EP4247681A1 - Procédé et dispositif de détermination d'une trajectoire d'accélération consigne d'un régulateur de vitesse véhicule adaptatif d'un véhicule autonome - Google Patents

Procédé et dispositif de détermination d'une trajectoire d'accélération consigne d'un régulateur de vitesse véhicule adaptatif d'un véhicule autonome

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Publication number
EP4247681A1
EP4247681A1 EP21806006.9A EP21806006A EP4247681A1 EP 4247681 A1 EP4247681 A1 EP 4247681A1 EP 21806006 A EP21806006 A EP 21806006A EP 4247681 A1 EP4247681 A1 EP 4247681A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
ego
speed
determining
inter
Prior art date
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Pending
Application number
EP21806006.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Luc VIVET
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.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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 PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
Publication of EP4247681A1 publication Critical patent/EP4247681A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • B60W30/16—Control of distance between vehicles, e.g. keeping a distance to preceding vehicle
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    • B60W2720/10—Longitudinal speed
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    • B60W2754/10—Spatial relation or speed relative to objects
    • B60W2754/30—Longitudinal distance

Definitions

  • the present invention claims the priority of French application 2011872 filed on 19.11.2020, the content of which (text, drawings and claims) is incorporated herein by reference.
  • the invention is in the field of autonomous vehicle driving assistance systems.
  • the invention relates to a method and a device for determining a target acceleration trajectory of an adaptive vehicle cruise control of an autonomous vehicle, called ego-vehicle, to dock a vehicle preceding said ego-vehicle , known as preceding vehicle.
  • Vehicle means any type of vehicle such as a motor vehicle, moped, motorcycle, warehouse storage robot, etc.
  • Autonomous driving of an “autonomous vehicle” means any process capable of assisting the driving of the vehicle. The method can thus consist in partially or totally directing the vehicle or providing any type of assistance to a natural person driving the vehicle. The process thus covers all autonomous driving, from level 0 to level 5 in the OICA scale, for Organization International des Constructeurs Automobiles.
  • ADAS Advanced Driver Assistance Systems
  • RW vehicle speed regulator
  • An adaptive vehicle cruise control or ACC (from the English acronym "Adaptive Cruise Control"), is also a known ADAS system which regulates the speed of the vehicle and an inter-vehicular time, the inter-vehicular time representing a duration separating the passage of the front or rear of two successive vehicles on the same traffic lane.
  • the inter-vehicular time is a parameter predetermined by the driver or by default according to a recommendation of the regulations in force (2 seconds for example).
  • the predetermined inter-vehicular time is also referred to below as the target time.
  • a device of a vehicle comprising the ACC function is able to acquire longitudinal dynamic characteristics of the ego-vehicle and of the preceding vehicle.
  • This device comprises for example a camera, a radar, a lidar, etc.
  • This device is capable of detecting the arrival of a preceding vehicle. This is the case, for example, when a vehicle falls back on the same traffic lane as the ego-vehicle, or when the ego-vehicle catches up with a vehicle which precedes it on the same traffic lane and which is driving slower than the ego-vehicle.
  • a speed and acceleration of the ego-vehicle, a speed and acceleration of the preceding vehicle, and a distance between the ego-vehicle and the preceding vehicle are measured.
  • the inter-vehicle or inter-vehicle distance a distance between the ego-vehicle and the preceding vehicle.
  • the speed of the ego-vehicle When detecting a preceding vehicle, the speed of the ego-vehicle must be adapted in order to respect the target time (or the target distance). Conventionally, the speed of the preceding vehicle is measured and is taken as the target speed.
  • the cruise control adapts the speed, and therefore the acceleration, of the ego-vehicle to dock with the vehicle in front. “Dock” is understood to mean adapting, over a determined duration, the speed of the ego-vehicle to reach that of the preceding vehicle while respecting the inter-vehicular time at the end of the determined duration.
  • Vehicle speed controllers uniquely determine the speed or acceleration path the vehicle must follow. This determines an always identical docking behavior (behaviour of the longitudinal dynamics of the ego-vehicle).
  • An object of the present invention is to remedy the aforementioned problem, in particular to calculate an acceleration trajectory to dock, using a vehicle cruise control, a preceding vehicle according to a desired behavior.
  • a first aspect of the invention relates to a method for determining a setpoint acceleration trajectory of an adaptive vehicle cruise control of an autonomous vehicle, called ego-vehicle, to dock a vehicle preceding said ego -vehicle, said preceding vehicle.
  • Said method comprises the steps of:
  • Vc a target speed representing a speed that the ego-vehicle must have at a predetermined final time, tf, once the ego-vehicle has docked with the preceding vehicle
  • D a distance difference between a measured inter-vehicular distance, DO, and a target inter-vehicular distance, De, the target inter-vehicular distance being determined from the target speed as well as an inter-vehicular time predetermined target vehicle;
  • one of the driving modes is rapid docking characterized by strong longitudinal vehicle dynamics, that is to say strong acceleration then strong braking to adapt the inter-vehicle distance as quickly as possible.
  • Another driving mode is a slow and dynamically comfortable docking characterized by low longitudinal vehicle dynamics.
  • An intermediate driving mode is a psychologically comfortable docking characterized by a stronger longitudinal vehicle dynamics at the start of the maneuver, at the time initial, only at the end of the maneuver at the final time. In the latter case, the driver feels at the start of the maneuver the correct detection of the target vehicle.
  • a numerical value is assigned to the typing parameter k according to the selection of a driving mode by the driver.
  • a duration for docking the final time tf, knowing the distance difference to be respected, using the typing parameter k
  • a set acceleration trajectory is determined. This trajectory is parameterized by the typing parameter k.
  • the docking of the ego-vehicle to the preceding vehicle is typed differently.
  • the trajectory lasts more or less long and so, thanks to the cruise control which regulates the speed of the ego-vehicle according to the setpoint acceleration trajectory , the vehicle has a different longitudinal dynamic behavior depending on the value of the typing parameter k.
  • Having a single typing parameter k also simplifies the debugging of the regulator. Indeed, once the controller has been tuned for normal behavior, it suffices to select two other numerical values for the typing parameter k in order to have two other different docking behaviors.
  • the typing parameter k modulates the final time to give an equivalent final time.
  • the equivalent final time is smaller if the typing parameter k is less than 1. Conversely, the equivalent time is larger when the typing parameter k is larger than 1.
  • the method further comprises a step of determining a speed difference, V, between a speed of the measured ego-vehicle, VO, and a speed target, Vc, and a final time determining step, tf, is from
  • the final time, tf is simply calculated and determined from the inter-vehicle distance measured at the initial instant, from the speed of the ego-vehicle at the initial instant, the target inter-vehicle distance and the target speed.
  • the target inter-vehicle distance is determined from the target inter-vehicle time of the target speed.
  • the target speed is the speed of the preceding vehicle at the initial instant.
  • the target speed is a speed determined from the speed of the preceding vehicle at the initial instant.
  • the final time thus obtained is the best compromise between dynamic comfort and physiological comfort.
  • the final time is about 11 seconds if the speed of the ego-vehicle is 130 km/h, the speed of the preceding vehicle is 110 km/h, the distance difference at the initial time is 100 meters and that the inter-vehicular time is 2 seconds.
  • a value of the typing parameter k is between two
  • kMax 2 * — D * cos - 3 E2 ⁇ .
  • the target acceleration is very dynamic with strong acceleration then strong braking. It is an uncomfortable “bang bang” maneuver. From a typing parameter k close to two-thirds, there is no more (positive) acceleration to brake afterwards.
  • the typing parameter k is close to two-thirds, the maneuver remains fast but it is perceived as anxiety-provoking by a driver. Indeed, the strongest deceleration is reached towards the end of the manoeuvre. When the typing parameter is close to 1, the maneuver is perceived as psychologically comfortable.
  • the determination of the typing parameter ka results in a digital value proportional to a predetermined inter-vehicular time.
  • a value of the typing parameter k close to and slightly less than 1 determines a setpoint acceleration trajectory resulting in rapid approach.
  • a value of the typing parameter k close to and slightly greater than 1 determines a setpoint acceleration trajectory resulting in psychologically comfortable docking.
  • a value of the typing parameter k between 1 and kmax determines a setpoint acceleration trajectory resulting in a common approach.
  • a value of the typing parameter k close to kMax but less than kMax determines a setpoint acceleration trajectory resulting in dynamically comfortable docking.
  • a second aspect of the invention relates to a device comprising a memory associated with at least one processor configured to implement the method according to the first aspect of the invention.
  • the invention also relates to a vehicle comprising the device.
  • the invention also relates to a computer program comprising instructions adapted for the execution of the steps of the method, according to the first aspect of the invention, when said program is executed by at least one processor.
  • FIG. 1 schematically illustrates a device, according to a particular embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 schematically illustrates a method for determining a setpoint acceleration trajectory, according to a particular embodiment of the present invention.
  • the invention is described below in its non-limiting application to the case of an autonomous motor vehicle traveling on a road or on a traffic lane. Other applications such as a robot in a storage warehouse or a motorcycle on a country road are also possible.
  • FIG. 1 represents an example of a device 101 included in the vehicle, in a network (“cloud”) or in a server.
  • This device 101 can be used as a centralized device in charge of at least certain steps of the method described below with reference to FIG. 2. In one embodiment, it corresponds to an autonomous driving computer.
  • the device 101 is included in the vehicle.
  • This device 101 can take the form of a box comprising printed circuits, of any type of computer or even of a mobile telephone (“smartphone”).
  • the device 101 comprises a random access memory 102 for storing instructions for the implementation by a processor 103 of at least one step of the method as described above.
  • the device also comprises a mass memory 104 for storing data intended to be kept after the implementation of the method.
  • the device 101 may also include a digital signal processor (DSP) 105.
  • This DSP 105 receives data to shape, demodulate and amplify, in a manner known per se, this data.
  • Device 101 also includes an input interface 106 for receiving data implemented by the method according to the invention and an output interface 107 for transmitting data implemented by the method according to the invention.
  • FIG. 2 schematically illustrates a method for determining a setpoint acceleration trajectory of an adaptive vehicle cruise control of an autonomous vehicle, called ego-vehicle, to dock with a vehicle preceding said ego-vehicle, called preceding vehicle, according to a particular embodiment of the present invention.
  • Step 201, Det k is a step for determining a typing parameter, k, representing a docking behavior.
  • one of the driving modes is rapid docking characterized by strong longitudinal vehicle dynamics, i.e. strong acceleration and braking to adapt the inter-vehicle distance as quickly as possible.
  • Another driving mode is a slow and dynamically comfortable docking characterized by low longitudinal vehicle dynamics.
  • An intermediate driving mode is a psychologically comfortable docking characterized by a stronger longitudinal vehicle dynamics at the start of the maneuver, at the initial time, than at the end of the maneuver at the final time. In the latter case, a driver feels at the start of the maneuver the correct detection of the target vehicle.
  • the determination of the typing parameter k is possible by various means.
  • a particular value is assigned to the typing parameter k according to the selection of the knob.
  • the typing parameter has the value 1, respectively 1.1 and 1.3, if the sport mode, respectively normal and eco, is selected.
  • the typing parameter k when the driver enters an inter-vehicle time on a touch screen of a dashboard, then a particular value is assigned to the typing parameter k.
  • the typing parameter has the value 1, respectively 1.1 and 1.3, if the entered inter-vehicle time is 1 second, respectively 1.5 and 2 seconds.
  • Step 202, Det Veh, tO is a step for detecting the preceding vehicle, said preceding vehicle being on the same lane of traffic as the ego-vehicle, said detection determining an initial instant.
  • the device is able to acquire longitudinal dynamic characteristics of the ego-vehicle and of the preceding vehicle.
  • the device is capable of receiving detection information from a new vehicle on the same lane as the ego-vehicle, the new vehicle preceding the ego-vehicle. This newly detected vehicle becomes said preceding vehicle.
  • these sensors are a camera, a radar, a lidar or any other device based on information processing of light, electromagnetic or sound waves.
  • An initial time is determined when a new vehicle is detected. Indeed, the docking maneuver lasts for a time tf. Defining and determining a setpoint acceleration trajectory requires defining an acceleration, setpoint at each instant between the initial time and the time tf.
  • the time tf has a predetermined value. This value may be different depending on the speed of the ego-vehicle. In another operating mode, the time tf is determined from the longitudinal dynamic characteristics of the ego-vehicle and the preceding vehicle.
  • Step 203, Det Vc is a step for determining a target speed, Vc, representing a speed that the ego-vehicle must have at a predetermined final time, tf, once the ego-vehicle has docked. the preceding vehicle.
  • the target speed is equal to a measured speed of the preceding vehicle at the initial instant. It is assumed that the speed of the preceding vehicle will be substantially constant during the docking maneuver which lasts only a few seconds.
  • the target speed is extrapolated from measurements of the speed and acceleration of the preceding vehicle.
  • step 203 is updated, causing the following steps to be updated if necessary.
  • Step 204, Det D is a step for determining a distance deviation, D, between a measured inter-vehicular distance, DO, and a target inter-vehicular distance, De, the target inter-vehicular distance being determined from the target speed as well as a predetermined target inter-vehicular time.
  • the device receives at the initial instant measurement information of an inter-vehicular distance, DO.
  • the target inter-vehicle distance is determined from the target inter-vehicle time and the target speed.
  • the target inter-vehicle time is determined from a regulatory default value (2 seconds for example), or from an entry, or an indirect selection such as for the typing parameter k, per driver on a man-machine interface of the vehicle.
  • the final time, tf therefore the duration of the docking maneuver, is simply calculated and determined from the intervehicular distance measured at the initial instant, from the speed of the ego-vehicle at the initial instant , the target inter-vehicle distance and the target speed.
  • This equation is obtained from a polynomial model of order 5 of the longitudinal trajectory of the vehicle by setting constraints on the position, the speed, the acceleration, the jerk at the limits.
  • Step 205, Det a(t), is a step determining a setpoint acceleration trajectory from the distance deviation, D, from the final time, tf, and from the typing parameter k.
  • the acceleration will, for example, be constant and proportional to the ratio °
  • the boundary conditions acceleration, jerk
  • the determination of the typing parameter ka results in a numerical value proportional to a predetermined intervehicular time.
  • the smaller the inter-vehicular time the smaller the value of the typing parameter.
  • the greater the inter-vehicular time the greater the value of the typing parameter.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de détermination d'une trajectoire d'accélération consigne d'un régulateur de vitesse véhicule adaptatif d'un véhicule autonome, dit égo-véhicule, pour accoster un véhicule précédant ledit égo-véhicule, dit véhicule précédant. Ledit procédé comporte les étapes de : - Détermination (201) d'un paramètre de typage, k, représentant un comportement d'accostage; - Détection (202) du véhicule précédant, ladite détection déterminant un instant initial; - Détermination (203) d'une vitesse cible, représentant une vitesse que doit avoir l'égo-véhicule à un temps final prédéterminé une fois que l'égo-véhicule a accosté le véhicule précédant; - Détermination (204) d'un écart de distance entre une distance inter-véhiculaire mesurée et une distance inter-véhiculaire cible; - Détermination (205) d'une trajectoire d'accélération consigne à partir de l'écart de distance, du temps final, et du paramètre de typage.

Description

DESCRIPTION
Titre : Procédé et dispositif de détermination d’une trajectoire d’accélération consigne d’un régulateur de vitesse véhicule adaptatif d’un véhicule autonome.
La présente invention revendique la priorité de la demande française 2011872 déposée le 19.11 .2020 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. L’invention est dans le domaine des systèmes d’aide à la conduite de véhicule autonome. En particulier, l’invention concerne un procédé et un dispositif de détermination d’une trajectoire d’accélération consigne d’un régulateur de vitesse véhicule adaptatif d’un véhicule autonome, dit égo-véhicule, pour accoster un véhicule précédant ledit égo-véhicule, dit véhicule précédant.
On entend par « véhicule » tout type de véhicule tel qu’un véhicule automobile, un cyclomoteur, une motocyclette, un robot de stockage dans un entrepôt, etc. On entend par « conduite autonome » d’un « véhicule autonome » tout procédé apte à assister la conduite du véhicule. Le procédé peut ainsi consister à diriger partiellement ou totalement le véhicule ou à apporter tout type d’aide à une personne physique conduisant le véhicule. Le procédé couvre ainsi toute conduite autonome, du niveau 0 au niveau 5 dans le barème de l’OICA, pour Organisation International des Constructeurs Automobiles.
Les procédés aptes à assister la conduite du véhicule sont aussi nommés ADAS (de l’acronyme anglais « Advanced Driver Assistance Systems >>), systèmes ADAS ou systèmes d’aide à la conduite. Un régulateur de vitesse de véhicule, RW, est un système ADAS connu qui régule la vitesse du véhicule selon une consigne de vitesse donnée, dite vitesse consigne. Lors d’un changement de vitesse consigne, plusieurs trajectoires de la vitesse véhicule (évolution temporelle de la vitesse véhicule) pour atteindre la vitesse consigne sont alors possibles. Suivre une trajectoire de vitesse véhicule détermine une accélération du véhicule, et donc un comportement dynamique du véhicule. Certains régulateurs sont également déterminés en prenant en compte l’accélération pour, typiquement, éviter une trop forte accélération (positive ou négative) occasionnant un inconfort pour les passagers du véhicule. Un régulateur de vitesse véhicule adaptatif, ou ACC (de l’acronyme anglais « Adaptative Cruise Control »), est aussi un système ADAS connu qui régule la vitesse du véhicule et un temps inter-véhiculaire, le temps inter-véhiculaire représentant une durée séparant le passage de l’avant ou de l’arrière de deux véhicules successifs sur une même voie de circulation. Par exemple, le temps inter-véhiculaire est un paramètre prédéterminé par le conducteur ou par défaut selon une préconisation de la réglementation en vigueur (2 secondes par exemple). Le temps inter-véhiculaire prédéterminé est également dit ci-après temps cible.
Un dispositif d’un véhicule comportant la fonction ACC est apte à acquérir des caractéristiques dynamiques longitudinales de l’égo-véhicule et du véhicule précédant. Ce dispositif comporte par exemple une caméra, un radar, un lidar, ... Ce dispositif est apte à détecter l’arrivée d’un véhicule précédant. C’est le cas, par exemple, lorsqu’un véhicule se rabat sur la même voie de circulation que l’égo- véhicule, ou lorsque l’égo-véhicule rattrape un véhicule qui le précède sur la même voie de circulation et qui roule plus lentement que l’égo-véhicule. En particulier, sont mesurées une vitesse et accélération de l’égo-véhicule, une vitesse et accélération du véhicule précédant, et une distance entre l’égo-véhicule et le véhicule précédant, dite distance inter-véhiculaire ou inter-véhicule. En utilisant une information vitesse véhicule, le temps inter-véhiculaire est déduit de la distance inter-véhiculaire, et la réciproque est vrai également.
Lors d’une détection d’un véhicule précédant, la vitesse de l’égo-véhicule doit être adaptée afin de respecter le temps cible (ou la distance cible). Classiquement, la vitesse du véhicule précédant est mesurée est prise comme vitesse cible. Le régulateur de vitesse adapte la vitesse, donc l’accélération, de l’égo-véhicule pour accoster le véhicule précédant. On entend par « accoster », adapter, sur une durée déterminée, la vitesse de l’égo-véhicule pour atteindre celle du véhicule précédant tout en respectant le temps inter-véhiculaire à la fin de la durée déterminée. Les régulateurs de vitesse véhicule déterminent de manière unique la trajectoire de vitesse ou d’accélération que doit suivre le véhicule. Cela détermine un comportement d’accostage (comportement de la dynamique longitudinale de l’égo- véhicule) toujours identique. Un conducteur suivant son humeur, suivant l’occupation du véhicule (conducteur seul, conducteur avec ses enfants, ...) ou suivant ses besoins, aimerait pouvoir typer le comportement d’accostage tout comme il peut typer, par exemple, le comportement de suspensions ou d’une boite de vitesse automatique.
Un objet de la présente invention est de remédier au problème précité, en particulier calculer une trajectoire d’accélération pour accoster, à l’aide d’un régulateur de vitesse véhicule, un véhicule précédant selon un comportement souhaité.
A cet effet, un premier aspect de l’invention concerne un procédé de détermination d’une trajectoire d’accélération consigne d’un régulateur de vitesse véhicule adaptatif d’un véhicule autonome, dit égo-véhicule, pour accoster un véhicule précédant ledit égo-véhicule, dit véhicule précédant. Ledit procédé comporte les étapes de :
- Détermination d’un paramètre de typage, k, représentant un comportement d’accostage ;
- Détection du véhicule précédant, ledit véhicule précédant étant sur une même voie de circulation que l’égo-véhicule, ladite détection déterminant un instant initial ;
- Détermination d’une vitesse cible, Vc, représentant une vitesse que doit avoir l’égo-véhicule à un temps final prédéterminé, tf, une fois que l’égo-véhicule a accosté le véhicule précédant ;
- Détermination d’un écart de distance, D, entre une distance inter-véhiculaire mesurée, DO, et une distance inter-véhiculaire cible, De, la distance intervéhiculaire cible étant déterminée à partir de la vitesse cible ainsi qu’un temps inter-véhiculaire cible prédéterminée ;
- Détermination d’une trajectoire d’accélération consigne à partir de l’écart de distance, D, du temps final, tf, et du paramètre de typage k.
Grace à l’invention, différents comportements d’accostage sont possibles. Par exemple, un des modes de conduite est un accostage rapide caractérisé par une forte dynamique véhicule longitudinale, c’est-à-dire une accélération forte puis un freinage fort pour adapter la distance inter-véhiculaire le plus rapidement possible. Un autre mode de conduite est un accostage lent et confortable dynamiquement caractérisé par une dynamique véhicule longitudinale faible. Un mode de conduite intermédiaire est un accostage confortable psychologiquement caractérisé par un dynamique véhicule longitudinale plus forte au début de la manoeuvre, au temps initial, qu’en fin de manœuvre au temps final. Dans ce dernier cas, le conducteur ressent au début de la manœuvre la bonne détection du véhicule cible.
Une valeur numérique est affectée au paramètre de typage k selon la sélection d’un mode de conduite par le conducteur. Ainsi, en se fixant une durée pour accoster, le temps final tf, connaissant l’écart de distance à respecter, en utilisant le paramètre de typage k, une trajectoire d’accélération consigne est déterminée. Cette trajectoire est paramétrée par le paramètre de typage k. Ainsi, avec un seul paramètre, l’accostage de l’égo-véhicule au véhicule précédant est typé différemment. Par exemple, avec une durée de manœuvre tf multipliée avec le paramètre de typage k, la trajectoire dure plus ou moins longtemps et ainsi, grâce au régulateur de vitesse qui régule la vitesse de l’égo-véhicule selon la trajectoire d’accélération de consigne, le véhicule a un comportement dynamique longitudinal différent selon la valeur du paramètre de typage k. Avoir un seul paramètre de typage k simplifie également la mise au point du régulateur. En effet, une fois le régulateur mis au point pour un comportement normal, il suffit de sélectionner deux autres valeurs numériques pour le paramètre de typage k afin d’avoir deux autres comportements d’accostage différents.
Avantageusement, la détermination de la trajectoire d’accélération consigne, a(t), est obtenue à partir de l’équation : où t est le temps et t=0 à l’instant initial.
Ainsi, très peu de paramètres (D, tf et k) sont nécessaires pour calculer une trajectoire d’accélération consigne selon le typage du mode de conduite voulu. Le paramètre de typage k module le temps final pour donner un temps final équivalent. Le temps final équivalent est plus petit si le paramètre de typage k est inférieure à 1 . Inversement, le temps équivalent est plus grand lorsque le paramètre de typage k est plus grand que 1 .
Avantageusement, le procédé comporte en outre une étape de détermination d’un écart de vitesse, V, entre une vitesse de l’égo-véhicule mesurée, VO, et une vitesse cible, Vc, et une étape de détermination du temps de final, tf, est à partir de
Ainsi, le temps final, tf, donc la durée de la manoeuvre d’accostage, est simplement calculé et déterminé à partir de la distance inter-véhiculaire mesurée à l’instant initial, de la vitesse de l’égo-véhicule à l’instant initial, de la distance inter-véhiculaire cible et de la vitesse cible. La distance inter-véhiculaire cible est déterminée à partir du temps inter-véhiculaire cible de la vitesse cible. Dans un mode opératoire, la vitesse cible est la vitesse du véhicule précédant à l’instant initial. Dans un autre mode opératoire, la vitesse cible est une vitesse déterminée à partir de la vitesse du véhicule précédant à l’instant initial.
On peut démontrer, en utilisant un modèle polynomial d’ordre 5 pour modéliser la trajectoire longitudinale de l’égo-véhicule ainsi qu’avec des conditions aux limites fixées, que le temps final ainsi obtenu est le meilleur compromis entre confort dynamique et confort physiologique. Par exemple, le temps final vaut environ 11 secondes si la vitesse de l’égo-véhicule est de 130 km/h, la vitesse du véhicule précédant est de 110 km/h, l’écart de distance au temps initial est de 100 mètres et que le temps inter-véhiculaire est de 2 secondes.
Avantageusement, une valeur du paramètre de typage k est comprise entre deux
■ i . . . . . . DO a cost—— ) tiers et une valeur kMax suivant la relation : kMax = 2 * — D * cos - 3 E2~.
Plus le paramètre de typage k est petit, plus le temps de manoeuvre est petit, et, donc, plus la manoeuvre est rapide. Lorsque le paramètre de typage k est inférieur à deux tiers, l’accélération cible est très dynamique avec une forte accélération puis un fort freinage. C’est une manoeuvre non confortable de type « bang bang ». A partir d’un paramètre de typage k proche de deux tiers, il n’y a plus d’accélération (positive) pour freiner ensuite. Lorsque le paramètre de typage k est proche de deux tiers, la manoeuvre est reste rapide mais elle perçue comme anxiogène par un conducteur. En effet, la décélération la plus forte est atteinte vers la fin de la manoeuvre. Lorsque le paramètre de typage est proche de 1 , la manoeuvre est perçue comme confortable psychologiquement. Avec un k proche de kMax, généralement de l’ordre de 1 ,5, la variation de la trajectoire de l’accélération cible est minimisée, par contre la distance inter-véhiculaire devient momentanément proche de 0. Avantageusement, la détermination du paramètre de typage k a pour résultat une valeur numérique proportionnelle par rapport à un temps inter-véhiculaire prédéterminé.
Dans les différents modes opératoires ci-dessus, différents modes d’accostages sont réalisées en utilisant un nombre restreint de paramètres. La calibration ou la mise au point du régulateur de vitesse en est simplifié. Une valeur du paramètre de typage k proche et légèrement inférieure à 1 détermine une trajectoire d’accélération de consigne entraînant un accostage rapide. Une valeur du paramètre de typage k proche et légèrement supérieure à 1 détermine une trajectoire d’accélération de consigne entraînant un accostage confortable psychologiquement. Une valeur du paramètre de typage k entre 1 et kmax détermine une trajectoire d’accélération de consigne entraînant un accostage commun. Une valeur du paramètre de typage k proche de kMax mai inférieure à kMax détermine une trajectoire d’accélération de consigne entraînant un accostage confortable dynamiquement.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un dispositif comprenant une mémoire associée à au moins un processeur configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon le premier aspect de l’invention.
L’invention concerne aussi un véhicule comportant le dispositif.
L’invention concerne aussi un programme d’ordinateur comprenant des instructions adaptées pour l’exécution des étapes du procédé, selon le premier aspect de l’invention, lorsque ledit programme est exécuté par au moins un processeur.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description des modes de réalisation non limitatifs de l’invention ci-après, en référence aux figures annexées, sur lesquelles :
[Fig. 1 ] illustre schématiquement un dispositif, selon un exemple particulier de réalisation de la présente invention.
[Fig. 2] illustre schématiquement un procédé de détermination d’une trajectoire d’accélération consigne, selon un exemple particulier de réalisation de la présente invention. L’invention est décrite ci-après dans son application, non limitative, au cas d’un véhicule automobile autonome circulant sur une route ou sur une voie de circulation. D’autres applications telles qu’un robot dans un entrepôt de stockage ou encore une motocyclette sur une route de campagne sont également envisageables.
La figure 1 représente un exemple de dispositif 101 compris dans le véhicule, dans un réseau (« cloud ») ou dans un serveur. Ce dispositif 101 peut être utilisé en tant que dispositif centralisé en charge d’au moins certaines étapes du procédé décrit ci- après en référence à la figure 2. Dans un mode de réalisation, il correspond à un calculateur de conduite autonome.
Dans la présente invention, le dispositif 101 est compris dans le véhicule.
Ce dispositif 101 peut prendre la forme d’un boitier comprenant des circuits imprimés, de tout type d’ordinateur ou encore d’un téléphone mobile (« smartphone »).
Le dispositif 101 comprend une mémoire vive 102 pour stocker des instructions pour la mise en oeuvre par un processeur 103 d’au moins une étape du procédé tel que décrit ci-avant. Le dispositif comporte aussi une mémoire de masse 104 pour le stockage de données destinées à être conservées après la mise en oeuvre du procédé.
Le dispositif 101 peut en outre comporter un processeur de signal numérique (DSP) 105. Ce DSP 105 reçoit des données pour mettre en forme, démoduler et amplifier, de façon connue en soi ces données.
Le dispositif 101 comporte également une interface d’entrée 106 pour la réception des données mises en oeuvre par le procédé selon l’invention et une interface de sortie 107 pour la transmission des données mises en oeuvre par le procédé selon l’invention.
La figure 2 illustre schématiquement un procédé de détermination d’une trajectoire d’accélération consigne d’un régulateur de vitesse véhicule adaptatif d’un véhicule autonome, dit égo-véhicule, pour accoster un véhicule précédant ledit égo-véhicule, dit véhicule précédant, selon un exemple particulier de réalisation de la présente invention. L’étape 201 , Det k, est une étape de détermination d’un paramètre de typage, k, représentant un comportement d’accostage.
Différents comportements d’accostage sont possibles. Par exemple, un des modes de conduite est un accostage rapide caractérisé par une forte dynamique véhicule longitudinale, c’est-à-dire une accélération et freinage fort pour adapter la distance inter-véhiculaire le plus rapidement possible. Un autre mode de conduite est un accostage lent et confortable dynamiquement caractérisé par une dynamique véhicule longitudinale faible. Un mode de conduite intermédiaire est un accostage confortable psychologiquement caractérisé par un dynamique véhicule longitudinale plus forte au début de la manoeuvre, au temps initial, qu’en fin de manoeuvre au temps final. Dans ce dernier cas, un conducteur ressent au début de la manoeuvre la bonne détection du véhicule cible.
La détermination du paramètre de typage k est possible par différents moyens. Dans un mode de réalisation, en présence d’une molette de sélection éco/normal/sport, comme il existe pour typer un confort de suspension ou pour typer les changements de rapport d’une boîte de vitesse automatique ou manuel pilotée, une valeur particulière est affectée au paramètre de typage k selon la sélection de la molette. Par exemple le paramètre de typage a pour valeur 1 , respectivement 1 ,1 et 1 ,3, si le mode sport, respectivement normal et éco, est sélectionné.
Dans un autre mode opératoire, lorsque le conducteur saisi sur un écran tactile d’un tableau bord un temps inter-véhiculaire, alors une valeur particulière est affectée au paramètre de typage k. Par exemple le paramètre de typage a pour valeur 1 , respectivement 1 ,1 et 1 ,3, si le temps inter-véhiculaire saisi est de 1 seconde, respectivement 1 ,5 et 2 secondes.
L’étape 202, Det Veh, tO, est une étape de détection du véhicule précédant, ledit véhicule précédant étant sur une même voie de circulation que l’égo-véhicule, ladite détection déterminant un instant initial.
Grâce aux capteurs présents avec un système de régulation de vitesse, en particulier si le système comporte la fonction ACC, le dispositif est apte à acquérir des caractéristiques dynamiques longitudinales de l’égo-véhicule et du véhicule précédant. En particulier, le dispositif est apte à recevoir une information de détection d’un nouveau véhicule sur la même voie de circulation que l’égo-véhicule, le nouveau véhicule précédant l’égo-véhicule. Ce nouveau véhicule détecté devient ledit véhicule précédant. Par exemple, ces capteurs sont une caméra, un radar, un lidar ou tout autre dispositif à base de traitement d’information d’ondes lumineuses, électromagnétique ou sonores.
Un temps initial est déterminé au moment de la détection d’un nouveau véhicule. En effet, la manoeuvre d’accostage dure pendant un temps tf. Définir et déterminer une trajectoire d’accélération consigne nécessite de définir une accélération, consigne à chaque instant entre le temps initial et le temps tf.
Dans un mode opératoire, le temps tf une valeur prédéterminée. Cette valeur peut être différente selon la vitesse de l’égo-véhicule. Dans un autre mode opératoire, le temps tf est déterminé à partir de caractéristiques dynamiques longitudinales de l’égo-véhicule et du véhicule précédant.
L’étape 203, Det Vc, est une étape de détermination d’une vitesse cible, Vc, représentant une vitesse que doit avoir l’égo-véhicule à un temps final prédéterminé, tf, une fois que l’égo-véhicule a accosté le véhicule précédant.
Dans un mode opératoire préféré, la vitesse cible est égale à une vitesse mesurée du véhicule précédant à l’instant initial. On suppose que la vitesse du véhicule précédant sera sensiblement constante pendant la manoeuvre d’accostage qui ne dure que quelques secondes.
Dans un autre mode opératoire, la vitesse cible est extrapolée à partir de mesures de vitesse et d’accélération du véhicule précédant. Dans un autre mode opératoire, l’étape 203 est réactualisée entraînant si nécessaire la réactualisation des étapes suivantes.
L’étape 204, Det D, est une étape de détermination d’un écart de distance, D, entre une distance inter-véhiculaire mesurée, DO, et une distance inter-véhiculaire cible, De, la distance inter-véhiculaire cible étant déterminée à partir de la vitesse cible ainsi qu’un temps inter-véhiculaire cible prédéterminée.
Dans un mode opératoire, le dispositif reçoit à l’instant initial une information de mesure d’une distance inter-véhiculaire, DO. La distance inter-véhiculaire cible est déterminée à partir du temps inter-véhiculaire cible et de la vitesse cible. Le temps inter-véhiculaire cible est déterminée à partir d’une valeur par défaut réglementaire (2 secondes par exemple), ou à partir d’une saisie, ou d’une sélection indirecte comme pour le paramètre de typage k, par conducteur sur une interface homme machine du véhicule.
Dans un mode opératoire, le procédé comporte en outre une étape de détermination d’un écart de vitesse, V, entre une vitesse de l’égo-véhicule mesurée, V0, et une vitesse cible, Vc, et une étape de détermination du temps de final, tf, est à partir de l’équation : tf = Ainsi, le temps final, tf, donc la durée de la manoeuvre d’accostage, est simplement calculé et déterminé à partir de la distance intervéhiculaire mesurée à l’instant initial, de la vitesse de l’égo-véhicule à l’instant initial, de la distance inter-véhiculaire cible et de la vitesse cible. Cette équation est obtenue à partir d’un modèle polynomial d’ordre 5 de la trajectoire longitudinale du véhicule en se fixant des contraintes sur la position, la vitesse, l’accélération, le jerk aux limites.
L’étape 205, Det a(t), est une étape détermination d’une trajectoire d’accélération consigne à partir de l’écart de distance, D, du temps final, tf, et du paramètre de typage k.
Plusieurs possibilités existent pour de déterminer une trajectoire d’accélération. Dans un mode opératoire, l’accélération sera, par exemple, constante et proportionnelle au rapport ° Cependant, cela entraine des transitions de comportements dynamique longitudinale de l’égo-véhicule, donc au début de l’accostage et en fin d’accostage, non maîtrisée.
Dans un mode opératoire préféré, la détermination de la trajectoire d’accélération consigne, a(t), est obtenue à partir de l’équation : où t est le temps et t=0 à l’instant initial. Dans ce dernier mode opératoire, on peut montrer que les conditions aux limites (accélération, jerk) sont maîtrisées, et, également, rien qu’avec des changements de la valeur de k, des comportements d’accostage différents et typé sont possibles. Par exemple, le paramètre de typage k acos(— ) est une valeur entre deux tiers et kMax = 2 * — * cos - . Ainsi, lorsque le paramètre de typage k est proche de deux tiers, la manoeuvre est rapide mais elle perçue comme anxiogène par un conducteur. En effet, la décélération la plus forte est atteinte vers la fin de la manoeuvre. Lorsque le paramètre de typage est proche de 1 , la manœuvre est perçue comme confortable psychologiquement. Un accostage normal/standard est obtenu pour k=1 ,1 . Un accostage lent et confortable dynamiquement est obtenu pour k=1 ,3. Dans un autre mode opératoire, la détermination du paramètre de typage k a pour résultat une valeur numérique proportionnelle par rapport à un temps intervéhiculaire prédéterminé. Plus le temps inter-véhiculaire est petit, plus la valeur du paramètre de typage est petit. Inversement, plus le temps inter-véhiculaire est grand, plus la valeur du paramètre de typage est grand. Ainsi, si la durée de la trajectoire d’accélération consigne est fonction du temps final tf, il suffit de multiplier le temps tf par le paramètre de typage k pour accélérer ou freiner la manœuvre.
La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d’exemples ; elle s’étend à d’autres variantes. Des équations et calculs ont en outre été détaillés. L’invention n’est pas limitée à la forme de ces équations et calcul, et s’étend à tout type d’autre forme mathématiquement équivalente.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de détermination d’une trajectoire d’accélération consigne d’un régulateur de vitesse véhicule adaptatif d’un véhicule autonome, dit égo-véhicule, pour accoster un véhicule précédant ledit égo-véhicule, dit véhicule précédant, ledit procédé comportant les étapes de :
- Détermination (201 ) d’un paramètre de typage, k, représentant un comportement d’accostage ;
- Détection (202) du véhicule précédant, ledit véhicule précédant étant sur une même voie de circulation que l’égo-véhicule, ladite détection déterminant un instant initial ;
- Détermination (203) d’une vitesse cible, Vc, représentant une vitesse que doit avoir l’égo-véhicule à un temps final prédéterminé, tf, une fois que l’égo- véhicule a accosté le véhicule précédant ;
- Détermination (204) d’un écart de distance, D, entre une distance intervéhiculaire mesurée, D0, et une distance inter-véhiculaire cible, De, la distance inter-véhiculaire cible De étant déterminée à partir de la vitesse cible Vc ainsi qu’un temps inter-véhiculaire cible prédéterminée ;
- Détermination (205) d’une trajectoire d’accélération consigne à partir de l’écart de distance, D, du temps final, tf, et du paramètre de typage k.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la détermination (205) de la trajectoire d’accélération consigne, a(t), est obtenue à partir de l’équation : où t est le temps et t=0 à l’instant initial.
3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le procédé comporte en outre une étape de détermination d’un écart de vitesse, V, entre une vitesse de l’égo-véhicule mesurée, V0, et la vitesse cible, Vc, et une étape de détermination du temps de final, tf, à partir de l’équation : tf = |^.
4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une valeur du paramètre de typage k est comprise entre deux tiers et une valeur kMax suivant la
. . relation 5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la détermination du paramètre de typage k a pour résultat une valeur numérique proportionnelle par rapport à un temps inter-véhiculaire prédéterminé.
6. Dispositif (101 ) comprenant une mémoire (102) associée à au moins un processeur (103) configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes.
7. Véhicule comportant le dispositif selon la revendication précédente.
8. Programme d’ordinateur comprenant des instructions adaptées pour l’exécution des étapes du procédé selon l’une des revendications 1 à 5 lorsque ledit programme est exécuté par au moins un processeur (103).
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