhicule automobile (100) étant équipé d’un moyen d’acquisition d’images (130) et d’une unité de calcul (140), à l’étape a), le moyen d’acquisition d’images (130) acquiert une image de l’aire de péage (200) et l’unité de calcul traite ladite image afin de détecter les voies de circulation ouvertes de l’aire de péage, et, à l’étape b), l’unité de calcul (140) détermine la première donnée (d ) et la seconde donnée (n,) pour chaque voie de circulation ouverte.
7. Procédé de sélection selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, le véhicule automobile (100) étant équipé d’un moyen d’acquisition d’images (130) et d’une unité de calcul (140), à l’étape a), le moyen d’acquisition d’images (130) acquiert une image de l’aire de péage (200), et, à l’étape b), l’unité de calcul (140) traite ladite image afin d’évaluer la première donnée (dy).
8. Procédé de sélection selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, le véhicule automobile (100) étant équipé d’un moyen de géolocalisation (141 ), d’une mémoire (142) stockant une cartographie de routes et d’une unité de calcul (140), à l’étape b), l’unité de calcul calcule la première donnée (dy) en fonction de la position géolocalisée du véhicule automobile (100) obtenue par le moyen de géolocalisation (141 ) et de la géométrie de l’aire de péage (200) stockée dans la mémoire (142).
9. Procédé de pilotage d’un véhicule automobile autonome, comportant :
- les étapes a) à d) du procédé de sélection défini dans l’une des revendications précédentes, puis
- une étape de pilotage du véhicule automobile considéré vers la voie de circulation souhaitée (230).
10. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel, si la voie de circulation souhaitée (230) n’est pas voisine de la voie de circulation (210) empruntée par le véhicule automobile (100), il est prévu, après que le véhicule a changé une première fois de voie de circulation pour se rapprocher de la voie de circulation souhaitée (230), de répéter lesdites étapes a) à d) et l’étape de pilotage.
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