EP4028298A1 - Procédé de démarrage de conduite autonome d'un véhicule automobile - Google Patents

Procédé de démarrage de conduite autonome d'un véhicule automobile

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EP4028298A1
EP4028298A1 EP20757913.7A EP20757913A EP4028298A1 EP 4028298 A1 EP4028298 A1 EP 4028298A1 EP 20757913 A EP20757913 A EP 20757913A EP 4028298 A1 EP4028298 A1 EP 4028298A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
autonomous
autonomous driving
trajectory
cruising
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP20757913.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
David GONZALEZ BAUTISTA
Imane MAHTOUT
Vicente MILANES
Francisco Martin NAVAS MATOS
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
Original Assignee
Renault SAS
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 filed Critical Renault SAS
Publication of EP4028298A1 publication Critical patent/EP4028298A1/fr
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    • B60W2710/20—Steering systems
    • B60W2710/207—Steering angle of wheels

Definitions

  • TITLE Process for starting autonomous driving of a motor vehicle.
  • the invention relates to a method for autonomous driving or autonomous piloting of a motor vehicle.
  • the invention also relates to a system for autonomous driving or autonomous piloting of a motor vehicle.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising such an autonomous driving system or comprising hardware and / or software means implementing such an autonomous driving method.
  • the invention also relates to a computer program product comprising program code instructions recorded on a medium readable by an electronic control unit to implement the steps of the autonomous driving method.
  • the invention also relates to a data recording medium, readable by an electronic control unit, on which the program product is recorded.
  • the invention relates to a signal from a data medium carrying the computer program product.
  • the invention relates to a precise autonomous driving method for starting a journey in autonomous mode in a situation of low vehicle travel speed and whatever the situation surrounding the vehicle.
  • This solution solves a problem of misalignment of the vehicle when starting or when cornering.
  • the solution significantly increases the autonomous character of the vehicle.
  • An autonomous motor vehicle is able to manage its travel path itself without any action on the part of a user of the vehicle, unless there is an indication of a point of arrival or end of the journey to the vehicle.
  • a autonomous vehicle generally includes an autonomous driving mode, managed by an autonomous driving system, making it possible to guide it.
  • the autonomous driving mode manages the control of various actuators allowing the movement of the vehicle according to a trajectory.
  • These actuators are primarily the drive motor of the motor vehicle and a steering actuator for adequately orienting the steered wheels of the vehicle.
  • An autonomous vehicle generally comprises an autonomous cruising driving mode, managed by an autonomous cruising driving system, making it possible to guide it at cruising speeds, for example speeds greater than 30 km / h, or even greater than 50 km / h. h. This mode is used in town on main streets and outside towns on roads or highways. The cruising autonomous driving mode is not activated until the autonomous vehicle is already at cruising speed.
  • On-demand mobility services are designed to transport people from door to door in a way that offers the convenience of passengers to pick them up and drop them off wherever they want.
  • these services require autonomous vehicles capable of managing automated maneuvers requiring extremely precise longitudinal and transverse controls, especially during docking or de-docking maneuvers to keep the vehicle sufficiently close to the sidewalk while avoiding injuring users or third parties or materially damage the autonomous vehicle, other surrounding vehicles or surrounding infrastructure.
  • These maneuvers are complex because they require precise longitudinal and lateral positioning data at very low speed.
  • Autonomous driving systems are in fact dedicated to extra-urban roads and can be activated once the vehicle is in motion. However, when the vehicle is stopped or traveling at low speed and the autonomous driving system is activated, the trajectory is poorly managed and there is a significant risk of injury or damage due to the movement of the vehicle.
  • the vehicle may be stuck by unforeseen circumstances and requiring a call center operator to take control of the vehicle to resolve the problem.
  • This problem is due to an (too) rough estimate of the state of the vehicle where, for example, the heading, the direction of the wheels or the lateral error of position can be neglected. This leads to the calculation of a trajectory which may be unreachable, for example outside the capabilities of the vehicle.
  • a vehicle is not autonomous. This results in a need to be able to call on a driver within the vehicle, or even a teleoperator, in particular when arriving at a platform or sidewalk (docking) to drop off and / or pick up passengers, or during the departure from a quay or sidewalk (docking), or even to perform complex maneuvers.
  • Document US9645577 presents a guidance system designed to autonomously guide the vehicle in a constrained environment.
  • the system generates different spatiotemporal trajectory solutions such as different travel strategies, so that the vehicle chooses the one that appears optimal. Once the strategy is determined, the commands necessary to follow it are sent to the actuators of the vehicle.
  • a disadvantage of this solution is that, at low speed, it can choose an impractical trajectory given the current state of certain actuators.
  • the aim of the invention is to provide an autonomous driving method overcoming the above drawbacks and improving the driving methods known from the prior art.
  • the invention makes it possible to produce an autonomous vehicle capable of independently managing complex maneuvers carried out at a low speed of movement of the vehicle.
  • the invention relates to an autonomous driving method for maneuvering a motor vehicle, in particular a method for autonomous driving maneuvering at low or zero speed of a motor vehicle, comprising a step of modifying the orientation of the steered wheels of the vehicle while the speed of the vehicle is zero or substantially zero or less than or equal to a threshold, in particular a threshold equal to 1 km / h.
  • the step of modifying the orientation of the steered wheels of the vehicle can be implemented:
  • the invention also relates to a method of autonomous driving of a motor vehicle comprising:
  • an autonomous maneuvering mode comprising the implementation of the method as defined above,
  • the operating logic of the maneuvering autonomous driving mode and of the cruising autonomous driving mode may be different; and / or the driving or movement of the vehicle in autonomous maneuvering mode can be carried out at a speed of less than 10 km / h, or even less than 5 km / h.
  • the process can include:
  • a step of definition in particular a step of iterative definition and / or by simulation, of the maneuver trajectory, in particular to reach the reference cruising trajectory from an initial position of the vehicle.
  • the method may include a step of validating the maneuver trajectory with respect to:
  • the process may include:
  • - a step of determining or measuring the current position of the vehicle, in particular the current location and / or the current heading, - a step of comparing the current position of the vehicle and the positions making up the reference trajectory,
  • the invention also relates to a system for autonomous driving of a motor vehicle, the system comprising hardware and / or software elements implementing the method as defined above, in particular hardware and / or software elements designed to implement the method as defined above, and / or on a system comprising means for implementing the method as defined above.
  • the invention also relates to a motor vehicle, the vehicle comprising hardware and / or software elements implementing the method as defined above, in particular hardware and / or software elements designed to implement the method as defined above, and / or on a vehicle comprising means for implementing the method as defined above.
  • the invention also relates to a computer program product comprising program code instructions recorded on a medium readable by an electronic control unit in order to implement the steps of the autonomous driving method as defined above when said program is running on an electronic control unit or on a computer program product downloadable from a communication network and / or recorded on a data medium readable by a computer and / or executable by a computer, comprising instructions which, when the program is executed by the computer, lead the latter to implement the method as defined above.
  • the invention also relates to a data recording medium, readable by an electronic control unit, on which is recorded a computer program comprising program code instructions for implementing the method as defined above or on a computer-readable recording medium comprising instructions which, when they are executed by a computer, lead the latter to implement the method as defined above.
  • the invention also relates to a signal from a data medium carrying the computer program product as defined above.
  • Figure 1 is a schematic view of one embodiment of an autonomous vehicle.
  • FIG. 2 Figure 2 is a partial schematic view of one embodiment of an autonomous driving system of the autonomous vehicle.
  • FIG. 3 is another partial schematic view of the embodiment of the autonomous driving system of the autonomous vehicle.
  • Figure 4 is a top view illustrating a trajectory of an autonomous vehicle equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the context of a roundabout and a trajectory of a vehicle. autonomous not equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the same context.
  • Fig. 5a is a graph illustrating the angle of a steering wheel of an autonomous vehicle equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the context of a roundabout and the angle of a steering wheel. an autonomous vehicle not equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the same context.
  • Fig. 5b is a graph illustrating the speed of an autonomous vehicle equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the context of a roundabout and the speed of an autonomous vehicle not equipped with the embodiment of the. autonomous driving system in the same context.
  • Fig. 5c is a graph illustrating the lateral error of an autonomous vehicle equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the context of a roundabout and the lateral error of an autonomous vehicle not equipped with the. embodiment of the autonomous driving system in the same context.
  • Fig. 5d is a graph illustrating the heading error of an autonomous vehicle equipped with the autonomous driving system embodiment in the context of a roundabout and the heading error of an autonomous vehicle not. equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the same context.
  • FIG. 6 is a top view illustrating a trajectory of an autonomous vehicle equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the context of a turn and a trajectory of an autonomous vehicle not equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the same context.
  • Fig. 7a is a graph illustrating the angle of a steering wheel of an autonomous vehicle equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the context of a turn and the angle of a steering wheel of a vehicle. autonomous not equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the same context.
  • Fig. 7b is a graph illustrating the speed of an autonomous vehicle equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the context of a turn and the speed of an autonomous vehicle not equipped with the embodiment of the autonomous driving system. autonomous driving in the same context.
  • Fig. 7c is a graph illustrating the lateral error of an autonomous vehicle equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the context of a turn and the lateral error of an autonomous vehicle not equipped with the embodiment. realization of the autonomous driving system in the same context.
  • Fig. 7d is a graph illustrating the heading error of an autonomous vehicle equipped with the embodiment of the autonomous driving system in the context of a turn and the heading error of an autonomous vehicle not equipped with the. embodiment of the autonomous driving system in the same context.
  • FIG. 8 is an illustration of an exemplary human-machine interface of the autonomous driving system embodiment.
  • Fig. 9 is a functional flowchart of one embodiment of an autonomous driving method.
  • FIG. 1 schematically illustrates an embodiment of a vehicle 300, in particular a motor vehicle.
  • vehicle 300 can be for example a private vehicle, a utility vehicle, a truck or a bus.
  • the vehicle 300 includes an autonomous driving system 200.
  • the autonomous driving system makes it possible to manage a maneuvering autonomous driving mode.
  • This autonomous maneuvering mode makes it possible to manage the autonomous movement of the motor vehicle at low speed, in particular during complex maneuvers such as docking maneuvers or de-docking maneuvers.
  • the autonomous driving system also makes it possible to manage a second autonomous driving mode: an autonomous cruising driving mode.
  • This autonomous cruising driving mode makes it possible to manage the autonomous movement of the motor vehicle at high speed, in particular during extra-urban journeys on the road or motorway or on main traffic axes in an urban environment.
  • the autonomous driving system 200 includes:
  • the autonomous driving system 200 can also include a man-machine interface 210.
  • the man-machine interface makes it possible to inform a user, a passenger or a remote operator of the feasibility of an autonomous maneuver and / or the manner in which the vehicle actuator commands are corrected to adjust the trajectory.
  • the set of actuators comprises in particular a steering actuator 221 or steering actuator for the steered wheels of the vehicle 300 and a drive motor 222 of the vehicle 300.
  • the drive motor of the vehicle may be of the thermal type or of the type. hybrid or electric type.
  • the set of elements providing vehicle state and environmental information 220 may include one or more of the following:
  • One or more of the sensors can be replaced by an element providing equivalent information, for example replaced by an estimator.
  • the position sensor 14 or a position estimator advantageously provides information on the location of the vehicle, such as GPS coordinates, and information on the orientation of the vehicle or the heading of the vehicle, such as for example the orientation of the longitudinal axis of the vehicle. vehicle.
  • the calculator 100 therefore uses as main inputs:
  • any perception system comprising a camera, a radar, an ultrasound device, a lidar device or a combination of these to detect any obstacle at short distance, and / or
  • a vehicle positioning system capable of providing the current vehicle position and heading and a given reference path such as a series of points that the vehicle must follow.
  • This area represents the limit that the vehicle must not exceed when starting the maneuver in autonomy. If the vehicle is outside this area, it means that a collision may occur.
  • This information can be provided by the merger between the track detector or sensor 10 and obstacle detector or sensor 11. This information can then be used in a take-off 1 or start-up validation module (see below) to authorize or stop the maneuver.
  • This current state includes the current orientation of the steered wheels, for example by measuring the current angle of the steering wheel. Not only the current heading of the vehicle, but also the orientation of the wheels of the steered wheels, play a key role in increasing the maneuverability of the vehicle.
  • This reference trajectory is for example provided by an autonomous driving route forecasting module or by a teleoperator in the event that the vehicle is in assistance mode due to an unknown environment.
  • Calculator 100 includes:
  • a take-off 1 or start-up validation module making it possible to determine the feasibility of a maneuver in autonomous maneuver mode and / or to determine whether the vehicle can be started or taken off independently with sufficient safety conditions
  • a command simulation module 2 making it possible to simulate commands for controlling the actuators of the vehicle, in particular a command for controlling the drive motor of the vehicle and a command for controlling the steering wheel steering actuator of the vehicle,
  • trajectory tracking module 3 making it possible to correct the actuator control commands, in particular during the execution of the maneuver in autonomous maneuver mode.
  • an embodiment of the command simulation module 2 comprises:
  • an embodiment of the trajectory following module 3 comprises:
  • a module 39 of autonomous cruising driving mode is a module 39 of autonomous cruising driving mode.
  • the trajectory following module 3 and more precisely the control regulator 30 is attacked at the input by the following signals and / or information:
  • the motor vehicle in particular the autonomous driving system and / or the computer, include the hardware and / or software means suitable or configured to implement the method which is the subject of the invention.
  • the hardware and / or software means can include software modules.
  • An embodiment of an autonomous driving method is described below with reference to FIG. 9. This embodiment can also be seen as an embodiment of a method of operating the vehicle or the system. autonomous driving. This mode of execution is here described in detail as one embodiment of a method of operating the autonomous driving system
  • the vehicle is assumed to be initially stationary after one or more passengers have rejoined the vehicle and boarded to be driven by the vehicle to a destination of their choice. It is also assumed that the vehicle is in an environment presenting obstacles and therefore requiring a complex maneuver for its start-up or take-off or de-docking.
  • the vehicle or autonomous driving system has a reference path or has calculated a reference path.
  • the reference trajectory is a trajectory allowing to go from a starting point to an ending point along the axes of the taxiways or substantially.
  • a vehicle follows a reference path, it is centered or substantially centered on the traffic lane.
  • Such a trajectory is incompatible with a state of the vehicle parked near a sidewalk, in an interior courtyard or in a parking lot, that is to say that, in these situations, the position of the vehicle (location and heading) does not matches any of the positions defined by the reference path.
  • the autonomous driving system operates in a maneuvering autonomous driving mode and simulates the state of the vehicle, the vehicle actuator controls and a maneuvering path.
  • the maneuver path is a path of the vehicle allowing the vehicle to reach the reference path from its initial state, such as for example a state of parking near a sidewalk, in an interior courtyard or in a parking lot.
  • various information is supplied to the command simulation module 2.
  • This allows the creation of a virtual vehicle model corresponding to the current state of the vehicle.
  • the vehicle model is created with the same position as the real vehicle, but a minimum speed is assigned to the vehicle model making it possible to calculate actuator commands, in particular a steering wheel orientation actuator command, to follow. the reference trajectory.
  • the orientation of the steered wheels (and therefore the position of the steering wheel) is constantly corrected until the moment when the trajectory tracking module 3 indicates that determined commands for controlling the actuators make it possible to start correctly.
  • maneuver or that an actuator control has reached a physical limit of the vehicle (for example a maximum steering wheel angle value on the right or on the left).
  • Steps of an embodiment of this first phase 110 are described in more detail below.
  • the actuator command simulation module 2 receives all or part of the following information as input:
  • - Vehicle speed information (sensor 13). This information can come from on-board sensors to confirm that the vehicle is totally or substantially stopped. For example, the maneuvering autonomous driving mode is deactivated when the vehicle is traveling at cruising speed. In this case, an autonomous cruising driving mode can be activated, this autonomous cruising driving mode making it possible to manage the errors with respect to the reference trajectory.
  • - Vehicle position information which can be provided both locally (for example using a camera) and globally (for example based on a GPS) (sensor 14). This makes it possible to know the current position of the vehicle and its heading. This information is of course linked to the orientation of the steered wheels of the vehicle.
  • This module can form part of the system making it possible to implement the autonomous cruising driving mode which uses this reference trajectory.
  • this reference trajectory can be transmitted by a teleoperator in the event of vehicle assistance.
  • the reference trajectory is used to virtually model the vehicle using the vehicle modeling module 4, providing the vehicle with a minimum speed but without virtually changing the position of the vehicle.
  • the modeled virtual vehicle is always in the same virtual position (eg identical longitude, latitude and heading values).
  • control modeling module 5 corrects the steering wheel orientation error existing between the current orientation of the steered wheels and the orientation necessary to follow the reference path. As a result, the control modeling module 5 generates a steering control actuator for steering the steering wheels of the vehicle.
  • this command generated in the third step is supplied to the steering modeling module 6 which makes it possible, on this basis, to generate a future evolution of the position of the virtual vehicle in order to verify the future values of the positions (longitude, latitude and heading) of the vehicle vis-à-vis the limits of the driving area available in the vicinity of the vehicle. It is then checked whether the last command generated results in a virtual orientation of the steered wheels making it possible to reach a desired point on the reference path or if the command generated goes beyond the physical capacity of the vehicle in terms of the angle of orientation of the wheels of the vehicle. If this is not the case, we loop through the third step and the third and fourth steps are repeated until:
  • the last command generated results in virtual orientation of the steered wheels making it possible to reach a desired point on the reference path, or
  • the method comprises a step of validating the maneuvering trajectory with respect to the physical maneuvering capacities of the vehicle.
  • the autonomous driving system could not find an actuator control to perform the maneuver. Consequently, the autonomous driving system informs a user of the vehicle or a teleoperator. This information is for example carried out via the man-machine interface 210.
  • the process comprises:
  • the autonomous driving system tests whether the complex maneuver can be carried out in autonomous mode or whether the maneuver can be carried out with a sufficient level of safety for people and property in the vehicle and in the environment. outside near the vehicle. If this is the case, the autonomous driving system implements a phase 130. If this is not the case, the autonomous driving system implements a phase 140.
  • the control system. autonomous driving evaluates the vehicle and the actuator commands determined previously (by the command simulation module 2) to generate the virtual trajectory that the vehicle must cover.
  • the virtual trajectory is verified by the take-off or start-up validation module 1 to guarantee a safe start (for example the planned future positions of the vehicle will be inside the driving area).
  • a vehicle speed is used to simulate the future evolution of the position of the virtual vehicle during the maneuver. This speed can be set. It is for example fixed at 2 m / s.
  • the autonomous driving system can order that some of the iterations or all of the iterations (until or not a feasible maneuver is found) to be displayed and / or illustrated on the man-machine interface.
  • the autonomous driving system can order that is displayed, on the man-machine interface, information on the performance of the autonomous driving system, for example a simultaneous display of the last virtual trajectory retained and of the reference trajectory provided. by the module 15 or a simultaneous display of the last calculated initial orientation of the steered wheels of the vehicle and of the current orientation of the steered wheels of the vehicle.
  • the autonomous driving system can command that the following be displayed, on the man-machine interface:
  • a safe start indicator to indicate that piloting actuator to independently perform a safe or collision-free maneuver has been found
  • help indicator signaling to a user and / or a call center operator that manual / external intervention is useful.
  • the method comprises a step of validating the maneuver path with regard to the safety of goods and / or people in the vehicle and / or in the vicinity of the vehicle.
  • the autonomous driving system In phase 130, the autonomous driving system generates and executes the actual control commands for the actuators of the vehicle so as to execute the complex maneuver.
  • a validation indicator signals that a safe starting maneuver is possible
  • the autonomous driving system activates the path following module 3.
  • This module receives the virtual commands determined by the command simulation module 2 and making it possible to execute the maneuver according to the determined virtual trajectory.
  • the validation indicator thus ends the iterations of calculation of module 2 for simulating vehicle actuator commands by taking the last simulated actuator command values. Then, a three-step procedure is implemented by the trajectory following module 3:
  • the last simulated commands of the actuators are considered as the initial commands which are applied to the actuators at the start of the execution of the maneuver. However, these commands are applied with the vehicle stationary, that is to say at zero speed.
  • the autonomous driving system defines here the initial steering value or the initial orientation value of the steered wheels that the vehicle must have while maintaining zero speed. This step minimizes the difference between virtual wheel steering control steerers and the actual deflection of the steered wheels when starting the maneuver. When this difference is below a given threshold, the autonomous driving system can perform the maneuver and the vehicle can start its journey independently.
  • This phase is important since it makes it possible to correct alignment errors (for example a vehicle with a lateral position error and / or a significant heading error with respect to the virtual trajectory, and / or an orientation error of the steering wheels) before moving the vehicle, allowing maneuver to be started in the right direction.
  • alignment errors for example a vehicle with a lateral position error and / or a significant heading error with respect to the virtual trajectory, and / or an orientation error of the steering wheels
  • a minimum speed (for example 1 km / h, even 10 km / h) is set for the vehicle to gently correct any misalignment errors.
  • - Angular and / or lateral error thresholds are determined and provided to define the moment when it is considered that the vehicle has now correctly corrected its initial position and that it is in a situation where a cruising autonomous driving mode can then be activated.
  • the trajectory following module 3 in particular the control regulator 30, receives as an input all or part of the following information:
  • a steering control model information item 32 contains the last steering actuator command for the steered wheels of the vehicle, calculated during the last iteration of the third step of the first phase 110.
  • This information contains the difference between the current orientation of the steered wheels of the vehicle and the orientation of the steered wheels of the virtual vehicle.
  • An error information 35 of the lateral position of the vehicle contains a distance value separating the reference path from the vehicle's center of gravity.
  • This information contains an angle value between the longitudinal axis of the vehicle and the tangent to the reference path.
  • the initial steering control correction module 37 aims to minimize the error value 34 of the steering control model. It imposes zero or substantially zero vehicle speed as long as the orientation of the vehicle's steered wheels are corrected in order to reach the orientation determined at the end of the first phase.
  • the method therefore includes a step of modifying the orientation of the steered wheels of the vehicle while the speed of the vehicle is:
  • a threshold in particular a threshold equal to 1 km / h.
  • the regulator 30 deactivates the module 37.
  • the regulator 30 activates the position correction module 38.
  • This module 38 sets a given speed (for example 2 m / s and / or for example identical to the speed used in the first phase 110).
  • a given speed for example 2 m / s and / or for example identical to the speed used in the first phase 110.
  • the vehicle actually moves driven by its drive motor in order to correct position errors, in particular in order to correct the heading error and the existing lateral position error with respect to the point of the reference path. to join.
  • the maneuver is therefore carried out in autonomous mode.
  • Driving or moving the vehicle in autonomous maneuvering mode is preferably carried out at a speed of less than 10 km / h, or even less than 5 km / h.
  • the vehicle position error values are preferably constantly measured and / or estimated, then compared to their respective predetermined thresholds (typically 30 cm for the lateral position error and 0.1 radians for the heading error). When all the position error values are below their predefined thresholds, the regulator 30 deactivates the module 38. The maneuver is completed.
  • their respective predetermined thresholds typically 30 cm for the lateral position error and 0.1 radians for the heading error.
  • the regulator 30 activates the module 39 of autonomous cruising driving mode.
  • the process therefore comprises:
  • - a step of determining or measuring the current position of the vehicle, in particular the current location (latitude, longitude) and / or the current heading,
  • the autonomous driving method allows the automatic and / or without action of a user to switch from a maneuvering autonomous driving mode to a cruising autonomous driving mode.
  • the process therefore comprises:
  • an autonomous maneuver driving mode comprising in particular the implementation of the first step of the third phase 130, and
  • the drive or movement of the vehicle in autonomous maneuvering mode is carried out at a speed of less than 10 km / h, or even less than 5 km / h, and / or
  • the drive or movement of the vehicle in autonomous cruising mode is normally (except disturbance, in particular except disturbance related to traffic) carried out at a speed equal or substantially to the speed limit authorized on the traffic lane.
  • a phase 150 the autonomous driving system tests whether the vehicle is on a path defined by a cruising autonomous driving mode, if this is the case the autonomous driving system exits the maneuvering autonomous driving mode and switches automatically in this cruising autonomous driving mode.
  • the autonomous driving system did not find an actuator command making it possible to perform the maneuver with sufficient criteria.
  • the autonomous driving system notifies the vehicle user or an operator. This information is for example carried out via the man-machine interface.
  • the actuators of the vehicle are then controlled by the user of the vehicle or by the operator, in particular a teleoperator, to perform the maneuver.
  • the autonomous cruising driving mode can be activated.
  • This autonomous cruising driving mode is activated by user or operator action.
  • the autonomous driving system is able to recognize and take into account misalignments between the position of the vehicle, the state of an actuator and the desired trajectory before starting any maneuver.
  • the autonomous driving system controls and modifies the response of the vehicle (if necessary) when the autonomous maneuvering mode is engaged and / or the speed is low so as to detect and correct dangerous situations when the vehicle starts up while its state is not. is not consistent with the trajectory.
  • the autonomous driving system continuously monitors the condition of the vehicle and compares it to a reference course to determine its feasibility, modifying the control commands of the actuators accordingly to improve the following of the trajectory and reduce the risks.
  • the autonomous driving system embodiment described above has been coded and integrated into a vehicle of the holder (ZOE® robot taxi) and tests have made it possible to provide the following results.
  • the system has been track tested in different initial states and different orientations of the vehicle. The results were compared with those obtained with the same vehicle without implementing the invention. These results show a significant improvement in the vehicle's autonomy capabilities.
  • FIG. 4 shows a first situation in which the initial situation of the vehicle with respect to the reference path is characterized by a small alignment error on the lane used (right lane) and the steering wheel is turned completely to the right near the lane. entrance to a roundabout.
  • the sought trajectories TR1 and the limits L1 of the road are represented respectively. The times are indicated from zero (starting point) up to 25 seconds by following the same representation.
  • a curve B represents the trajectory of the vehicle obtained with the autonomous driving mode without the proposed invention, while a curve A represents the trajectory of the vehicle obtained with the autonomous driving mode provided with the autonomous maneuvering system described above.
  • curve B immediately goes out of the way.
  • the trajectory remains out of the way for a long time before returning to follow the desired reference trajectory (to make a U-turn in the roundabout).
  • curve A remains in the way.
  • the steered wheels of the motor vehicle are first oriented, before the motor vehicle is moved. This allows the vehicle to correctly enter the roundabout from the same initial configuration.
  • Figures 5a, 5b, 5c and 5d show the performance of the vehicle during the two tests described above.
  • Figure 5a shows the changes in the angle of the steering wheel from an initial value of -430 degrees during the two tests. It is noted that the steering wheel angle A1 converges rapidly to unsaturated values (around the 7 th second) while the vehicle is always stopped and only the steering wheel is in motion. On the contrary, it will be noted that without the system according to the invention (curve B1), the vehicle requires further correction of the steering wheel to achieve proper control and precisely follow the reference path.
  • Figure 5b shows the changes in speed during the two tests.
  • the speed signal B2 is non-zero even before the cruise control begins to change the angle of the steering wheel, following the speed given by the navigation system.
  • curve A2 with the system according to the invention, one waits until the steering wheel has reached a correct angle before starting, which means that it follows the method described above, by first activating the module 37 for correcting initial steering control and then checking the conditions to activate the other modules.
  • the navigation speed is exceeded directly (the position correction module 38 is neglected) from the moment when the conditions for activating the cruise autonomous driving mode module 39 are obtained (for example the error lateral direction is less than 0.3 m and the heading or orientation error is less than 5 degrees).
  • FIG. 5c shows the changes in the lateral error during the two tests.
  • the vehicle (curve A3) reaches less than 0.25 m of lateral error even in difficult contexts such as as roundabouts, whereas, without the invention, the vehicle (curve B3) exceeds a lateral error of 2.8 m with respect to the roadway.
  • Similar results are shown in figure 5d concerning the heading error in which with the proposed invention (curve A4) the vehicle maintains a heading error of less than 0.2 radians, which is not the case without the invention. proposed (curve B4).
  • FIG. 6 shows the trajectory that the vehicle uses in both cases (trajectory C for the vehicle equipped with the autonomous driving system described above and trajectory D for the vehicle not equipped with the invention), the limits L2 of the traffic lanes and the desired reference trajectories TR2 on each channel.
  • the two trajectories are represented, only the trajectory C can be carried out without exceeding the limits (in particular by occupying the opposite traffic lane).
  • the path C is executed by the vehicle equipped to implement the invention.
  • the trajectory C converges rapidly towards the desired reference trajectory, without overlapping the opposite lane, bringing the vehicle to normal behavior after approximately 11 seconds.
  • the trajectory D represents a vehicle which does not implement the invention and which stabilizes after about 15 seconds after starting and after having clearly overlapped the other lane, in other words by going outside the set limits.
  • FIGS. 7a, 7b, 7c and 7d represent the performance of the vehicle during the two tests described above.
  • FIG. 7a shows the changes in the angle of the steering wheel from an initial value during the two tests. It is clear that the vehicle implementing the invention and along curve C1 converges more rapidly towards an unsaturated behavior than the vehicle not implementing the invention and along curve D1.
  • FIG. 7b shows the changes in speed during the two tests.
  • the curve C2 of the speed of the vehicle implementing the invention follows the commands given by the trajectory following module 3, that is, firstly, a zero speed to converge towards a correct steering wheel angle, then, secondly , a speed of 2 m / s is applied and finally, thirdly, the autonomous cruising driving mode 39 is activated if the orientation and lateral position errors are below predefined thresholds.
  • the speed curve D2 immediately increases up to 2m / s. This does not leave time for the vehicle to allow it to converge towards a stable state.
  • FIG. 7c shows the changes in lateral position errors during the two tests.
  • the initial error of a little less than 2 m during the initialization is corrected, then the error no longer exceeds 0.2 m then that, according to the curve D3, relating to the vehicle not implementing the invention, the error reaches approximately 3 m.
  • FIG. 7d shows the changes in heading errors during the two tests.
  • the initial error converges rapidly while, according to the curve D4, relating to the vehicle not implementing the invention, the error increases before converging later towards normal behavior of the vehicle.
  • a general illustration of an exemplary human-machine interface 210 is shown in Figure 8. The interface may inform the passenger or the remote operator about feasibility of maneuvering paths and vehicle response with correction. to adapt to the given trajectory.
  • the trajectory that the vehicle will follow with the initial position and the angle of the initial steering wheel (trajectory A 'represented on a map with the sought trajectory TR' and the driving area) is compared with the trajectory B 'that the vehicle would follow without implementing the invention.
  • the virtual vehicle corrects the orientation of the vehicle's steered wheels and then the vehicle is moved.
  • the angular position of the virtual steering wheel can be indicated on the interface 210, as can the current angular position of the steering wheel.
  • an indication 211 such as an indicator 211, can be displayed on the interface.
  • an indication 212 such as an indicator 212, may be displayed on the interface.
  • an indication 213, such as a 213 light, may be displayed on the interface.
  • the interface therefore makes it possible to indicate how the vehicle will manage a complex maneuvering situation independently.
  • the advantage of the solutions described above is to increase the capacities of vehicles, in particular of the robot taxi type. Such vehicles present difficulty starting in curved areas or with a consequent lateral position or orientation error with respect to a reference trajectory provided by a cruising autonomous driving system.
  • the solutions described above also make it possible to manage a docking, de-docking or remote operation maneuver, which represents a complex maneuver to be managed by an autonomous vehicle.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de conduite autonome de manœuvre à vitesse basse ou nulle d'un véhicule automobile comprenant une étape de modification de l'orientation des roues directrices du véhicule alors que la vitesse du véhicule est nulle ou sensiblement nulle ou inférieure ou égale à un seuil, notamment un seuil égal à 1 km/h.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de démarrage de conduite autonome d’un véhicule automobile.
Domaine Technique de l'invention
L’invention concerne un procédé de conduite autonome ou de pilotage autonome d’un véhicule automobile. L’invention porte aussi sur un système de conduite autonome ou de pilotage autonome d’un véhicule automobile. L’invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un tel système de conduite autonome ou comprenant des moyens matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre un tel procédé de conduite autonome. L’invention porte encore sur un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par une unité de commande électronique pour mettre en oeuvre les étapes du procédé de conduite autonome. L’invention porte aussi sur un support d’enregistrement de données, lisible par une unité de commande électronique, sur lequel est enregistré le produit programme. L’invention porte enfin sur un signal d'un support de données, portant le produit programme d'ordinateur.
En particulier, l’invention porte sur un procédé de conduite autonome précis pour débuter un trajet en mode autonome dans une situation de basse vitesse de déplacement du véhicule et qu’elle que soit la situation environnant le véhicule. Cette solution résout un problème de défaut d’alignement du véhicule au moment du démarrage ou en virage. La solution augmente significativement le caractère autonome du véhicule.
Etat de la technique antérieure
Un véhicule automobile autonome est apte à gérer lui-même sa trajectoire de déplacement sans action de la part d’un utilisateur du véhicule, sauf indication d’un point d’arrivée ou de fin de trajet au véhicule. A cet effet, un véhicule autonome comprend généralement un mode de conduite autonome, géré par un système de conduite autonome, permettant de le guider.
Le mode de conduite autonome gère le pilotage de différents actionneurs permettant le déplacement du véhicule selon une trajectoire. Ces actionneurs sont principalement le moteur d’entraînement du véhicule automobile et un actionneur de direction permettant d’orienter de façon adéquate des roues directrices du véhicule.
Un véhicule autonome comprend généralement un mode de conduite autonome de croisière, géré par un système de conduite autonome de croisière, permettant de le guider à des vitesses de croisière, par exemple des vitesses supérieures à 30 km/h, voire supérieures à 50 km/h. Ce mode est utilisé en ville sur les rues principales et hors des villes sur routes ou autoroutes. Le mode de conduite autonome de croisière n’est activé qu’une fois que le véhicule autonome est déjà à une vitesse de croisière. Ainsi, au démarrage ou au décollage du véhicule ou au désaccostage du véhicule (départ depuis la proximité d’un trottoir par exemple) ou à l’accostage du véhicule (stationnement à proximité d’un trottoir par exemple) et plus généralement lors de manoeuvres à basse vitesse, c’est- à-dire à vitesse inférieure à 10 km/h, voire inférieures à 5 km/h, c’est un conducteur ou un téléopérateur qui conduit le véhicule.
Des services de mobilité sur demande sont conçus pour transporter des personnes de porte à porte de sorte à offrir le confort aux passagers de les prendre et les déposer où ils le souhaitent. Toutefois, ces services nécessitent des véhicules autonomes aptes à gérer des manoeuvres automatisées nécessitant des commandes longitudinale et transversale extrêmement précises, tout particulièrement lors de manoeuvres d’accostage ou de désaccostage pour garder le véhicule suffisamment proche du trottoir tout en évitant de blesser les utilisateurs ou des tiers ou d’endommager matériellement le véhicule autonome, d’autres véhicules environnants ou des infrastructures environnantes. Ces manoeuvres sont complexes du fait qu’elles nécessitent des données précises de positionnement longitudinal et latéral à très faible vitesse. Ces exigences ne sont pas remplies par les systèmes de conduite autonome disponibles actuellement. Les systèmes de conduite autonome sont en effet dédiés aux routes extra urbaines et ils peuvent être activés une fois que le véhicule circule. Cependant, lorsque le véhicule est arrêté ou roule à faible vitesse et que le système de conduite autonome est activé, la trajectoire est mal gérée et il existe des risques importants de blessures ou d’endommagement du fait du mouvement du véhicule.
Pour la bonne gestion des manoeuvres à basse vitesse en autonomie, une commande précise à basse vitesse est de la plus grande importance. En effet, durant ces manoeuvres, de faibles rayons de braquage sont requis alors que les données dynamiques et l’état courant du véhicule sont négligés.
Juste après l’activation du mode autonome d’un véhicule circulant à vitesse nulle ou sensiblement nulle, le véhicule peut être bloqué par des circonstances imprévues et obligeant un téléopérateur à prendre le contrôle du véhicule pour résoudre le problème. Cette problématique est due à une estimation (trop) approximative de l’état du véhicule où, par exemple, le cap, la direction des roues ou l’erreur latérale de position peuvent être négligés. Ceci conduit au calcul d’une trajectoire qui peut être inatteignable, par exemple en dehors des capacités du véhicule.
Autrement dit, à partir d’une vitesse nulle ou sensiblement nulle et jusqu’à une vitesse de croisière, un véhicule n’est pas autonome. Il en résulte un besoin de pouvoir faire appel à un conducteur au sein du véhicule, voire à un téléopérateur, en particulier lors de l’arrivée au niveau d’un quai ou trottoir (accostage) pour déposer et/ou prendre des passagers, ou lors du départ depuis un quai ou trottoir (désaccostage), ou encore pour réaliser des manoeuvres complexes.
Le document US9645577 présente un système de guidage conçu pour guider de manière autonome le véhicule dans un environnement contraint. Le système génère différentes solutions de trajectoires spatiotemporelles comme des stratégies de déplacement différentes, de sorte que le véhicule choisisse celle qui apparaît optimale. Une fois que la stratégie est déterminée, les commandes nécessaires pour la suivre sont envoyées aux actionneurs du véhicule. Un inconvénient de cette solution est que, à faible vitesse, elle peut choisir une trajectoire irréalisable compte tenu de l’état courant de certains actionneurs.
Présentation de l'invention
Le but de l’invention est de fournir un procédé de conduite autonome remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les procédés de conduite connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un véhicule autonome capable de gérer en autonomie des manoeuvres complexes effectuées à faible vitesse de déplacement du véhicule.
Résumé de l'invention
Pour atteindre cet objectif, l’invention porte sur un procédé de conduite autonome de manoeuvre d’un véhicule automobile, notamment un procédé de conduite autonome de manoeuvre à vitesse basse ou nulle d’un véhicule automobile, comprenant une étape de modification de l’orientation des roues directrices du véhicule alors que la vitesse du véhicule est nulle ou sensiblement nulle ou inférieure ou égale à un seuil, notamment un seuil égal à 1 km/h. L’étape de modification de l’orientation des roues directrices du véhicule peut être mise en oeuvre :
- juste après une étape d’activation d’un mode de conduite autonome, et/ou
- avant une étape d’entraînement ou de déplacement du véhicule en mode autonome selon une trajectoire de manoeuvre.
L’invention porte encore sur un procédé de conduite autonome d’un véhicule automobile comprenant :
- un mode de conduite autonome de manoeuvre comprenant la mise en oeuvre du procédé tel que défini précédemment, et
- un mode de conduite autonome de croisière selon une trajectoire de croisière, les deux modes de conduite autonomes étant exclusifs.
Les logiques de fonctionnement du mode de conduite autonome de manoeuvre et du mode de conduite autonome de croisière peuvent être différentes ; et/ou l’entraînement ou le déplacement du véhicule en mode de conduite autonome de manoeuvre peut être réalisé à une vitesse inférieure à 10 km/h, voire inférieure à 5 km/h.
Le procédé peut comprendre :
- une étape de définition d’une trajectoire de croisière de référence, et
- une étape de définition, notamment une étape de définition itérative et/ou par simulation, de la trajectoire de manoeuvre, en particulier pour rejoindre la trajectoire de croisière de référence depuis une position initiale du véhicule.
Le procédé peut comprendre une étape de validation de la trajectoire de manoeuvre vis-à-vis :
- des capacités physiques de manoeuvre du véhicule, et/ou
- de la sécurité des biens et/ou des personnes dans le véhicule et/ou au voisinage du véhicule. Le procédé peut comprendre :
- une étape de détermination ou de mesure de la position courante du véhicule, en particulier la localisation courante et/ou le cap courant, - une étape de comparaison de la position courante du véhicule et des positions composant la trajectoire de référence,
- une étape de basculement automatique du mode de conduite autonome de manoeuvre au mode de conduite autonome de croisière, lorsque la position courante du véhicule correspond ou est considérée comme correspondante à une des positions composant la trajectoire de référence.
L’invention porte encore sur un système de conduite autonome d’un véhicule automobile, le système comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé tel que défini précédemment, notamment des éléments matériels et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment, et/ou sur un système comprenant des moyens de mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment. L’invention porte encore sur un véhicule automobile, le véhicule comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé tel que défini précédemment, notamment des éléments matériels et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment, et/ou sur un véhicule comprenant des moyens de mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.
L’invention porte encore sur un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par une unité de commande électronique pour mettre en oeuvre les étapes du procédé de conduite autonome tel que défini précédemment lorsque ledit programme fonctionne sur une unité de commande électronique ou sur un produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur et/ou exécutable par un ordinateur, comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par l’ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.
L’invention porte encore sur un support d’enregistrement de données, lisible par une unité de commande électronique, sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en oeuvre du procédé tel que défini précédemment ou sur un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.
L’invention porte encore sur un signal d'un support de données portant le produit programme d'ordinateur tel que défini précédemment.
Présentation des figures
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique d’un mode de réalisation d’un véhicule autonome.
[Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique partielle d’un mode de réalisation d’un système de conduite autonome du véhicule autonome. [Fig. 3] La figure 3 est une autre vue schématique partielle du mode de réalisation du système de conduite autonome du véhicule autonome.
[Fig. 4] La figure 4 est une vue de dessus illustrant une trajectoire d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et une trajectoire d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.
[Fig. 5a] La figure 5a est un graphique illustrant l’angle d’un volant d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et l’angle d’un volant d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.
[Fig. 5b] La figure 5b est un graphique illustrant la vitesse d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et la vitesse d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.
[Fig. 5c] La figure 5c est un graphique illustrant l’erreur latérale d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et l’erreur latérale d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.
[Fig. 5d] La figure 5d est un graphique illustrant l’erreur de cap d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et l’erreur de cap d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.
[Fig. 6] La figure 6 est une vue de dessus illustrant une trajectoire d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et une trajectoire d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.
[Fig. 7a] La figure 7a est un graphique illustrant l’angle d’un volant d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et l’angle d’un volant d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte. [Fig. 7b] La figure 7b est un graphique illustrant la vitesse d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et la vitesse d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.
[Fig. 7c] La figure 7c est un graphique illustrant l’erreur latérale d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et l’erreur latérale d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.
[Fig. 7d] La figure 7d est un graphique illustrant l’erreur de cap d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et l’erreur de cap d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.
[Fig. 8] La figure 8 est une illustration d’un exemple d’interface homme- machine du mode de réalisation du système de conduite autonome.
[Fig. 9] La figure 9 est un organigramme fonctionnel d’un mode d’exécution d’un procédé de conduite autonome.
Description détaillée
La figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation d’un véhicule 300, en particulier un véhicule automobile. Le véhicule 300 peut être par exemple un véhicule particulier, un véhicule utilitaire, un camion ou un bus.
Le véhicule 300 comprend un système de conduite autonome 200. Le système de conduite autonome permet de gérer un mode de conduite autonome de manoeuvre. Ce mode de conduite autonome de manoeuvre permet de gérer le déplacement autonome du véhicule automobile à basse vitesse, notamment lors de manoeuvres complexes comme des manoeuvres d’accostage ou des manoeuvres de désaccostage. Avantageusement, le système de conduite autonome permet également de gérer un deuxième mode de conduite autonome : un mode de conduite autonome de croisière. Ce mode de conduite autonome de croisière permet de gérer le déplacement autonome du véhicule automobile à haute vitesse, notamment lors de déplacements extra-urbain sur route ou autoroute ou sur des axes de circulation principaux en milieu urbain.
Le système de conduite autonome 200 comprend :
- un calculateur 100,
- un ensemble d’actionneurs 220,
- un ensemble d’éléments fournissant des informations d’état et d’environnement du véhicule 10, 11 , 12, 13, 14, 15.
Avantageusement, le système de conduite autonome 200 peut aussi comprendre une interface homme machine 210. Par exemple, l’interface homme machine permet d’informer un utilisateur, un passager ou un opérateur à distance de la faisabilité d’une manoeuvre en autonomie et/ou de la manière selon laquelle sont corrigées les commandes des actionneurs du véhicule pour ajuster la trajectoire.
L’ensemble d’actionneurs comprend notamment un actionneur de direction 221 ou actionneur d’orientation des roues directrices du véhicule 300 et un moteur d’entraînement 222 du véhicule 300. Le moteur d’entraînement du véhicule peut être du type thermique ou du type hybride ou du type électrique.
L’ensemble d’éléments fournissant des informations d’état et d’environnement du véhicule 220 peut comprendre un ou plusieurs des éléments suivants :
- un capteur de voie de circulation 10,
- un capteur d’obstacle 11 ,
- un capteur 12 de direction ou d’orientation des roues directrices, - un capteur de vitesse 13 du véhicule,
- un capteur de position 14 du véhicule,
- un module de fourniture 15 d’une trajectoire de référence.
Un ou plusieurs des capteurs peuvent être remplacés par un élément fournissant une information équivalente, par exemple remplacés par un estimateur.
Le capteur de position 14 ou un estimateur de position fournit avantageusement une information de localisation du véhicule, comme des coordonnées GPS, et une information d’orientation du véhicule ou de cap du véhicule, comme par exemple l’orientation de l’axe longitudinal du véhicule.
Le calculateur 100 utilise donc comme entrées principales :
- les informations venant de capteurs embarqués dans le véhicule (telle que la vitesse courante et l’angle courant du volant ou l’angle courant d’orientation des roues directrices), et/ou
- l’information venant d’une caméra ou d’autres dispositifs aptes à détecter les lignes de voies de circulation, et/ou
- les informations venant de tout système de perception comprenant une caméra, un radar, un dispositif ultrason, un dispositif lidar ou une combinaison de ceux-ci pour détecter tout obstacle à courte distance, et/ou
- les informations venant d’un système de positionnement du véhicule apte à fournir la position du véhicule actuelle et le cap et une trajectoire de référence donnée telle qu’une série de points que le véhicule doit suivre.
Toutes ces informations permettent de calculer :
- Une aire de conduite disponible. Cette aire représente la limite que le véhicule ne doit pas dépasser en débutant la manoeuvre en autonomie. Si le véhicule est en dehors de cette aire, cela veut dire qu’une collision peut se produire. Cette information peut être fournie par la fusion entre le détecteur ou capteur de voie 10 et le détecteur ou capteur d’obstacle 11 . Cette information peut être utilisée par la suite dans un module de validation du décollage 1 ou démarrage (voir plus bas) pour autoriser ou stopper la manoeuvre.
- Un état courant du véhicule. Cet état courant inclut l’orientation courante des roues directrices, par exemple via une mesure de l’angle courant du volant de direction. Non seulement le cap courant du véhicule, mais également l’orientation des roues des roues directrices, jouent un rôle clé pour augmenter la manoeuvrabilité du véhicule.
- Une trajectoire de référence. Cette trajectoire de référence est par exemple fournie par un module de prévision du trajet de conduite autonome ou par un téléopérateur dans le cas où le véhicule est dans un mode d’assistance du fait d’un environnement inconnu.
Le calculateur 100 comprend :
- un module de validation du décollage 1 ou démarrage permettant de déterminer la faisabilité d’une manoeuvre en mode autonome de manoeuvre et/ou de déterminer si un démarrage ou décollage du véhicule peut être exécuté en autonomie avec des conditions de sécurité suffisantes,
- un module de simulation de commandes 2 permettant de simuler des commandes de pilotages d’actionneurs du véhicule, en particulier une commande de pilotage du moteur d’entraînement du véhicule et une commande de pilotage de l’actionneur d’orientation des roues directrices du véhicule,
- un module de suivi de trajectoire 3 permettant de corriger les commandes de pilotage des actionneurs, en particulier lors de l’exécution de la manoeuvre en mode autonome de manoeuvre.
Comme illustré sur la figure 2, un mode de réalisation du module de simulation de commandes 2 comprend :
- un module 4 de modélisation du véhicule, - un module 5 de modélisation des commandes, et
- un module 6 de modélisation de la direction.
Comme illustré sur la figure 3, un mode de réalisation du module de suivi de trajectoire 3 comprend :
- un régulateur de commande 30,
- un module 37 de correction de la commande de direction initiale,
- un module 38 de correction de position, et
- un module 39 de mode de conduite autonome de croisière.
Le module de suivi de trajectoire 3 et plus précisément le régulateur de commande 30 est attaqué en entrée par les signaux et/ou informations qui suivent :
- une information 31 de validation du décollage ou démarrage,
- une information 32 de modèle de commande de direction,
- une information 33 courante d’angle d’orientation des roues directrices du véhicule,
- une information 34 d’erreur du modèle de commande de direction,
- une information 35 d’erreur de position latérale du véhicule,
- une information 36 d’erreur d’orientation ou de cap du véhicule.
Le véhicule automobile, en particulier le système de conduite autonome et/ou le calculateur, comprennent les moyens matériels et/ou logiciels aptes ou configurés pour mettre en oeuvre le procédé objet de l’invention.
Les moyens matériels et/ou logiciels peuvent comprendre des modules logiciels.
Un mode d’exécution d’un procédé de conduite autonome est décrit ci- après en référence à la figure 9. Ce mode d’exécution peut également être vu comme un mode d’exécution d’un procédé de fonctionnement du véhicule ou du système de conduite autonome. Ce mode d’exécution est ici décrit en détail comme un mode d’exécution d’un procédé de fonctionnement du système de conduite autonome
On suppose le véhicule initialement à l’arrêt après qu’un ou plusieurs passagers ont rejoint le véhicule et sont montés à bord afin d’être conduit par le véhicule vers une destination de leur choix. On suppose également que le véhicule se trouve dans un environnement présentant des obstacles et nécessitant donc une manoeuvre complexe pour son démarrage ou décollage ou désaccostage.
On suppose également que le véhicule ou le système de conduite autonome dispose d’une une trajectoire de référence ou a calculé une trajectoire de référence. La trajectoire de référence est une trajectoire permettant d’aller d’un point de départ à un point d’arrivée en suivant les axes de voies de circulation ou sensiblement. Ainsi, lorsqu’un véhicule suit une trajectoire de référence, il est centré ou sensiblement centré sur la voie de circulation. Une telle trajectoire est incompatible avec un état de véhicule stationné à proximité d’un trottoir, dans une cour intérieure ou dans un parking, c’est-à-dire que, dans ces situations, la position du véhicule (localisation et cap) ne correspond à aucune des positions définies par la trajectoire de référence.
Dans une première phase 110, le système de conduite autonome fonctionne dans un mode de conduite autonome de manoeuvre et simule l’état du véhicule, des commandes des actionneurs du véhicule et une trajectoire de manoeuvre.
La trajectoire de manoeuvre est une trajectoire du véhicule permettant au véhicule de rejoindre la trajectoire de référence depuis son état initial, comme par exemple un état de stationnement à proximité d’un trottoir, dans une cour intérieure ou dans un parking. Comme illustré sur les figures 1 et 2, différentes informations sont fournies au module de simulation de commandes 2. Ceci permet la création d’un modèle virtuel de véhicule correspondant à l’état courant du véhicule. Le modèle de véhicule est créé avec la même position que le véhicule réel, mais on affecte, au modèle de véhicule, une vitesse minimale permettant de calculer des commandes des actionneurs, notamment une commande d’actionneur d’orientation des roues directrices, pour suivre la trajectoire de référence. Dans ce modèle de véhicule, on corrige constamment l’orientation des roues directrices (et donc la position du volant de direction) jusqu’au moment où le module de suivi de trajectoire 3 indique que des commandes déterminées de pilotage des actionneurs permettent de démarrer correctement la manoeuvre ou qu’une commande d’actionneur a atteint une limite physique du véhicule (par exemple une valeur d’angle de volant maximum à droite ou à gauche).
Des étapes d’un mode d’exécution de cette première phase 110 sont décrites de manière plus détaillée ci-après.
Dans une première étape, le module 2 de simulation de commandes des actionneurs, en particulier le module 4 de modélisation du véhicule, reçoit en entrée tout ou partie des informations suivantes :
- Une information courante d’orientation des roues directrices (capteur 12). Cette information permet de simuler une trajectoire du véhicule en l’absence de correction de l’orientation courante des roues directrices par le système de conduite autonome.
- Une information de vitesse du véhicule (capteur 13). Cette information peut provenir de capteurs embarqués pour confirmer que le véhicule est totalement ou sensiblement arrêté. Par exemple, le mode de conduite autonome de manoeuvre est désactivé quand le véhicule roule à une vitesse de croisière. Dans ce cas, un mode de conduite autonome de croisière peut être activé, ce mode de conduite autonome de croisière permettant de gérer les erreurs par rapport à la trajectoire de référence. - Une information de position du véhicule qui peut être fournie aussi bien au niveau local (par exemple grâce à une caméra) qu’au niveau global (par exemple basé sur un GPS) (capteur 14). Cela permet de connaître la position courante du véhicule et son cap. Ces informations sont bien entendu liées à l’orientation des roues directrices du véhicule.
- La trajectoire de référence déjà évoquée plus haut provenant du module de fourniture 15 de cette trajectoire de référence. Ce module peut faire partie du système permettant de mettre en oeuvre le mode de conduite autonome de croisière qui utilise cette trajectoire de référence. Alternativement, cette trajectoire de référence peut être transmise par un téléopérateur en cas d’assistance du véhicule.
Dans une deuxième étape, on utilise la trajectoire de référence pour modéliser virtuellement le véhicule à l’aide du module 4 de modélisation du véhicule en dotant le véhicule d’une vitesse minimale mais sans faire évoluer virtuellement la position du véhicule. Cela signifie que le véhicule virtuel modélisé est toujours dans la même position virtuelle (par exemple valeurs de longitude, de latitude et de cap identiques).
Dans une troisième étape, le module 5 de modélisation des commandes corrige l’erreur d’orientation des roues directrices existant entre l’orientation courante des roues directrices et l’orientation nécessaire pour suivre la trajectoire de référence. En conséquence, le module 5 de modélisation des commandes génère une commande de pilotage d’actionneur d’orientation des roues directrices du véhicule.
Dans une quatrième étape, cette commande générée à la troisième étape est fournie au module 6 de modélisation de la direction qui permet, sur cette base de générer une évolution future de la position du véhicule virtuel pour vérifier les valeurs futures des positions (longitude, latitude et cap) du véhicule vis-à-vis des limites de l’aire de conduite disponible au voisinage du véhicule. Il est alors vérifié si la dernière commande générée entraîne une orientation virtuelle des roues directrices permettant d’atteindre un point souhaité sur la trajectoire de référence ou si la commande générée va au-delà de la capacité physique du véhicule en termes d’angle d’orientation des roues du véhicule. Si tel n’est pas le cas, on boucle sur la troisième étape et les troisième et quatrième étapes sont réitérées jusqu’à ce que :
- premier cas : la dernière commande générée entraîne une orientation virtuelle des roues directrices permettant d’atteindre un point souhaité sur la trajectoire de référence, ou
- deuxième cas : la commande générée va au-delà de la capacité physique du véhicule en termes d’angle d’orientation des roues du véhicule.
Ainsi, le procédé comprend une étape de validation de la trajectoire de manoeuvre vis-à-vis des capacités physiques de manoeuvre du véhicule.
Dans le premier cas, on passe à une deuxième phase 120. La dernière valeur de commande de l’actionneur d’orientation des roues du véhicule est retenue.
Dans le deuxième cas, le système de conduite autonome n’a pas trouvé de commande d’actionneur permettant d’effectuer la manoeuvre. En conséquence, le système de conduite autonome en informe un utilisateur du véhicule ou un téléopérateur. Cette information est par exemple effectuée via l’interface homme-machine 210.
Ainsi, dans cette première phase, le procédé comprend :
- une étape de définition ou réception de la trajectoire de croisière de référence, et
- une étape de définition, notamment une étape de définition itérative et/ou par simulation, de la trajectoire de manoeuvre, en particulier pour rejoindre la trajectoire de croisière de référence depuis une position initiale du véhicule. Dans la deuxième phase 120, le système de conduite autonome teste si la manoeuvre complexe est réalisable en mode autonome ou si la manoeuvre peut être réalisée avec un niveau de sécurité suffisant pour les personnes et les biens se trouvant dans le véhicule et dans l’environnement extérieur à proximité du véhicule. Si tel est le cas, le système de conduite autonome met en oeuvre une phase 130. Si tel n’est pas le cas, le système de conduite autonome met en oeuvre une phase 140. Ainsi, dans cette deuxième phase 120, le système de conduite autonome évalue le véhicule et les commandes des actionneurs déterminées précédemment (par le module 2 de simulation de commandes) pour générer la trajectoire virtuelle que le véhicule doit couvrir. La trajectoire virtuelle est vérifiée par le module 1 de validation du décollage ou démarrage pour garantir un démarrage en sécurité (par exemple les positions futures prévues du véhicule seront à l’intérieur de l’aire de conduite). Pour ce faire, une vitesse de véhicule est utilisée pour simuler l’évolution future de la position du véhicule virtuel au cours de la manoeuvre. Cette vitesse peut être paramétrée. Elle est par exemple fixée à 2 m/s.
Avantageusement, le système de conduite autonome peut commander que certaines des itérations ou toutes les itérations (jusqu’à trouver ou non une manoeuvre réalisable) soient affichées et/ou illustrées sur l’interface homme-machine. De préférence, le système de conduite autonome peut commander que soit affiché, sur l’interface homme-machine, une information de performance du système de conduite autonome, par exemple un affichage simultané de la dernière trajectoire virtuelle retenue et de la trajectoire de référence fournie par le module 15 ou un affichage simultané de la dernière orientation initiale calculée des roues directrices du véhicule et de l’orientation courante des roues directrices du véhicule. De préférence, le système de conduite autonome peut commander que soit affiché, sur l’interface homme-machine :
- un indicateur de démarrage en sécurité pour indiquer qu’un pilotage d’actionneur pour effectuer en autonomie une manoeuvre sure ou sans collision a été trouvée, et/ou
- un indicateur d’avertissement du démarrage d’un trajet en autonomie, et/ou
- un indicateur d’aide signalant à un utilisateur et/ou à un téléopérateur qu’une intervention manuelle / externe est utile.
Ainsi, le procédé comprend une étape de validation de la trajectoire de manoeuvre vis-à-vis de la sécurité des biens et/ou des personnes dans le véhicule et/ou au voisinage du véhicule.
Dans la phase 130, le système de conduite autonome génère et exécute les commandes réelles de pilotage des actionneurs du véhicule de sorte à exécuter la manoeuvre complexe. Quand un indicateur de validation signale qu’une manoeuvre de démarrage en sécurité est possible, le système de conduite autonome active le module 3 de suivi de trajectoire. Ce module reçoit les commandes virtuelles déterminées par le module 2 de simulation de commandes et permettant d’exécuter la manoeuvre selon la trajectoire virtuelle déterminée. L’indicateur de validation met ainsi fin aux itérations de calcul du module 2 de simulation de commandes des actionneurs du véhicule en prenant les dernières valeurs simulées de commande des actionneurs. Puis, une procédure en trois étapes est mise en oeuvre par le module 3 de suivi de trajectoire :
- Les dernières commandes simulées des actionneurs (en particulier la dernière commande simulée de l’actionneur d’orientation des roues directrices) sont considérées comme les commandes initiales qui sont appliquées aux actionneurs lors du début de l’exécution de la manoeuvre. Toutefois, ces commandes sont appliquées véhicule à l’arrêt, c’est-à-dire à vitesse nulle. Le système de conduite autonome définit ici valeur de braquage initiale ou la valeur d’orientation initiale des roues directrices que le véhicule doit avoir tout en gardant une vitesse nulle. Cette étape minimise la différence entre la commande virtuelle de braquage des roues directrices et le braquage réel des roues directrices lorsqu’on débute la mise en oeuvre de la manoeuvre. Quand cette différence est en-dessous d’un seuil donné, le système de conduite autonome peut exécuter la manoeuvre et le véhicule peut démarrer son trajet en autonomie. Cette phase est importante puisqu’elle permet de corriger des défauts d’alignement (par exemple un véhicule avec une erreur de position latérale et/ou une erreur de cap significative par rapport à la trajectoire virtuelle, et/ou une erreur d’orientation des roues directrices) avant déplacement du véhicule, permettant de démarrer la manoeuvre dans la bonne direction.
- Une vitesse minimale (par exemple 1 km/h, voire 10 km/h) est fixée pour que le véhicule corrige délicatement les éventuels défauts d’alignement.
- Des seuils d’erreurs angulaire et/ou latérale sont déterminés et fournis pour définir le moment où l’on considère que le véhicule a maintenant correctement corrigé sa position initiale et qu’il est dans une situation où un mode de conduite autonome de croisière peut alors être activé.
Une telle procédure est bien acceptée par les utilisateurs et ne les surprend pas.
Des étapes (déjà évoquées précédemment) d’un mode d’exécution de cette troisième phase 130 sont décrites de manière plus détaillée ci-après.
Dans une première étape, le module de suivi de trajectoire 3, en particulier le régulateur de commande 30, reçoit en entrée tout ou partie des informations suivantes :
- une information 31 de validation du décollage ou démarrage. Cette information indique qu’un démarrage en sécurité est possible. Il indique que la manoeuvre est possible en autonomie et en sécurité.
- une information 32 de modèle de commande de direction. Cette information contient la dernière commande d’actionneur d’orientation des roues directrices du véhicule, calculée lors de la dernière itération de la troisième étape de la première phase 110. - une information 33 courante d’angle d’orientation des roues directrices du véhicule.
- une information 34 d’erreur du modèle de commande de direction. Cette information contient la différence entre l’orientation courante des roues directrices du véhicule et l’orientation des roues directrices du véhicule virtuel.
- une information 35 d’erreur de position latérale du véhicule. Cette information contient une valeur de distance séparant la trajectoire de référence du centre de gravité du véhicule.
- une information 36 d’erreur d’orientation ou de cap du véhicule. Cette information contient une valeur d’angle existant entre l’axe longitudinal du véhicule et la tangente à la trajectoire de référence.
Toutes ces entrées permettent au régulateur 30 d’activer les différentes actions de commande selon l’état du véhicule.
Ainsi, dans la première étape de la troisième phase 130, le module 37 de correction de la commande de direction initiale a pour but de minimiser la valeur d’erreur 34 du modèle de commande de direction. Il impose une vitesse de véhicule nulle ou sensiblement nulle tant que l’orientation des roues directrices du véhicule sont corrigées afin d’atteindre l’orientation déterminée en fin de première phase. Le procédé comprend donc une étape de modification de l’orientation des roues directrices du véhicule alors que la vitesse du véhicule est :
- nulle, ou
- sensiblement nulle, ou
- inférieure ou égale à un seuil, notamment un seuil égal à 1 km/h.
Cette étape de modification de l’orientation des roues directrices du véhicule est mise en oeuvre :
- juste après l’activation du mode de conduite autonome, et/ou - avant un entraînement ou un déplacement du véhicule en mode autonome selon une trajectoire de manoeuvre.
Avantageusement, une fois que la valeur de l’erreur 34 est sous un seuil prédéterminé, le régulateur 30 désactive le module 37.
Puis, dans la deuxième étape de la troisième phase 130, le régulateur 30 active le module 38 de correction de position. Ce module 38 fixe une vitesse donnée (par exemple 2 m/s et/ou par exemple identique à la vitesse utilisée dans la première phase 110). En conséquence, le véhicule se déplace effectivement entraîné par son moteur d’entraînement afin de corriger les erreurs de position, en particulier afin de corriger l’erreur de cap et l’erreur de position latérale existant par rapport au point de la trajectoire de référence à rejoindre. La manoeuvre est donc exécutée en mode autonome. L’entraînement ou le déplacement du véhicule en mode de conduite autonome de manoeuvre est réalisé de préférence à une vitesse inférieure à 10 km/h, voire inférieure à 5 km/h. Les valeurs d’erreur de position du véhicule sont de préférence constamment mesurées et/ou estimées, puis comparées à leurs seuils respectifs prédéterminés (typiquement 30 cm pour l’erreur de position latérale et 0.1 radian pour l’erreur de cap). Quand toutes les valeurs d’erreur de position sont sous leurs seuils prédéfinis, le régulateur 30 désactive le module 38. La manoeuvre est terminée.
Puis, dans la troisième étape de la troisième phase 130, le régulateur 30 active le module 39 de mode de conduite autonome de croisière.
Le procédé comprend donc :
- une étape de détermination ou de mesure de la position courante du véhicule, en particulier la localisation courante (latitude, longitude) et/ou le cap courant,
- une étape de comparaison de la position courante du véhicule et des positions composant la trajectoire de référence,
- une étape de basculement automatique du mode de conduite autonome de manoeuvre au mode de conduite autonome de croisière, lorsque la position courante du véhicule correspond ou est considérée comme correspondante à une des positions composant la trajectoire de référence.
Ainsi, le procédé de conduite autonome permet le passage automatique et/ou sans action d’un utilisateur d’un mode de conduite autonome de manoeuvre à un mode de conduite autonome de croisière. Le procédé comprend donc :
- un mode de conduite autonome de manoeuvre comprenant notamment la mise en oeuvre de la première étape de la troisième phase 130, et
- un mode de conduite autonome de croisière, les deux modes de conduite autonomes étant exclusifs.
De préférence,
- les logiques de fonctionnement du mode de conduite autonome de manoeuvre et du mode de conduite autonome de croisière sont différentes ; et/ou
- l’entraînement ou le déplacement du véhicule en mode de conduite autonome de manoeuvre est réalisé à une vitesse inférieure à 10 km/h, voire inférieure à 5 km/h, et/ou
- l’entraînement ou le déplacement du véhicule en mode de conduite autonome de croisière est normalement (sauf perturbation, notamment sauf perturbation liée au trafic) réalisé à une vitesse égale ou sensiblement à la vitesse limite autorisée sur la voie de circulation.
Dans une phase 150, le système de conduite autonome teste si le véhicule se trouve sur une trajectoire définie par un mode de conduite autonome de croisière, si tel est le cas le système de conduite autonome sort du mode de conduite autonome de manoeuvre et bascule automatiquement dans ce mode de conduite autonome de croisière. Dans la phase 140, le système de conduite autonome n’a pas trouvé de commande d’actionneur permettant d’effectuer la manoeuvre avec des critères suffisants. En conséquence, le système de conduite autonome en informe l’utilisateur du véhicule ou un opérateur. Cette information est par exemple effectuée via l’interface homme-machine. Le pilotage des actionneurs du véhicule est alors effectué par l’utilisateur du véhicule ou par l’opérateur, notamment un téléopérateur, pour réaliser la manoeuvre.
Dans une phase 160, une fois la manoeuvre effectuée et le véhicule se trouvant en mouvement, le mode de conduite autonome de croisière peut être activé. Ce mode de conduite autonome de croisière est activé par une action de l’utilisateur ou de l’opérateur.
Ainsi, le système de conduite autonome est capable de reconnaître et prendre en compte des désalignements entre la position du véhicule, l’état d’un actionneur et la trajectoire souhaitée avant de débuter toute exécution de manoeuvre. Le système de conduite autonome commande et modifie la réponse du véhicule (si besoin) quand le mode autonome de manoeuvre est engagé et/ou la vitesse est faible de sorte à détecter et corriger les situations dangereuses quand le véhicule démarre alors que son état n’est pas cohérent avec la trajectoire. Le système de conduite autonome surveille en continu l’état du véhicule et le compare à une trajectoire de référence pour déterminer sa faisabilité, en modifiant en conséquence les commandes de pilotage des actionneurs pour améliorer le suivi de la trajectoire et réduire les risques.
Le mode de réalisation de système de conduite autonome décrit ci-dessus a été codé et intégré à un véhicule de la titulaire (ZOE ® robot taxi) et des essais ont permis de fournir les résultats suivants. Le système a été testé sur piste dans des états initiaux différents et des orientations différentes du véhicule. Les résultats ont été comparés à ceux obtenu avec le même véhicule sans mise en oeuvre de l’invention. Ces résultats montrent une amélioration importante des capacités d’autonomie du véhicule.
La figure 4 montre une première situation dans laquelle la situation initiale du véhicule par rapport à la trajectoire de référence est caractérisée par une faible erreur d’alignement sur la voie utilisée (voie de droite) et le volant est complètement tourné à droite près de l’entrée d’un rond-point. Les trajectoires recherchées TR1 et les limites L1 de la route sont représentées respectivement. Les durées sont indiquées à partir de zéro (point de départ) jusqu’à 25 secondes en suivant la même représentation. Une courbe B représente la trajectoire du véhicule obtenue avec le mode de conduite autonome sans l’invention proposée alors qu’une courbe A représente la trajectoire du véhicule obtenue avec le mode de conduite autonome muni du système de conduite autonome de manoeuvre décrit précédemment.
On constate que la courbe B sort immédiatement de la voie. La trajectoire demeure un long moment hors de la voie avant de revenir suivre la trajectoire de référence recherchée (pour exécuter un demi-tour dans le rond-point). Au contraire, la courbe A demeure dans la voie. En effet, avec la solution selon l’invention, on oriente d’abord les roues directrices du véhicule automobile, avant de déplacer le véhicule automobile. Ceci permet au véhicule d’entrer correctement dans le rond-point à partir de la même configuration initiale.
Il est important de noter que les bonnes capacités de stabilité du système de conduite autonome n’entraînent jamais le véhicule dans des états instables. Les erreurs de cap et de position latérale significatives sont dues au fait d’une initialisation du mode de conduite autonome qui se fait dans un état non optimal du véhicule et avec des données d’actionneurs associées.
Les figures 5a, 5b, 5c et 5d montrent les performances du véhicule lors des deux tests décrits précédemment.
La figure 5a montre les évolutions de l’angle du volant à partir d’une valeur initiale de - 430 degrés au cours des deux tests. On remarque que l’angle du volant A1 converge rapidement vers des valeurs non saturées (autour de la 7e seconde) alors que le véhicule est toujours arrêté et seul le volant est en mouvement. Au contraire, on remarque que sans le système selon l’invention (courbe B1), le véhicule nécessite davantage de correction du volant pour atteindre une commande propre et suivre précisément la trajectoire de référence.
La figure 5b montre les évolutions de la vitesse lors des deux tests. Le signal de vitesse B2 est non nul avant même que le régulateur commence à modifier l’angle du volant, en suivant la vitesse donnée par le système de navigation. Selon la courbe A2, avec le système selon l’invention, on attend que le volant ait atteint un angle correct avant de démarrer, ce qui signifie qu’il suit le procédé décrit précédemment, en activant d’abord le module 37 de correction de la commande de direction initiale et ensuite en vérifiant les conditions pour activer les autres modules. Dans le cas présent, la vitesse de navigation est dépassée directement (le module de correction de position 38 est négligé) à partir du moment où les conditions pour activer le module de mode de conduite autonome de croisière 39 sont obtenues (par exemple l’erreur latérale est inférieure à 0.3 m et l’erreur de cap ou orientation est inférieure à 5 degrés).
La figure 5c montre les évolutions de l’erreur latérale au cours des deux tests. Avec la mise en oeuvre de l’invention, le véhicule (courbe A3) atteint moins de 0.25 m d’erreur latérale même dans des contextes difficiles tels que des rond-point, alors que, sans l’invention, le véhicule (courbe B3) dépasse une erreur latérale de 2.8 m par rapport à la chaussée. Des résultats similaires sont montrés sur la figure 5d concernant l’erreur de cap dans lesquels avec l’invention proposée (courbe A4) le véhicule conserve une erreur de cap inférieure à 0.2 radian, ce qui n’est pas le cas sans l’invention proposée (courbe B4).
Le second essai a été obtenu dans un contexte de virage. Les conditions de départ du véhicule pour les deux tests sont les mêmes, avec une erreur de cap d’environ 40 degrés par rapport à la trajectoire de référence recherchée et un angle de volant complètement à gauche (autour de 480 degrés). La figure 6 montre la trajectoire que le véhicule utilise dans les deux cas (trajectoire C pour le véhicule équipé du système de conduite autonome décrit précédemment et trajectoire D pour le véhicule non équipé de l’invention), les limites L2 des voies de circulation et les trajectoires de référence recherchées TR2 sur chaque voie.
Dans ce cas, bien que les deux trajectoires soient représentées, seule la trajectoire C peut être réalisée sans dépasser les limites (notamment en occupant la voie opposée de circulation). La trajectoire C est exécutée par le véhicule équipé pour mettre en oeuvre l’invention. Ici, la trajectoire C converge rapidement vers la trajectoire de référence recherchée, sans chevaucher la voie opposée en amenant le véhicule à un comportement normal au bout de 11 secondes environ. Au contraire, la trajectoire D représente un véhicule qui ne met pas en oeuvre l’invention et qui se stabilise au bout d’environ 15 secondes après le démarrage et après avoir chevauché clairement l’autre voie, autrement dit en sortant des limites fixées.
Les figures 7a, 7b, 7c et 7d représentent les performances du véhicule lors des deux tests décrits précédemment. La figure 7a montre les évolutions de l’angle du volant à partir d’une valeur initiale au cours des deux tests. Il est clair que le véhicule mettant en oeuvre l’invention et suivant la courbe C1 converge plus rapidement vers un comportement non saturé que le véhicule ne mettant pas en oeuvre l’invention et suivant la courbe D1 .
La figure 7b montre les évolutions de la vitesse au cours des deux tests. La courbe C2 de la vitesse du véhicule mettant en oeuvre l’invention suit les commandes données par le module de suivi de trajectoire 3, soit, en premier lieu, une vitesse nulle pour converger vers un angle de volant correct, puis, en second lieu, une vitesse de 2 m/s est appliquée et enfin, en troisième lieu, le mode de conduite autonome de croisière 39 est activé si les erreurs d’orientation et de position latérale sont inférieures à des seuils prédéfinis. Au contraire, la courbe de vitesse D2 augmente immédiatement jusqu’à 2m/s. Ceci ne laisse pas de temps au véhicule pour lui permettre de converger vers un état stable.
La figure 7c montre les évolutions des erreurs de position latérale au cours des deux tests. Selon la courbe C3 relative au véhicule mettant en oeuvre l’invention, l’erreur initiale d’un peu moins de 2 m lors de l’initialisation est corrigée, puis l’erreur ne dépasse plus ensuite 0.2 m alors que, selon la courbe D3, relative au véhicule ne mettant pas en oeuvre l’invention l’erreur atteint environ 3 m.
Enfin, la figure 7d montre les évolutions des erreurs de cap au cours des deux tests. Selon la courbe C4 relative au véhicule mettant en oeuvre l’invention, l’erreur initiale converge rapidement alors que, selon la courbe D4, relative au véhicule ne mettant pas en oeuvre l’invention, l’erreur augmente avant de converger plus tard vers un comportement normal du véhicule. Une illustration générale d’un exemple d’interface homme-machine 210 est représenté à la figure 8. L’interface peut informer le passager ou l’opérateur à distance au sujet des faisabilités de trajectoires de manoeuvre et de la réponse du véhicule avec correction pour s’adapter à la trajectoire donnée.
Sur l’interface 210, la trajectoire que le véhicule va suivre avec la position initiale et l’angle du volant initial (trajectoire A’ représentée sur une carte avec la trajectoire recherchée TR’ et l’aire de conduite) est comparée à la trajectoire B’ que le véhicule suivrait sans mettre oeuvre l’invention. Comme on peut le voir, le véhicule virtuel corrige l’orientation des roues directrices du véhicule puis le déplacement du véhicule est effectué. La position angulaire du volant virtuel peut être indiquée sur l’interface 210, de même que la position angulaire courante du volant.
Si la trajectoire vérifiée par le module de validation du démarrage 1 est faisable, une indication 211 , comme un voyant 211 , peut être affichée sur l’interface.
Si la trajectoire vérifiée par le module de validation du démarrage 1 n’est pas faisable, une indication 212, comme un voyant 212, peut être affichée sur l’interface.
Si plusieurs essais sont exécutés sans qu’aucune trajectoire possible ne soit trouvée, une indication 213, comme un voyant 213, peut être affichée sur l’interface.
L’interface permet donc d’indiquer comment le véhicule va gérer une situation de manoeuvre complexe en autonomie.
L’avantage des solutions décrites plus haut est d’augmenter les capacités des véhicules, notamment de type robot taxi. De tels véhicules présentent des difficultés à démarrer dans des zones courbes ou avec une erreur de position latérale ou d’orientation conséquente par rapport à une trajectoire de référence fournie par un système de conduite autonome de croisière. Les solutions décrites plus haut permettent également de gérer une manoeuvre d’accostage, de désaccostage ou de téléopération, ce qui représente une manoeuvre complexes à gérer par un véhicule autonome.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de conduite autonome de manoeuvre d’un véhicule automobile (300), caractérisé en ce qu’il comprend une étape de modification de l’orientation des roues directrices du véhicule alors que la vitesse du véhicule est nulle ou sensiblement nulle ou inférieure ou égale à un seuil, notamment un seuil égal à 1 km/h.
2. Procédé de conduite autonome d’un véhicule automobile (300), caractérisé en ce qu’il comprend :
- un mode de conduite autonome de manoeuvre comprenant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication précédente, et
- un mode de conduite autonome de croisière selon une trajectoire de croisière, les deux modes de conduite autonomes étant exclusifs.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que : - les logiques de fonctionnement du mode de conduite autonome de manoeuvre et du mode de conduite autonome de croisière sont différentes ; et/ou
- l’entraînement ou le déplacement du véhicule en mode de conduite autonome de manoeuvre est réalisé à une vitesse inférieure à 10 km/h, voire inférieure à 5 km/h.
4. Procédé selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le procédé comprend :
- une étape de définition d’une trajectoire de croisière de référence, et - une étape de définition, notamment une étape de définition itérative et/ou par simulation, de la trajectoire de manoeuvre pour rejoindre la trajectoire de croisière de référence depuis une position initiale du véhicule.
5. Procédé selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de validation de la trajectoire de manoeuvre vis-à-vis :
- des capacités physiques de manoeuvre du véhicule, et/ou - de la sécurité des biens et/ou des personnes dans le véhicule et/ou au voisinage du véhicule.
Procédé selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le procédé comprend :
- une étape de détermination ou de mesure de la position courante du véhicule, en particulier la localisation courante et/ou le cap courant,
- une étape de comparaison de la position courante du véhicule et des positions composant la trajectoire de référence,
- une étape de basculement automatique du mode de conduite autonome de manoeuvre au mode de conduite autonome de croisière, lorsque la position courante du véhicule correspond ou est considérée comme correspondante à une des positions composant la trajectoire de référence.
Système (200) de conduite autonome d’un véhicule automobile (300), le système comprenant des éléments (100, 210, 220) matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 6, notamment des éléments matériels (100, 210, 220) et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 6.
Véhicule automobile (300), le véhicule comprenant des éléments (200, 100, 210, 220) matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 6, notamment des éléments matériels (200, 100, 210, 220) et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 6. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par une unité de commande électronique (100) pour mettre en oeuvre les étapes du procédé de conduite autonome selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 lorsque ledit programme fonctionne sur une unité de commande électronique (100).
10. Support d’enregistrement de données, lisible par une unité de commande électronique (100), sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en oeuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 6.
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