EP4337505A1 - Procédé de gestion de la vitesse longitudinale d'un véhicule autonome - Google Patents

Procédé de gestion de la vitesse longitudinale d'un véhicule autonome

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Publication number
EP4337505A1
EP4337505A1 EP22728827.1A EP22728827A EP4337505A1 EP 4337505 A1 EP4337505 A1 EP 4337505A1 EP 22728827 A EP22728827 A EP 22728827A EP 4337505 A1 EP4337505 A1 EP 4337505A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
phase
autonomous vehicle
jerk
sub
deceleration
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
EP22728827.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Marouane BENAZIZ
Pedro KVIESKA
Sébastien Saliou
Antoine SIMONIN
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 EP4337505A1 publication Critical patent/EP4337505A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18109—Braking

Definitions

  • TITLE Method for managing the longitudinal speed of an autonomous vehicle.
  • the invention relates to a method for managing the longitudinal speed of an autonomous vehicle.
  • the invention also relates to a device for managing the longitudinal speed of an autonomous vehicle.
  • the invention also relates to a computer program implementing the mentioned method.
  • the invention finally relates to a recording medium on which such a program is recorded.
  • Automated speed management systems are commonly installed on current vehicles, and are being upgraded to incorporate new features.
  • An evolution concerns the automated management of the stopping of the autonomous vehicle at the level of a road sign, for example a stop sign, or at the level of a traffic light.
  • This functionality requires very precisely locating the stopping point of the vehicle.
  • the use of a front camera fitted to the vehicle allows the precise location of the stopping point and therefore the implementation of an automated management of the slowing down and stopping of the autonomous vehicle at the level of the road sign. or traffic light.
  • this solution has the disadvantage of being limited by the range of a camera, which is less than 50 meters. In other words, this solution makes it possible to precisely locate a stopping point of the vehicle but only when the latter is located less than 50 meters from the vehicle. Such a delay in anticipation of the detection of an upcoming stop of the vehicle does not make it possible to guarantee braking that satisfies the driving comfort conditions of the autonomous vehicle. 2
  • the object of the invention is to provide a device and a method for managing the longitudinal speed of an autonomous vehicle remedying the above drawbacks and improving the devices and methods for managing the longitudinal speed known from the prior art.
  • the invention makes it possible to produce a device and a method which are simple and reliable and which make it possible on the one hand to precisely locate a next stopping point of an autonomous vehicle, and on the other hand to control the stopping of the autonomous vehicle at this next stopping point, while guaranteeing braking comfort.
  • the invention relates to a method for managing the longitudinal speed of an autonomous vehicle, the autonomous vehicle circulating on a traffic lane comprising a stop sign located at the front of the autonomous vehicle, the autonomous vehicle being equipped with a first means for detecting a first range and a second means for detecting a second range, the first range being greater than the second range.
  • the process includes:
  • first and second deceleration logic implement jerks whose absolute value is less than a first limit threshold
  • the second deceleration logic controls the stopping of the autonomous vehicle with an accuracy of the order of a centimeter relative to the stop signs, or around ten 3 centimeters relative to the stop signage, or of the order of several tens of centimeters relative to the stop signage.
  • the first and the second deceleration logic can implement negative accelerations greater than a second limit threshold.
  • the first step may comprise a determination, at a first instant, of a first approximate position of the stop sign
  • the second determining step may comprise a determination, at a second instant, of a second precise position of the stop sign, the second instant being strictly later than the first instant
  • the first deceleration logic can initiate a first deceleration phase when the vehicle arrives at a given distance from the first approximate position of the stop sign.
  • the second deceleration logic can start a second phase of deceleration at the second instant, and the second phase of deceleration can have continuity of speed and acceleration with the first phase of deceleration.
  • the absolute jerk value at the end of the first deceleration phase may be greater than the absolute jerk value at the start of the first deceleration phase, and/or the absolute jerk value at the end of the second deceleration phase may be greater than the absolute value of the jerk at the start of the second deceleration phase.
  • the first deceleration phase may consist of three consecutive sub-phases, a first initial sub-phase having a first non-zero constant jerk, a first intermediate sub-phase having a zero jerk, and a first final sub-phase having a second nonzero constant jerk.
  • the second phase 4 of deceleration can be composed of three consecutive sub-phases, a second initial sub-phase having a non-zero constant third jerk, a second intermediate sub-phase having zero jerk, and a final second sub-phase having a constant fourth jerk not bad.
  • the second jerk may be the product of the first jerk by a first multiplicative factor, in particular a first multiplicative factor whose sign is the sign of the product between, on the one hand, the difference between a first acceleration of the end of the first sub- final phase and a second acceleration of the first intermediate sub-phase, and, on the other hand, the difference between the second acceleration and a third acceleration of the start of the first initial sub-phase.
  • a first multiplicative factor in particular a first multiplicative factor whose sign is the sign of the product between, on the one hand, the difference between a first acceleration of the end of the first sub- final phase and a second acceleration of the first intermediate sub-phase, and, on the other hand, the difference between the second acceleration and a third acceleration of the start of the first initial sub-phase.
  • the fourth jerk may be the product of the third jerk by a second multiplicative factor, in particular a second multiplicative factor whose sign is the sign of the product between, on the one hand, the difference between a fourth acceleration of the end of the second final sub-phase and a fifth acceleration of the second intermediate sub-phase, and, on the other hand, the difference between the fifth acceleration and a sixth acceleration of the start of the second initial sub-phase.
  • a second multiplicative factor in particular a second multiplicative factor whose sign is the sign of the product between, on the one hand, the difference between a fourth acceleration of the end of the second final sub-phase and a fifth acceleration of the second intermediate sub-phase, and, on the other hand, the difference between the fifth acceleration and a sixth acceleration of the start of the second initial sub-phase.
  • the invention further relates to a device for managing the longitudinal speed of an autonomous vehicle, the autonomous vehicle being equipped with a brake actuator.
  • the device comprises hardware and/or software elements implementing the method as defined previously, in particular hardware and/or software elements designed to implement the method according to the invention, and/or the device comprising means of implement the method as defined above.
  • the invention further relates to an autonomous longitudinal speed management vehicle according to the invention. 5
  • the invention also relates to a computer program product comprising program code instructions recorded on a computer-readable medium to implement the steps of the method as defined above when said program runs on a computer.
  • the invention also relates to a computer program product downloadable from a communication network and/or recorded on a data carrier readable by a computer and/or executable by a computer, comprising instructions which, when the program is executed by the computer, lead it to implement the method as defined previously.
  • the invention also relates to a data recording medium, readable by a computer, on which is recorded a computer program comprising program code instructions for implementing the method as defined previously.
  • the invention also relates to a computer-readable recording medium comprising instructions which, when executed by a computer, lead the latter to implement the method as defined previously.
  • the invention also relates to a signal from a data medium, carrying the computer program product as defined previously.
  • the appended drawing shows, by way of example, an embodiment of a management device according to the invention and an embodiment of a management method according to the invention.
  • FIG. 1 represents an embodiment of an autonomous vehicle implementing a method for managing the longitudinal speed of an autonomous vehicle.
  • FIG. 2 is a flowchart of an embodiment of a method for managing the longitudinal speed of an autonomous vehicle. 6
  • Figure 3 represents the evolution of the speed of the autonomous vehicle as a function of the distance it has traveled since an instant of detection of a next stop.
  • FIG. 4 represents a speed profile implemented for the braking of the autonomous vehicle according to the first deceleration logic.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for calibrating a speed profile implemented for the braking of the autonomous vehicle according to the first or the second deceleration logic.
  • FIG. 6 represents a speed profile implemented for the braking of the autonomous vehicle according to the second deceleration logic.
  • the autonomous vehicle 100 can be an autonomous vehicle of any type, in particular a passenger vehicle, a utility vehicle, a truck or even a public transport vehicle such as a bus or a shuttle.
  • next stop is used to designate the sign (for example a stop sign) or a traffic light that can cause the vehicle to stop. If there are several road signs or traffic lights on the considered route, the next stop is the one that the autonomous vehicle will reach first.
  • stop position refers to the position of the next stop. The stopping position is determined by a means of perception; the precision of the stop position therefore depends on the precision of the means of perception.
  • the autonomous vehicle 100 comprises a management system 10 and a brake actuator 5 and/or a control unit for a drive motor of the vehicle.
  • the brake actuator 5 and/or the brake unit 7 control of a vehicle drive motor receive commands from the management system 10 in order to implement a slowing down of the autonomous vehicle according to a slowing down logic determined by the management system 10.
  • deceleration logic is used in the remainder of the document to designate a mode for determining a profile of longitudinal speed, longitudinal acceleration and longitudinal jerk making it possible to stop the autonomous vehicle at an upcoming stop, the position of the next stop being determined by a detection means.
  • jerk designates the derivative of the acceleration with respect to time.
  • longitudinal jerk refers to the derivative of the longitudinal acceleration with respect to time.
  • the management system 10 mainly comprises the following elements:
  • a calculation unit 3 comprising a microprocessor 31, an electronic memory 32 and communication interfaces 33 allowing the microprocessor 31 to communicate with the detection means 1, 2, the trajectory planning system 4 and the set of sensors 6.
  • the trajectory planning system 4 determines a trajectory between a starting point and an arrival point of the autonomous vehicle 100.
  • the term "trajectory” is used to designate the temporal evolution of a vector state defining the characteristics of the movement of the autonomous vehicle 100.
  • the state vector comprises a position, in particular coordinates x, y, longitudinal and lateral speeds and/or 8 longitudinal and lateral accelerations and/or a yaw rate and/or a jerk.
  • position is used to designate either the x, y coordinates of the state vector, or the state vector as a whole.
  • the first detection means 1 comprises means for detecting a first range P1.
  • the first detection range P1 is a long range, for example it is of the order of several hundred meters, or even of the order of a thousand meters.
  • the first detection means 1 comprises a GPS location of the autonomous vehicle 100 on a standard definition map, called SD mapping in the rest of the document.
  • the accuracy of the first detection means 1 is therefore determined by the accuracy of the GPS location which is of the order of a few meters.
  • the first detection means 1 is capable of receiving data from the trajectory planning system 4.
  • the trajectory planning data make it possible to detect, within the range limit P1 and at a first given instant T 1 , the next stop ARR located on the planned trajectory of the autonomous vehicle 100.
  • the first detection means 1 further comprises means for calculating a first stopping distance DA1 separating the autonomous vehicle 100 from a first stopping position PA1 associated with the next stop ARR.
  • the distance DA1 is a curvilinear distance corresponding to the length of the path segment delimited by the current position of the autonomous vehicle 100 and by the stop position PA1.
  • the precision of the distance DA1 is of the order of a few meters, for example it is between 3 and 5 meters or between 1 and 10 meters. 9
  • the first detection means 1 does not use high definition mapping.
  • the second detection means 2 comprises means for detecting a second range P2.
  • the second detection range P2 is a limited range, in particular it is lower or significantly lower than the first detection range P1 of the first detection means 1.
  • the range P2 is of the order of a few tens of meters.
  • the second detection means 2 makes it possible to locate the objects of the driving scene with a level of precision markedly higher than that of the first detection means 1 .
  • the second detection means 2 comprises a camera, in particular a front camera, making it possible to locate the autonomous vehicle 100 relative to the elements of the driving scene with an accuracy of the order of a centimeter, or of a ten centimeters or a few tens of centimeters.
  • the range P2 of the second detection means is of the order of forty or fifty meters, in ideal meteorological and luminosity conditions.
  • the range P2 can also be limited by the road infrastructure—for example when the road makes a sharp bend—or road traffic, for example when the autonomous vehicle 100 is behind a truck.
  • the second detection means 2 is capable of receiving data from the trajectory planning system 4.
  • the trajectory planning data compared with the images from the camera, make it possible to detect the next stop ARR within the range limit P2 and at a second given time T2.
  • the second detection means 2 further comprises means for calculating a second stopping distance DA2 separating the autonomous vehicle 10
  • the distance DA2 is a curvilinear distance corresponding to the length of the path segment delimited by the current position of the autonomous vehicle 100 and by the stop position PA2.
  • the precision of the distance DA2 is of the order of ten centimeters, for example it is less than 20 centimeters, or even less than 15 centimeters or 10 centimeters, or even it can be of the order of a centimeter.
  • the second means of detection does not use high definition mapping.
  • the 6 set of sensors provides the speed, acceleration and jerk of the autonomous vehicle 100 at all times.
  • the microprocessor 31 makes it possible to execute software comprising the following modules, which collaborate with each other:
  • module 311 for detecting stop signage by the first detection means, and for implementing a first logic for slowing down the autonomous vehicle, which collaborates with the first detection system 1, the planning system trajectory 4, and the set of sensors 6, and
  • module 312 for detecting stop signage by the second detection means, and for implementing a second logic for slowing down the autonomous vehicle, which collaborates with the second detection system 2, the planning system trajectory 4 and the set of sensors 6.
  • the autonomous vehicle 100 in particular the automated longitudinal speed management system 10, preferably comprises all the hardware and/or software elements configured so as to implement the method defined in the subject of the invention or the method described below. 11
  • the method comprises two steps E1 and E2 which are executed successively.
  • a stop signal is detected by means of the first detection means 1, then a first logic for slowing down the autonomous vehicle 100 is implemented.
  • the first detection means 1 receives position information POS1 of the autonomous vehicle 100 coming from the GPS.
  • the position POS1 makes it possible to locate the autonomous vehicle 100 on the SD map.
  • a search is made for the presence of stop signage on the route portion located in front of the autonomous vehicle 100 and within the range of the first detection means 1 .
  • the closest stop signage of the autonomous vehicle 100 will be detected as being an upcoming ARR stop of the autonomous vehicle 100.
  • the first detection means 1 thus determines a first position PA1 of the next ARR stop.
  • the first step E1 comprises a determination, at a first instant T1, of a first approximate position of the stop signage, that is to say a determination of the first stop position PA1.
  • the stopping distance DA1(t) is calculated, which is the curvilinear distance separating the autonomous vehicle 100 from the position PA1 at time t. 12
  • the first deceleration logic comprises a comparison of the stopping distance DA1 (t) with a maximum distance threshold DMAX in order to determine whether the autonomous vehicle is, at time t, sufficiently close to PA1 stop position to start slowing down.
  • the threshold DMAX can have a constant value, for example 300 meters.
  • the threshold DMAX can be a variable depending for example on the current speed of the autonomous vehicle, the latter being measured by the set of sensors 6.
  • the DMAX distance threshold allows the first deceleration logic to be broken down into two phases
  • a braking anticipation phase starting at the instant T 1 of first detection of the next stop ARR, and during which the distance DA1 (t) between the autonomous vehicle 100 and the next stop ARR is strictly greater than DMAX, and
  • the autonomous vehicle 100 could keep the trajectory initially planned by the trajectory planning system 4. In other words, the autonomous vehicle 100 could continue its route in the direction of the next stop ARR according to the curves of speeds, accelerations and jerks initially determined by the trajectory planning system 4, and this until it arrives at a distance DMAX from the next stop. 13
  • the acceleration of the autonomous vehicle ARR could be limited to a maximum threshold.
  • the acceleration could be reduced to a range of values, called valid, less than or equal to 0 m/s 2 .
  • the range of valid values would be transmitted to the trajectory planning system 4 for the calculation of a new trajectory implementing accelerations in accordance with the range of valid values.
  • anticipation phase for example the implementation of a deceleration ramp simulating a release of the accelerator pedal by a human driver, the autonomous vehicle 100 simply slowing down due to an engine brake.
  • the distance DA1 (t) gradually decreases until it becomes less than or equal to the threshold DMAX.
  • the autonomous vehicle 100 then enters the braking and/or deceleration phase of the first deceleration logic.
  • braking phase In the rest of the document, the braking and/or deceleration phase is called “braking phase”.
  • FIG. 3 comprises four graphs, G1, G2, G3, G4 representing the evolution of the speed of the autonomous vehicle 100 as a function of the distance d(t) that it has traveled since the instant T1 of detection of a next stop ARR.
  • Graphs G1 , G2 and G3 more specifically illustrate the implementation of the first slowdown logic:
  • the graph G2 illustrates the transition between the anticipation phase and the braking phase of the first deceleration logic
  • the graph G3 illustrates the course of the braking phase of the first slowing logic and the transition between the first slowing logic and the braking phase of the second slowing logic.
  • the graphs G1 to G3 illustrate a situation where the position PA1 of the next stop ARR does not change during the implementation of the first deceleration logic.
  • the processing of the data received from the GPS may change the position PA1 of the next stop.
  • the anticipation and braking phases are redefined according to the first deceleration logic.
  • the line 500 located at the abscissa DA1 materializes a finish line of the vehicle on the next stop ARR according to the position PA1 detected by the first detection means 1.
  • the line 400 located at the abscissa d3 materializes the beginning of the braking phase of the first deceleration logic, lines 400 and 500 being distant from DMAX.
  • the curves 11, 12 in thin lines represent the planned speed profile for the autonomous vehicle 100, while the curves 15, 16 in bold lines represent the speed profile implemented by the vehicle as it moves.
  • the points MO to M3 represented on the graphs G1 to G3 materialize points of evolution of the speed of the autonomous vehicle 100 according to the curves 15, 16.
  • the point MO represents the speed of the autonomous vehicle 100 at the instant T1 of detection of the next stop ARR.
  • the MO point delimits the start of the braking anticipation phase.
  • the point M1 being at a distance from the next stop DA(t) strictly greater than DMAX, it is located in the braking anticipation phase. 15
  • the speed of the autonomous vehicle 100 is constant during the anticipation phase. As previously described, the speed could however vary during the anticipation phase.
  • Point M2 located at the distance DMAX from the position PA1 of the next stop.
  • Point M2 represented in graph G2, materializes the transition between the anticipation phase and the braking phase of the first deceleration logic.
  • Point M2 therefore materializes the starting point of a speed profile 12 implemented in the braking phase of the first deceleration logic.
  • the speed profile 12 of the braking phase of the first deceleration logic preferably meets the following criteria:
  • - speed profile 12 enables the autonomous vehicle to reach position PA1 with substantially zero speed, and/or
  • the speed profile 12 implements jerks whose absolute value is less than a first limit threshold JMAX.
  • the speed profile 12 responds by in addition to the following criteria:
  • the speed profile 12 implements negative accelerations greater than a limit threshold AMIN, the threshold AMIN being able to be considered as a maximum deceleration in absolute value, and/or 16
  • the speed profile 12 is made up of three consecutive sub-phases, an initial sub-phase 121 presenting a constant negative jerk J1, an intermediate sub-phase 122 presenting a zero jerk J2, and a final sub-phase 123 presenting a jerk constant positive J3, and/or - the positive jerk J3 of the final sub-phase 123 is greater than the absolute value of the negative jerk J1 of the initial sub-phase 121 .
  • the first limit threshold JMAX corresponding to a predetermined maximum jerk value, to reach an optimal target acceleration value at a given instant.
  • This maximum jerk value is determined beforehand for the speed profile, a method allowing the determination of the maximum jerk value is for example described in the document FR3104520B1.
  • the limit threshold AMIN corresponds to a predetermined minimum acceleration (or maximum deceleration) value.
  • the speed profile 12 validates all of these criteria.
  • the acceleration can increase from a very negative first value AO to a negative second value Ac greater than the first AO value
  • the J1 jerk will be positive and of the same sign as the J3 jerk. 17
  • a third negative acceleration value A3 which would be lower than the first acceleration value AO of the beginning of the initial sub-phase 121.
  • the jerk J3 will be negative and of the same sign as the jerk J1.
  • the position of the first stop position can change according to the data from the first detection means 1, which will require recalculating the speed profile 12 according to a new position of the autonomous vehicle 100 relative to a new position of the next stop.
  • a speed profile 12 at a time t is therefore generically described below with reference to FIG. 4, between a given position M of the autonomous vehicle 100 at time t, the point M which may correspond to the point M2, and a stop position PA known at time t, the stop position possibly corresponding to the first stop position PA1.
  • the curvilinear distance separating the positions M and PA at time t is called DREF.
  • Velocity profile 12 is defined by a set of parameters represented on graphs G5 to G7, including
  • calibration parameters the value of which can be modified from 18 so as to define a trajectory between the point M and the position PA which respects the comfort thresholds relating to the jerk and to the acceleration.
  • the acceleration is therefore a constant function of time: it is equal to the strictly negative value Ac between times T ⁇ and T'2,
  • the speed and the acceleration being continuous at point M
  • the speed V0 is equal to the speed of the autonomous vehicle 100 measured at point M
  • the acceleration AO is equal to the acceleration of the autonomous vehicle 100 measured at point M.
  • the fixed parameters of the speed profile also include the speed V3 and the acceleration A3 of the vehicle at the PA position.
  • the autonomous vehicle 100 having to stop at the position PA, the parameters V3 and A3 are constants very close to 0. Their respective values can be fixed during the parameterization of the vehicle. We will return later in this document to the V3 and A3 values.
  • the speed profile calibration parameters 12 also include the minimum acceleration value Ac applied during the intermediate sub-phase 122.
  • the instants T ⁇ to T′3 will be defined from the calibration parameters previously described for the speed profile 12.
  • FIG. 5 represents a flowchart of five sub-steps C1 to C5 implementing the calibration method. 20
  • the method includes an iteration loop on sub-steps C1 to C4.
  • the iteration loop makes it possible to determine a value for each of the calibration parameters J1 and Ac which allows the autonomous vehicle 100 to cover the distance DREF separating it from the stop position PA under jerk and acceleration conditions in accordance with the comfort criteria.
  • the sub-step C5 determines the speed profile I2 from the values determined for the calibration parameters J1, k and Ac.
  • the respective values of the parameters J1 and Ac are brought to evolve during the iterations on the sub-steps C1 to C4.
  • a first sub-step C1 the sign S k of the multiplicative factor k is determined.
  • the Math 1 formula makes it possible to determine the sign S k according to the accelerations A0, A3 and Ac.
  • the multiplicative factor k can then be expressed according to the formula Math2 [Math 2] k — s k . K ca n b where K caii b is the absolute value of the multiplication factor. 21
  • the Mathl formula makes it possible to determine the sign of the jerks J1 and J3 so as to cause the acceleration to evolve according to the three consecutive sub-phases 121, 122 and 123 connecting the values AO, Ac and A3.
  • a second sub-step C2 the respective durations DTi and DT 3 of the sub-phases 121 and 123 are expressed, according to the formulas Math4, as a function of the speeds V0 and V3, of the accelerations AO, A3 and Ac, and of the jerks J1 and D3.
  • the calibration parameters are optimized so that the total distance XT corresponds, with a given precision, to the curvilinear distance separating the point M from the first stop position PA; in other words, the calibration parameters are modified so that the distance XT is equal to the distance DREF with a given accuracy.
  • a first sub-step C41 the acceleration value A c is sought by dichotomy making it possible to obtain a total distance of the profile X T which is equal, to within a precision threshold, to the curvilinear distance DREF separating the point M from the PA stop position.
  • the acceleration A c is located on an interval of values bounded by driving comfort criteria, in particular by the negative minimum value AMIN and the value 0. If an AOP value of this interval makes it possible to obtain a total distance of the profile X T equal to DREF, then a preferential speed profile 12 is determined by the parameters AOP, J1 and k.
  • a second sub-step C42 is continued.
  • the acceleration A c is then fixed at the value AMIN, and an optimum jerk value is sought which makes it possible to obtain a total distance of the profile X T equal to DREF.
  • the jerk J 1 is located on an interval of values bounded by driving comfort criteria, in particular by the negative minimum value JMIN and the value 0. If a value JOP of this interval makes it possible to obtain a distance 24 total profile X T equal to DREF, then a so-called alternative speed profile 12 is determined by the parameters AMIN, JOP and k.
  • JMAX.
  • the distance of the profile X T will be greater than DMAX. But it is the shortest profile achievable while respecting the constraints of acceleration and jerk.
  • Optimization may require a loopback on step C1 (conditional loopback illustrated by a diamond between steps C4 and C5).
  • the value of the calibration parameters is determined.
  • the velocity profile 1 thus calculated makes it possible to have a different entry and exit jerk, as well as a non-zero initial and final acceleration.
  • the profile 12 thus calculated allows the autonomous vehicle 100 to implement a comfortable slowing down for the users to stop at the position PA1 determined by the first detection means 1 .
  • the autonomous vehicle 100 therefore gradually approaches a first precise position PA1 of the next stop ARR according to the speed profile 12 implementing a slowdown according to the first slowdown logic. 25
  • step E2 a second precise position PA2 of the next stop ARR is determined, then a second logic for slowing down the autonomous vehicle 100 is implemented.
  • the second detection means 2 calculates a stopping distance DA2(T2) separating the autonomous vehicle 100 from the precise stopping position PA2 at the instant T2 of detection of the next stop by the second detection means 2.
  • the point M3 represented by the graph G3 of FIG. 3 materializes the transition point between the first deceleration logic and the second deceleration logic. In other words, at point M3 is located both at a distance DA1 (T2) from the approximate position PA1 , and at a distance DA2 (T2) from the second stopping point.
  • the line 600 materializes a finish line of the vehicle on the next stop ARR according to the position PA2 detected by the second detection means 2.
  • the difference in distance ADA between lines 500 and 600 materializes the error in the estimation of the position of the next stop ARR induced by the lack of precision of the first means of detection 1 .
  • Line 700 materializes the start of the implementation of the second deceleration logic, lines 600 and 700 being distant from DA2(T2). 26
  • Curve 22 in a thin line represents the planned speed profile for the autonomous vehicle 100 during step E2, while curve 26 in a bold line represents the speed profile implemented by the vehicle as it moves.
  • the points M3 and M4 represented on the graphs G3 and G4 materialize points of evolution of the speed of the autonomous vehicle 100 according to the curve 22.
  • the second deceleration logic consists of one or more braking phases 22 determined by the same calculation method as the braking phase 12 of the first deceleration logic.
  • the speed profile 22 of the braking phase according to the second deceleration logic meets the following criteria:
  • - speed profile 22 allows the autonomous vehicle to reach position PA2 with substantially zero speed, and/or
  • the speed profile 22 implements jerks whose absolute value is less than a first limit threshold JMAX
  • the speed profile 22 also meets the following criteria:
  • the speed profile 22 implements negative accelerations greater than a limit threshold AMIN, the threshold AMIN being able to be considered as a maximum deceleration in absolute value, and/or
  • the speed profile 22 consists of three consecutive sub-phases, an initial sub-phase 221 having a constant negative jerk J'1, an intermediate sub-phase 222 having a zero jerk J'2, and a final sub-phase 223 exhibiting a constant positive jerk J'3, and/or 27
  • the speed profile 22 validates all of these criteria.
  • the acceleration can increase from a very negative first value A'O to a negative second value A'c and greater than the first value A'O,
  • the jerk J'1 will be positive and of the same sign as the jerk J'3.
  • a third negative acceleration value A′3 which would be lower than the first value d acceleration A'O of the start of the initial sub-phase 221 .
  • the jerk J'3 would be negative and of the same sign as the jerk J'1 .
  • the position of the second stop position can change according to the data from the second detection means 2, which will require recalculating the speed profile 22 according to a new position of the autonomous vehicle 100 relative to a new position of the next stop.
  • a speed profile 22 at a time t is therefore generically described below with reference to FIG. 6, between a given position M of the autonomous vehicle 100 at time t, the point M which may correspond to the point M3, and a stop position PA known at time t, the stop position possibly corresponding to the second stop position PA2.
  • the curvilinear distance separating the positions M and PA at time t is called DREF.
  • the speed profile 22 is defined by a set of parameters represented on the graphs G8 to G10, including
  • calibration parameters the value of which can be modified so as to define a trajectory between the point M and the position PA which respects the comfort thresholds relating to jerk and acceleration.
  • the acceleration is therefore a constant function of time: it is equal to the strictly negative value A'c between times T”1 and T”2,
  • the speed and the acceleration being continuous at point M
  • the speed V'O is equal to the speed of the autonomous vehicle 100 measured at point M
  • the acceleration A ⁇ is equal to the acceleration of the autonomous vehicle 100 measured at point M .
  • the fixed parameters of the speed profile also include the speed V′3 and the acceleration A′3 of the vehicle at the position PA.
  • the autonomous vehicle 100 having to stop at the position PA, the parameters V′3 and A′3 are constants very close to 0. Their respective values can 30 be fixed when setting up the vehicle. We will return later in this document to the values V'3 and A'3.
  • the calibration parameters of the speed profile 22 comprise the parameters defining the temporal evolution of the jerk, that is to say the jerk values J′1 and J′3 applied respectively during the initial 221 and final 223 sub-phases .
  • the speed profile calibration parameters 22 also include the minimum acceleration value A'c applied during the intermediate sub-phase 222.
  • the method applied to calibrate the speed profile 22 is similar to the method described with reference to FIG. 5 for the calibration of the speed profile 12 of the first deceleration logic.
  • a speed profile 22 is obtained allowing the autonomous vehicle 100 to implement a comfortable slowdown for the users and to stop at the position PA2 determined by the second detection means 2 .
  • the autonomous vehicle 100 therefore gradually approaches the precise position PA2 of the next stop ARR according to the speed profile 22 implementing a slowing down according to the second slowdown logic.
  • the autonomous vehicle 100 is first controlled according to at least one speed profile 12, implementing the first logic of 31 slowing to reach the first approximate stop position PA1 with substantially zero speed V3.
  • the at least one speed profile 12 is not intended to be followed up to position PA1. Indeed, before reaching the first stop position PA1, the autonomous vehicle 100 continues on at least one speed profile 22 implementing the second slowing down logic, the at least one speed profile 22 allowing it to reach the second precise stop position PA2 with a substantially zero speed V'3.
  • V'3 is justified by the fact that, in certain embodiments of the invention, the set of sensors 6, in particular the speed sensor, measuring the current value of the speed of the autonomous vehicle does not make it possible to measure very low speeds, for example speeds below approximately 1 km/h, i.e. 0.3 m/s.
  • One solution consists in delegating the final management of the stop to an additional module which will implement an open-loop deceleration ramp over the last tens of centimeters of the speed profile.
  • the speed profile 22 implemented in the second deceleration logic could be defined so that the vehicle reaches a position located at a very short distance upstream from the stop position PA2, for example 50cm, at very low speed (for example 1km/h) and with a moderate deceleration (for example 1m/s 2 ). The last centimeters of the trajectory would then take place according to an open-loop deceleration ramp.
  • the invention combines two complementary slowdown logics:
  • the first slowing down logic requires a first detection means whose range is preferably at least one or several hundred meters, and whose precision can be relatively low, for example of the order of a few meters.
  • the first means of detection can be a GPS location on a standard map.
  • the second detection logic requires a second detection means whose precision is high, for example having a margin of error of less than a few tens of centimeters, or even less than about ten centimeters, or even less than a centimeter, and whose range can be relatively low, for example of the order of a few tens of meters.
  • the second detection means can be a front camera. The use of this second detection means in combination with the first detection means makes it possible to reach the stop with very high precision (of the order of a centimeter or about ten centimeters relative to the stop signage ).
  • the use of the first detection means alone would only allow a stop with an accuracy of the order of a few meters, which is largely insufficient and could prove to be dangerous when stopping the vehicle at an intersection.
  • the second detection means having a very low range, it would not on its own ensure the stopping of the vehicle when the latter is moving at high speeds (for example 80 km/h on a secondary road in France ). 33
  • the invention makes it possible to immobilize the autonomous vehicle 100 in a position determined by a sign, on the one hand by offering high benefits of comfort and braking precision and on the other hand by using detection means commonly installed on autonomous vehicles.
  • the first deceleration logic making it possible to arrive close to the position determined by the road sign with a sufficiently low speed so that the second deceleration logic can ensure the complete stop of the vehicle with sufficient precision to ensure safety.

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Abstract

Procédé de gestion de la vitesse longitudinale d'un véhicule autonome (100), le véhicule autonome circulant sur une voie de circulation comprenant une signalétique d'arrêt située à l'avant du véhicule autonome, le véhicule autonome étant équipé d'un premier moyen de détection (1) d'une première portée (P1) et d'un deuxième moyen de détection (2) d'une deuxième portée (P2), la première portée (P1) étant supérieure à la deuxième portée (P2), caractérisé en ce qu'il comprend - une première étape (E1) de détection de la signalétique d'arrêt par le premier moyen de détection (1), et de mise en œuvre d'une première logique de ralentissement du véhicule autonome, - une deuxième étape (E2) de détection de la signalétique d'arrêt par le deuxième moyen de détection (2), et de mise en œuvre d'une deuxième logique de ralentissement du véhicule autonome, en ce que la première et la deuxième logique de ralentissement mettent en œuvre des jerks dont la valeur absolue est inférieure à un premier seuil limite (JMAX), et en ce que la deuxième logique de ralentissement commande l'arrêt du véhicule autonome avec une précision de l'ordre du centimètre relativement à la signalétique d'arrêt, ou de l'ordre d'une dizaine de centimètres relativement à la signalétique d'arrêt, ou de l'ordre de plusieurs dizaines de centimètres relativement à la signalétique d'arrêt.

Description

1
DESCRIPTION
TITRE : Procédé de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome.
L’invention concerne un procédé de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome. L’invention porte encore sur un dispositif de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome. L’invention porte également sur un programme d’ordinateur mettant en oeuvre le procédé mentionné. L’invention porte enfin sur un support d’enregistrement sur lequel est enregistré un tel programme.
Des systèmes de gestion automatisée de la vitesse sont couramment installés sur les véhicules actuels, et sont en cours d’évolution pour intégrer de nouvelles fonctionnalités.
Une évolution porte sur la gestion automatisée de l’arrêt du véhicule autonome au niveau d’un panneau routier, par exemple un panneau stop, ou au niveau d’un feu tricolore.
Cette fonctionnalité nécessite de localiser très précisément le point d’arrêt du véhicule. A cet effet, l’utilisation d’une caméra frontale équipant le véhicule permet la localisation précise du point d’arrêt et donc la mise en oeuvre d’une gestion automatisée du ralentissement et de l’arrêt du véhicule autonome au niveau du panneau routier ou du feu tricolore. Toutefois, cette solution présente l’inconvénient d’être limitée par la portée d’une caméra, qui est inférieure à 50 mètres. Autrement dit, cette solution permet de localiser précisément un point d’arrêt du véhicule mais uniquement lorsque celui-ci se situé à moins de 50 mètres du véhicule. Une tel délai d’anticipation sur la détection d’un arrêt prochain du véhicule ne permet pas de garantir un freinage satisfaisant les conditions de confort de conduite du véhicule autonome. 2
Le but de l’invention est de fournir un dispositif et un procédé de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les dispositifs et procédés de gestion de la vitesse longitudinale connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un dispositif et un procédé qui soient simples et fiables et qui permette d’une part de localiser précisément un point d’arrêt prochain d’un véhicule autonome, et d’autre part de commander l’arrêt du véhicule autonome à ce point d’arrêt prochain, tout en garantissant le confort de freinage.
A cet effet, l’invention porte sur un procédé de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome, le véhicule autonome circulant sur une voie de circulation comprenant une signalétique d’arrêt située à l’avant du véhicule autonome, le véhicule autonome étant équipé d’un premier moyen de détection d’une première portée et d’un deuxième moyen de détection d’une deuxième portée, la première portée étant supérieure à la deuxième portée.
Le procédé comprend :
- une première étape de détection de la signalétique d’arrêt par le premier moyen de détection, et de mise en oeuvre d’une première logique de ralentissement du véhicule autonome,
- une deuxième étape de détection de la signalétique d’arrêt par le deuxième moyen de détection, et de mise en oeuvre d’une deuxième logique de ralentissement du véhicule autonome.
De plus, la première et la deuxième logique de ralentissement mettent en oeuvre des jerks dont la valeur absolue est inférieure à un premier seuil limite, et la deuxième logique de ralentissement commande l’arrêt du véhicule autonome avec une précision de l’ordre du centimètre relativement à la signalétique d’arrêt, ou de l’ordre d’une dizaine de 3 centimètres relativement à la signalétique d’arrêt, ou de l’ordre de plusieurs dizaines de centimètres relativement à la signalétique d’arrêt.
La première et la deuxième logique de ralentissement peuvent mettre en œuvre des accélérations négatives supérieures à un deuxième seuil limite.
La première étape peut comprendre une détermination, à un premier instant, d’une première position approximative de la signalétique d’arrêt, et la deuxième étape de détermination peut comprendre une détermination, à un deuxième instant, d’une deuxième position précise de la signalétique d’arrêt, le deuxième instant étant strictement postérieur au premier instant.
La première logique de ralentissement peut initier une première phase de décélération lorsque le véhicule arrive à une distance donnée de la première position approximative de la signalétique d’arrêt.
La deuxième logique de ralentissement peut démarrer une deuxième phase de décélération au deuxième instant, et la deuxième phase de décélération peut présenter une continuité de vitesse et d’accélération avec la première phase de décélération.
La valeur absolue du jerk à la fin de la première phase de décélération peut être supérieure à la valeur absolue du jerk au début de la première phase de décélération, et/ou la valeur absolue du jerk à la fin de la deuxième phase de décélération peut être supérieure à la valeur absolue du jerk au début de la deuxième phase de décélération.
La première phase de décélération peut se composer de trois sous-phases consécutives, une première sous-phase initiale présentant un premier jerk constant non nul, une première sous-phase intermédiaire présentant un jerk nul, et une première sous-phase finale présentant un deuxième jerk constant non nul. Alternativement ou en complément, la deuxième phase 4 de décélération peut se composer de trois sous-phases consécutives, une deuxième sous-phase initiale présentant un troisième jerk constant non nul, une deuxième sous-phase intermédiaire présentant un jerk nul, et une deuxième sous-phase finale présentant un quatrième jerk constant non nul.
Le deuxième jerk peut être le produit du premier jerk par un premier facteur multiplicatif, notamment un premier facteur multiplicatif dont le signe est le signe du produit entre, d’une part, la différence entre une première accélération de la fin de la première sous-phase finale et une deuxième accélération de la première sous-phase intermédiaire, et, d’autre part, la différence entre la deuxième accélération et une troisième accélération du début de la première sous-phase initiale. Alternativement ou en complément, le quatrième jerk peut être le produit du troisième jerk par un deuxième facteur multiplicatif, notamment un deuxième facteur multiplicatif dont le signe est le signe du produit entre, d’une part, la différence entre une quatrième accélération de la fin de la deuxième sous-phase finale et une cinquième accélération de la deuxième sous-phase intermédiaire, et, d’autre part, la différence entre la cinquième accélération et une sixième accélération du début de la deuxième sous-phase initiale.
L’invention porte en outre sur un dispositif de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome, le véhicule autonome étant équipé d’un actionneur de freins. Le dispositif comprend des éléments matériels et/ou logiciels mettant en œuvre le procédé tel que défini précédemment, notamment des éléments matériels et/ou logiciels conçus pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention, et/ou le dispositif comprenant des moyens de mettre en œuvre le procédé tel que défini précédemment.
L’invention porte en outre sur un véhicule autonome de gestion de la vitesse longitudinale selon l’invention. 5
L’invention porte également sur un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur pour mettre en oeuvre les étapes du procédé tel que défini précédemment lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L’invention porte également 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 un ordinateur, 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. L’invention porte encore 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.
Le dessin annexé représente, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’un dispositif de gestion selon l’invention et un mode d’exécution d’un procédé de gestion selon l’invention.
[Fig. 1] La figure 1 représente un mode de réalisation d’un véhicule autonome mettant en oeuvre un procédé de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome.
[Fig. 2] La figure 2 est un ordinogramme d’un mode d’exécution d’un procédé de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome. 6
[Fig. 3] La figure 3 représente l’évolution de la vitesse du véhicule autonome en fonction de la distance qu’il a parcourue depuis un instant de détection d’un prochain arrêt.
[Fig. 4] La figure 4 représente un profil de vitesse mis en oeuvre pour le freinage du véhicule autonome selon la première logique de ralentissement.
[Fig. 5] La figure 5 est un ordinogramme d’une méthode de calibrage d’un profil de vitesse mis en oeuvre pour le freinage du véhicule autonome selon la première ou la deuxième logique de ralentissement.
[Fig. 6] La figure 6 représente un profil de vitesse mis en oeuvre pour le freinage du véhicule autonome selon la deuxième logique de ralentissement.
Le véhicule autonome 100 peut être un véhicule autonome de n’importe quel type, notamment un véhicule de tourisme, un véhicule utilitaire, un camion ou encore un véhicule de transport en commun tel qu’un bus ou une navette.
On suppose que le véhicule autonome 100 se déplace sur un itinéraire comportant un arrêt prochain ARR situé à l’avant du véhicule autonome. Dans la suite du document, le terme « arrêt prochain » est utilisé pour désigner le panneau signalétique (par exemple un panneau stop) ou un feu tricolore pouvant entraîner l’arrêt du véhicule. S’il existe plusieurs panneaux signalétiques ou feux sur l’itinéraire considéré, l’arrêt prochain est celui que le véhicule autonome atteindra en premier. Le terme « position d’arrêt » désigne la position de l’arrêt prochain. La position d’arrêt est déterminée par un moyen de perception; la précision de la position d’arrêt dépendant donc de la précision du moyen de perception.
Le véhicule autonome 100 comprend un système de gestion 10 et un actionneur de freins 5 et/ou une unité de commande d’un moteur d’entraînement du véhicule. L’actionneur de freins 5 et/ou l’unité de 7 commande d’un moteur d’entraînement du véhicule reçoivent des commandes du système de gestion 10 afin de mettre en œuvre un ralentissement du véhicule autonome selon une logique de ralentissement déterminée par le système de gestion 10.
Le terme « logique de ralentissement » est utilisé dans la suite du document pour désigner un mode de détermination d’un profil de vitesse longitudinale, d’accélération longitudinale et de jerk longitudinal permettant d’arrêter le véhicule autonome à un arrêt prochain, la position de l’arrêt prochain étant déterminée par un moyen de détection. Dans la suite du document le terme « jerk » désigne la dérivée de l’accélération par rapport au temps. Notamment, le terme « jerk longitudinal » désigne la dérivée de l’accélération longitudinale par rapport au temps.
Le système de gestion 10 comprend principalement les éléments suivants :
- un premier moyen de détection 1 ,
- un deuxième moyen de détection 2,
- un système de planification de trajectoire 4,
- un ensemble de capteurs 6 de vitesse, d’accélération et de jerk,
- et une unité de calcul 3 comprenant un microprocesseur 31 , une mémoire électronique 32 et des interfaces de communication 33 permettant au microprocesseur 31 de communiquer avec les moyens de détection 1 , 2, le système de planification de trajectoire 4 et l’ensemble de capteurs 6.
Le système de planification de trajectoire 4 détermine une trajectoire entre un point de départ et un point d’arrivée du véhicule autonome 100. Dans la suite du document, le terme de « trajectoire » est utilisé pour désigner l’évolution temporelle d’un vecteur d’état définissant les caractéristiques du déplacement du véhicule autonome 100. Dans un mode de réalisation préférentiel, le vecteur d’état comprend une position, notamment des coordonnées x, y, des vitesses longitudinales et latérales et/ou des 8 accélérations longitudinales et latérales et/ou une vitesse de lacet et/ou un jerk. Dans la suite du document, le terme « position » est utilisé pour désigner soit les coordonnées x, y du vecteur d’état, soit le vecteur d’état dans son ensemble.
Le premier moyen de détection 1 comprend un moyen de détection d’une première portée P1. La première portée de détection P1 est une longue portée, par exemple elle est de l’ordre de plusieurs centaines de mètres, voire de l’ordre de mille mètres.
Dans un mode de réalisation, le premier moyen de détection 1 comprend une localisation GPS du véhicule autonome 100 sur une carte de définition standard, nommée cartographie SD dans la suite du document. La précision du premier moyen de détection 1 est donc déterminée par la précision de la localisation GPS qui est de l’ordre de quelques mètres.
Le premier moyen de détection 1 est apte à recevoir des données issues du système de planification de trajectoire 4. Les données de planification de trajectoire permettent de détecter, dans la limite de portée P1 et à un premier instant donné T 1 , l’arrêt prochain ARR se situant sur la trajectoire planifiée du véhicule autonome 100.
Le premier moyen de détection 1 comprend en outre des moyens de calcul d’une première distance d’arrêt DA1 séparant le véhicule autonome 100 d’une première position d’arrêt PA1 associée à l’arrêt prochain ARR. La distance DA1 est une distance curviligne correspondant à la longueur du segment de trajectoire délimité par la position courante du véhicule autonome 100 et par la position d’arrêt PA1. La précision de la distance DA1 est de l’ordre de quelques mètres, par exemple elle est comprise entre 3 et 5 mètres ou entre 1 et 10 mètres. 9
En remarque, le premier moyen de détection 1 n’utilise pas de cartographie haute définition.
Le deuxième moyen de détection 2 comprend un moyen de détection d’une deuxième portée P2. La deuxième portée de détection P2 est une portée limitée, notamment elle est inférieure ou nettement inférieure à la première portée de détection P1 du premier moyen de détection 1. Par exemple, la portée P2 est de l’ordre de quelques dizaines de mètres. En revanche, le deuxième moyen de détection 2 permet de localiser les objets de la scène de conduite avec un niveau de précision nettement supérieur à celui du premier moyen de détection 1 .
Dans un mode de réalisation, le deuxième moyen de détection 2 comprend une caméra, notamment une caméra frontale, permettant de situer le véhicule autonome 100 relativement aux éléments de la scène de conduite avec une précision de l’ordre du centimètre, ou d’une dizaine de centimètres ou de quelques dizaines de centimètres. Dans ce mode de réalisation, la portée P2 du deuxième moyen de détection est de l’ordre d’une quarantaine ou d’une cinquantaine de mètres, dans des conditions météorologiques et de luminosité idéales. La portée P2 peut également être limitée par l’infrastructure routière -par exemple lorsque la route effectue un virage serré-, ou le trafic routier, par exemple lorsque le véhicule autonome 100 se trouve derrière un camion.
Le deuxième moyen de détection 2 est apte à recevoir des données issues du système de planification de trajectoire 4. Les données de planification de trajectoire, comparées aux images de la caméra, permettent de détecter l’arrêt prochain ARR dans la limite de portée P2 et à un deuxième instant donné T2.
Le deuxième moyen de détection 2 comprend en outre des moyens de calcul d’une deuxième distance d’arrêt DA2 séparant le véhicule autonome 10
100 d’une position d’arrêt PA2 associée à l’arrêt prochain ARR. La distance DA2 est une distance curviligne correspondant à la longueur du segment de trajectoire délimité par la position courante du véhicule autonome 100 et par la position d’arrêt PA2. La précision de la distance DA2 est de l’ordre de la dizaine de centimètres, par exemple elle est inférieure à 20 centimètres, voire inférieure à 15 centimètres ou à 10 centimètres, voire elle peut être de l’ordre du centimètre.
En remarque, le deuxième moyen de détection n’utilise pas de cartographie haute définition.
L’ensemble de capteurs 6 fournit à tout instant la vitesse, l’accélération et le jerk du véhicule autonome 100.
Dans un mode de réalisation, le microprocesseur 31 permet d’exécuter un logiciel comprenant les modules suivants, qui collaborent entre eux :
- un module 311 de détection d’une signalétique d’arrêt par le premier moyen de détection, et de mise en oeuvre d’une première logique de ralentissement du véhicule autonome, qui collabore avec le premier système de détection 1 , le système de planification de trajectoire 4, et l’ensemble de capteurs 6, et
- un module 312 de détection d’une signalétique d’arrêt par le deuxième moyen de détection, et de mise en oeuvre d’une deuxième logique de ralentissement du véhicule autonome, qui collabore avec le deuxième système de détection 2, le système de planification de trajectoire 4 et l’ensemble de capteurs 6.
Le véhicule autonome 100, en particulier le système 10 de gestion automatisée de la vitesse longitudinale, comprend de préférence tous les éléments matériels et/ou logiciels configurés de sorte à mettre en oeuvre le procédé défini dans l’objet de l’invention ou le procédé décrit plus bas. 11
Un mode d’exécution du procédé de gestion est décrit ci-après en référence à la figure 2. Le procédé comprend deux étapes E1 et E2 qui s’exécutent successivement.
Dans la première étape E1 on détecte une signalétique d’arrêt grâce au premier moyen de détection 1 , puis on met en œuvre une première logique de ralentissement du véhicule autonome 100.
A un premier instant T1 , le premier moyen de détection 1 reçoit une information de position POS1 du véhicule autonome 100 provenant du GPS. La position POS1 permet de situer le véhicule autonome 100 sur la cartographie SD. En combinant les informations de planification de trajectoire, de position du véhicule et de cartographie SD, on recherche la présence d’une signalétique d’arrêt sur la portion d’itinéraire située à l’avant du véhicule autonome 100 et dans la portée du premier moyen de détection 1 . La signalétique d’arrêt la plus proche du véhicule autonome 100 sera détectée comme étant un arrêt prochain ARR du véhicule autonome 100. Le premier moyen de détection 1 détermine ainsi une première position PA1 de l’arrêt prochain ARR.
Ainsi, la première étape E1 comprend une détermination, à un premier instant T1 , d’une première position approximative de la signalétique d’arrêt, c’est-à-dire une détermination de la première position d’arrêt PA1.
On enchaîne ensuite sur la mise en œuvre d’une première logique de ralentissement.
Pour cela, on calcule à chaque instant t de réception d’une position GPS, la distance d’arrêt DA1 (t), qui est la distance curviligne séparant le véhicule autonome 100 de la position PA1 à l’instant t. 12
Dans un mode de réalisation préférentiel, la première logique de ralentissement comprend une comparaison de la distance d’arrêt DA1 (t) à un seuil maximal de distance DMAX afin de déterminer si le véhicule autonome est, à l’instant t, suffisamment proche de la position d’arrêt PA1 pour commencer à ralentir.
Le seuil DMAX peut avoir une valeur constante, par exemple 300 mètres. Alternativement, le seuil DMAX peut être une variable dépendant par exemple de la vitesse courante du véhicule autonome, cette dernière étant mesurée par l’ensemble de capteurs 6.
Le seuil de distance DMAX permet de décomposer la première logique de ralentissement selon deux phases,
- une phase d’anticipation du freinage, démarrant à l’instant T 1 de première détection de l’arrêt prochain ARR, et pendant laquelle la distance DA1 (t) entre le véhicule autonome 100 et l’arrêt prochain ARR est strictement supérieure à DMAX, et
- une phase de freinage pendant laquelle la distance DA1 (t) entre le véhicule autonome 100 et l’arrêt prochain ARR est inférieure ou égale à DMAX.
Différents modes de réalisation de la phase d’anticipation du freinage sont envisageables.
En premier lieu, durant la phase d’anticipation, le véhicule autonome 100 pourrait conserver la trajectoire initialement prévue par le système de planification de trajectoire 4. Autrement dit, le véhicule autonome 100 pourrait poursuivre sa route en direction de l’arrêt prochain ARR selon les courbes de vitesses, accélérations et jerks initialement déterminées par le système de planification de trajectoire 4, et ce jusqu’à ce qu’il arrive à une distance DMAX de l’arrêt prochain. 13
Dans un mode de réalisation alternatif, durant la phase d’anticipation, l’accélération du véhicule autonome ARR pourrait être bornée à un seuil maximal. Par exemple l’accélération pourrait être ramenée dans une plage de valeurs, dites valides, inférieures ou égales à 0 m/s2. Dans ce cas, la plage de valeurs valides serait transmise au système de planification de trajectoire 4 pour le calcul d’une nouvelle trajectoire mettant en oeuvre des accélérations conformes à la plage de valeurs valides.
D’autre modes de réalisations de la phase d’anticipation sont envisageables, par exemple la mise en oeuvre d’une rampe de décélération simulant un relâchement de la pédale d’accélérateur par un conducteur humain, le véhicule autonome 100 ralentissant simplement du fait d’un frein moteur.
Quel que soit le mode de réalisation de la phase d’anticipation, la distance DA1 (t) diminue progressivement jusqu’à devenir inférieure ou égale au seuil DMAX. Le véhicule autonome 100 entre alors dans la phase de freinage et/ou décélération de la première logique de ralentissement.
Dans la suite du document, la phase de freinage et/ou décélération est nommée « phase de freinage ».
La figure 3 comprend quatre graphes, G1 , G2, G3, G4 représentant l’évolution de la vitesse du véhicule autonome 100 en fonction de la distance d(t) qu’il a parcourue depuis l’instant T1 de détection d’un prochain arrêt ARR.
Les graphes G1 , G2 et G3 illustrent plus spécifiquement la mise en oeuvre de la première logique de ralentissement :
- le graphe G1 illustre le déroulement de la phase d’anticipation,
- le graphe G2 illustre la transition entre la phase d’anticipation et la phase de freinage de la première logique de ralentissement, et 14
- le graphe G3 illustre le déroulement de la phase de freinage de la première logique de ralentissement et la transition entre la première logique de ralentissement et la phase de freinage de la deuxième logique de ralentissement.
Par souci de clarté, les graphes G1 à G3 illustrent une situation où la position PA1 de l’arrêt prochain ARR n’évolue pas durant la mise en oeuvre de la première logique de ralentissement. Or il est possible que le traitement des données reçues du GPS fasse évoluer la position PA1 de l’arrêt prochain. Dans ce cas, les phases d’anticipation et de freinage sont redéfinies selon la première logique de ralentissement.
Dans les graphes G1 à G3, la ligne 500 située à l’abscisse DA1 matérialise un ligne d’arrivée du véhicule sur l’arrêt prochain ARR selon la position PA1 détectée par le premier moyen de détection 1. La ligne 400 située à l’abscisse d3 matérialise le début de la phase de freinage de la première logique de ralentissement, les lignes 400 et 500 étant distantes de DMAX.
Les courbes 11, 12 en trait fin représentent le profil de vitesse planifié pour le véhicule autonome 100, tandis que les courbes 15, 16 en trait gras représentent le profil de vitesse mis en oeuvre par le véhicule au fil de son déplacement. Ainsi les points MO à M3 représentés sur les graphes G1 à G3 matérialisent des points d’évolution de la vitesse du véhicule autonome 100 selon les courbes 15, 16.
Dans le graphe G1 , le point MO représente la vitesse du véhicule autonome 100 à l’instant T1 de détection de l’arrêt prochain ARR. Le point MO délimite le début de la phase d’anticipation du freinage. Le point M1 étant à une distance de l’arrêt prochain DA(t) strictement supérieure à DMAX, il se situe dans la phase d’anticipation du freinage. 15
Dans l’exemple illustré, la vitesse du véhicule autonome 100 est constante durant la phase d’anticipation. Comme cela été précédemment décrit, la vitesse pourrait toutefois varier durant la phase d’anticipation.
A un instant donné T12, le véhicule autonome a atteint un point M2 situé à la distance DMAX de la position PA1 de l’arrêt prochain. Le point M2, représenté dans le graphe G2, matérialise la transition entre la phase d’anticipation et la phase de freinage de la première logique de ralentissement. Le point M2 matérialise donc le point de départ d’un profil de vitesse 12 mis en œuvre dans la phase de freinage de la première logique de ralentissement.
Un mode de réalisation préférentiel du profil de vitesse 12 de la phase de freinage de la première logique de ralentissement est décrit ci-après en référence à la figure 4.
Le profil de vitesse 12 de la phase de freinage de la première logique de ralentissement répond préférentiellement aux critères suivants :
- le profil de vitesse 12 permet au véhicule autonome d’atteindre la position PA1 avec une vitesse sensiblement nulle, et/ou
- les profils de vitesse 11 et 12 présentent une continuité de vitesse et d’accélération au point M2, et/ou
- le profil de vitesse 12 met en œuvre des jerks dont la valeur absolue est inférieure à un premier seuil limite JMAX.
Dans un mode de réalisation préférentiel décrit ci-après en référence à la figure 4 et correspondant à la situation la plus fréquente où le véhicule autonome se dirige vers le point d’arrêt sans avoir besoin d’accélérer, le profil de vitesse 12 répond en outre aux critères suivants :
- le profil de vitesse 12 met en œuvre des accélérations négatives supérieures à un seuil limite AMIN, le seuil AMIN pouvant être considéré comme une décélération maximale en valeur absolue, et/ou 16
- le profil de vitesse 12 se compose de trois sous-phases consécutives, une sous-phase initiale 121 présentant un jerk J1 négatif constant, une sous-phase intermédiaire 122 présentant un jerk J2 nul, et une sous-phase finale 123 présentant un jerk J3 positif constant, et/ou - le jerk positif J3 de la sous-phase finale 123 est supérieur à la valeur absolue du jerk négatif J1 de la sous-phase initiale 121 .
Le premier seuil limite JMAX correspondant à une valeur de jerk maximale prédéterminée, pour atteindre une valeur d’accélération cible optimale à un instant donné. Cette valeur de jerk maximale est déterminée préalablement pour le profil de vitesse, une méthode permettant la détermination de la valeur de jerk maximale est par exemple décrite dans le document FR3104520B1 . Similairement, le seuil limite AMIN correspond à une valeur d’accélération minimale (ou de décélération maximale) prédéterminée.
Avantageusement, dans le mode de réalisation préférentiel, le profil de vitesse 12 valide l’ensemble de ces critères.
D’autres modes de réalisation du profil de vitesse 12 peuvent toutefois être mis en oeuvre dans le procédé de gestion selon l’invention.
Par exemple, lorsque le véhicule se déplace sur une côte où la décélération est forte,
- dans la sous-phase initiale 121 , l’accélération peut augmenter d’une première valeur AO très négative vers une deuxième valeur Ac négative et supérieure à la première valeur AO,
- puis, elle peut être constante dans la sous-phase intermédiaire 122, - puis, elle peut augmenter à nouveau vers une troisième valeur A3 dans la sous-phase finale 123.
Dans ce cas, le jerk J1 sera positif et du même signe que le jerk J3. 17
De même, dans un mode de réalisation alternatif du profil de vitesse 12, on pourrait mettre en oeuvre à l’issue de la sous-phase finale 123, une troisième valeur d’accélération négative A3 qui serait inférieure à la première valeur d’accélération AO du début de la sous-phase initiale 121. Dans ce cas, le jerk J3 sera négatif et de même signe que le jerk J1 .
Comme cela a déjà été précisé, la position de la première position d’arrêt peut évoluer selon les données issues du premier moyen de détection 1 , ce qui nécessitera de recalculer le profil de vitesse 12 en fonction d’une nouvelle position du véhicule autonome 100 relativement à une nouvelle position de l’arrêt prochain.
Le mode de réalisation préférentiel d’un profil de vitesse 12 à un instant t est donc décrit ci-après de façon générique en référence à la figure 4, entre une position donnée M du véhicule autonome 100 à l’instant t, le point M pouvant correspondre au point M2, et une position d’arrêt PA connue à l’instant t, la position d’arrêt pouvant correspondre à la première position d’arrêt PA1. La distance curviligne séparant les positions M et PA à l’instant t est nommée DREF.
Les graphes G5, G6 et G7 de la figure 4 représentent respectivement l’évolution temporelle du jerk, de l’accélération et de la vitesse du véhicule autonome selon le profil de vitesse 12, entre le point M (à l’instant T=0s) et la position d’arrêt PA.
Le profil de vitesse 12 est défini par un ensemble de paramètres représentés sur les graphes G5 à G7, dont
- des paramètres, dits fixes, qui sont déterminés par des contraintes de trajectoire au point M et à la position d’arrêt PA, et
- des paramètres, dits de calibrage, dont la valeur peut être modifiée de 18 sorte à définir une trajectoire entre le point M et la position PA qui respecte les seuils de confort relatifs au jerk et à l’accélération.
Les paramètres fixes et les paramètres de calibrage décrits ci-après permettent ensemble de définir le profil de vitesse 12 selon les trois sous- phases consécutives 121 , 122, 123 précédemment décrite.
Dans le mode de réalisation préférentiel, la sous-phase initiale 121 se déroule entre l’instant T=0s et un instant T=T’1 . Durant cette sous-phase,
- le jerk J1 est strictement négatif et constant,
- l’accélération est une fonction linéaire strictement décroissante du temps : elle évolue entre deux valeurs négatives AO (à t=0s) et Ac (à t=T’1 ),
- la vitesse est donc une fonction strictement décroissante du temps évoluant entre une valeur V0 (à T=0s) et une valeur V1 (à T=T’1).
Dans le mode de réalisation préférentiel, la sous-phase intermédiaire 122 se déroule entre l’instant T=T’1 et un instant T=T’2. Durant cette sous- phase,
- le jerk J2 est nul,
- l’accélération est donc une fonction constante du temps : elle est égale à la valeur Ac strictement négative entre les instants TΊ et T’2,
- la vitesse est donc une fonction linéaire strictement décroissante du temps évoluant entre la valeur V1 (à t=T’1 ) et une valeur V2 (à t=T’2).
Dans le mode de réalisation préférentiel, la sous-phase finale 123 se déroule entre l’instant T=T’2 et un instant T=T’3. Durant cette sous-phase,
- le jerk J3 est strictement positif et constant,
- l’accélération est donc une fonction linéaire strictement croissante du temps : temps évoluant entre la valeur négative Ac (à T=T’2) et une valeur négative A3 (à T=T’3),
- la vitesse est donc une fonction strictement décroissante du temps évoluant entre la valeur V2 (à t=T’2) et une valeur V3 (à t=T’3). 19
Les paramètres fixes du profil de vitesse 12 comprennent la vitesse V0 et l’accélération AO du véhicule à l’instant T=0s. La vitesse et l’accélération étant continues au point M, la vitesse V0 est égale à la vitesse du véhicule autonome 100 mesurée au point M, et l’accélération AO est égale à l’accélération du véhicule autonome 100 mesurée au point M.
Les paramètres fixes du profil de vitesse comprennent également la vitesse V3 et l’accélération A3 du véhicule à la position PA. Le véhicule autonome 100 devant s’arrêter à la position PA, les paramètres V3 et A3 sont des constantes très proches de 0. Leurs valeurs respectives peuvent être fixées lors du paramétrage du véhicule. Nous reviendrons plus loin dans ce document sur les valeurs V3 et A3. Les paramètres de calibrage du profil de vitesse 12 comprennent les paramètres définissant l’évolution temporelle du jerk, c’est-à-dire les valeurs de jerk J1 et J3 appliquées respectivement lors des sous-phases initiale 121 et finale 123. Dans la suite du document, on définit le facteur multiplicatif k tel que J3=k. J1 .
Les paramètres de calibrage du profil de vitesse 12 comprennent également la valeur d’accélération minimale Ac appliquée lors de la sous- phase intermédiaire 122. Les instants TΊ à T’3 seront définis à partir des paramètres de calibrage précédemment décrits pour le profil de vitesse 12.
Une méthode de calibrage du profil de vitesse 12 est décrite ci-après en référence à la figure 5.
La figure 5 représente un ordinogramme de cinq sous-étape C1 à C5 mettant en oeuvre la méthode de calibrage. 20
La méthode comprend une boucle d’itération sur les sous-étape C1 à C4. La boucle d’itération permet de déterminer une valeur pour chacun des paramètres de calibrage J1 et Ac qui permette au véhicule autonome 100 de parcourir la distance DREF le séparant de la position d’arrêt PA dans des conditions de jerk et d’accélération conformes aux critères de conforts.
Puis la sous-étape C5 détermine le profil de vitesse 12 à partir des valeurs déterminées pour les paramètres de calibration J1 , k et Ac.
En amont du premier calcul, on attribue une valeur initiale aux paramètres de calibrage. Par exemple, Ac = -2m/s2, J1 =-0,25m/s3 et k=-3. Les valeurs respectives des paramètres J1 et Ac sont amenées à évoluer lors des itérations sur les sous-étapes C1 à C4.
Dans une première sous-étape C1 on détermine le signe Sk du facteur multiplicatif k.
La formule Math 1 permet de déterminer le signe Sk en fonction des accélérations A0, A3 et Ac.
[Math 1] sk = sign((As - Ac). ( Ac - A0))
Le facteur multiplicatif k peut alors s’exprimer selon la formule Math2 [Math 2] k — sk. Kcanb où Kcaiib est la valeur absolue du facteur multiplicatif. 21
Ainsi, en fonction des accélérations AO, Ac et A3, la formule Mathl permet de déterminer le signe des jerks J1 et J3 de sorte à faire évoluer l’accélération selon les trois sous-phases consécutives 121 , 122 et 123 reliant les valeurs AO, Ac et A3.
Par ailleurs, la valeur de jerk J1 choisie doit permettre de mettre en oeuvre un profil de vitesse 12 qui,
- d’une part, prenne en compte les valeurs de vitesse V0 et V3 et les valeurs d’accélération AO, A3 et Ac, et, - d’autre part, évolue selon les trois sous-phases 121 , 122, 123 précédemment définies.
Pour cela, il est nécessaire que la valeur absolue de J1 soit inférieure ou égale à la valeur absolue d’un seuil Jnm, déterminé par la formule Math 3 :
[Math 3]
Si | J 11 est inférieur ou égal à |Jlim|, alors la valeur de J1 n’est pas modifiée dans la sous-étape C1 , sinon J1 prend la valeur de Jlim.
Dans une deuxième sous-étape C2 on exprime, selon les formules Math4, les durées respectives DTi et DT3 des sous-phases 121 et 123 en fonction des vitesses V0 et V3, des accélérations AO, A3 et Ac, et des jerks J1 et J3.
[Math4] 22
Les durées DTi et DT3 permettent ensuite de calculer, selon les formules Math5, les vitesses Vt et V2 qui sont respectivement les vitesses à l’instant T et à l’instant T'2. [Math5]
Enfin, on calcule la durée de la sous-phase 122 selon la formule Math6
[Math6]
A l’issue de la sous-étape C2, on a donc déterminé tous les paramètres correspondant à un profil de vitesse 12 candidat, établi à partir des paramètres fixes et d’une valeur initiale des paramètres de calibration Ac, J1 et k.
On peut ainsi calculer, dans la troisième sous-étape C3, la distance parcourue à partir du point M par le véhicule autonome 100 selon le profil de vitesse 12 candidat. On calcule alors, selon les formules Math7, une distance totale du profil XT correspondant à la somme des distances parcourues durant chacune des phases 121, 122 et 123. [Math7]
CT = C L1+ X7 2 + X 3 23
Dans la troisième sous-étape C4, on optimise les paramètres de calibration pour que la distance totale XT corresponde, avec une précision donnée, à la distance curviligne séparant le point M de la première position d’arrêt PA ; autrement dit, on modifie les paramètres de calibration pour que la distance XT soit égale à la distance DREF avec une précision donnée.
Un mode de réalisation du processus d’optimisation est décrit ci-après.
Dans une première sous-étape C41 , on recherche par dichotomie la valeur d’accélération Ac permettant d’obtenir une distance totale du profil XT qui soit égale, à un seuil de précision près, à la distance curviligne DREF séparant le point M de la position d’arrêt PA.
L’accélération Ac se situe sur un intervalle de valeurs borné par des critères de confort de conduite, notamment par la valeur minimale négative AMIN et la valeur 0. Si une valeur AOP de cet intervalle permet d’obtenir une distance totale du profil XT égale à DREF, alors un profil de vitesse 12 préférentiel est déterminé par les paramètres AOP, J1 et k.
Si l’on ne trouve pas de valeur AOP, on enchaîne sur une deuxième sous- étape C42. L’accélération Ac est alors fixée à la valeur AMIN, et on recherche une valeur de jerk optimale permettant d’obtenir une distance totale du profil XT égale à DREF.
Le jerk J1 se situe sur un intervalle de valeurs borné par des critères de confort de conduite, notamment par la valeur minimale négative JMIN et la valeur 0. Si une valeur JOP de cet intervalle permet d’obtenir une distance 24 totale du profil XT égale à DREF, alors un profil de vitesse 12 dit alternatif est déterminé par les paramètres AMIN, JOP et k.
Si l’on ne trouve pas de valeur JOP, alors on enchaîne sur une troisième sous-étape C43 consistant à réaliser un profil de vitesse 12 dit dégradé en imposant Ac=AMIN et |J1 |=JMAX. Dans ce cas, la distance du profil XT sera supérieure à DMAX. Mais c’est le profil le plus court réalisable en respectant les contraintes d’accélérations et de jerk.
L’optimisation peut nécessiter un rebouclage sur l’étape C1 (rebouclage conditionnel illustré par un losange entre les étapes C4 et C5).
A l’issue de la sous-étape C4 d’optimisation, la valeur des paramètres de calibrage est déterminée.
On enchaîne ensuite sur une sous-étape C5 de calcul du profil de vitesse 12 déterminé par les paramètres de calibrage.
En remarque, le profil de vitesse 1 ainsi calculé permet d’avoir un jerk d’entrée et de sortie différents, ainsi qu’une accélération initiale et finale non nulles.
Le profil 12 ainsi calculé permet au véhicule autonome 100 de mettre en oeuvre un ralentissement confortable pour les usagers pour s’arrêter à la position PA1 déterminée par le premier moyen de détection 1 .
Le véhicule autonome 100 se rapproche donc progressivement d’une première position précise PA1 de l’arrêt prochain ARR selon le profil de vitesse 12 mettant en oeuvre un ralentissement selon la première logique de ralentissement. 25
A un instant T2, l’arrêt prochain ARR entre dans la limite de portée du deuxième moyen de détection 2. On enchaîne alors sur la deuxième étape E2.
Dans l’étape E2, on détermine une deuxième position précise PA2 de l’arrêt prochain ARR puis on met en oeuvre une deuxième logique de ralentissement du véhicule autonome 100.
Pour mettre en oeuvre la deuxième logique de ralentissement, le deuxième moyen de détection 2 calcule une distance d’arrêt DA2(T2) séparant le véhicule autonome 100 de la position d’arrêt précise PA2 à l’instant T2 de détection du prochain arrêt par le deuxième moyen de détection 2.
Le point M3 représenté par le graphe G3 de la figure 3 matérialise le point de transition entre la première logique de ralentissement, et la deuxième logique de ralentissement. Autrement dit, au point M3 se situe à la fois à une distance DA1 (T2) de la position approximative PA1 , et à une distance DA2(T2) du deuxième point d’arrêt.
Dans les graphes G3 et G4, la ligne 600 matérialise une ligne d’arrivée du véhicule sur l’arrêt prochain ARR selon la position PA2 détectée par le deuxième moyen de détection 2.
L’écart de distance ADA entre les lignes 500 et 600 matérialise l’erreur sur l’estimation de la position de l’arrêt prochain ARR induite par le manque de précision du premier moyen de détection 1 .
La ligne 700 matérialise le début de la mise en oeuvre de la deuxième logique de ralentissement, les lignes 600 et 700 étant distantes de DA2(T2). 26
La courbe 22 en trait fin représente le profil de vitesse planifié pour le véhicule autonome 100 lors de l’étape E2, tandis que la courbe 26 en trait gras représente le profil de vitesse mis en œuvre par le véhicule au fil de son déplacement. Ainsi les points M3 et M4 représentés sur les graphes G3 et G4 matérialisent des points d’évolution de la vitesse du véhicule autonome 100 selon la courbe 22.
Dans le mode de réalisation décrit, la deuxième logique de ralentissement est constituée d’une phase ou plusieurs phases de freinage 22 déterminées par la même méthode de calcul que la phase de freinage 12 de la première logique de ralentissement.
Dans ce mode de réalisation, le profil de vitesse 22 de la phase de freinage selon la deuxième logique de ralentissement répond aux critères suivants :
- le profil de vitesse 22 permet au véhicule autonome d’atteindre la position PA2 avec une vitesse sensiblement nulle, et/ou
- les profils de vitesse 12 et 22 présentent une continuité de vitesse et d’accélération au point M3, et/ou
- le profil de vitesse 22 met en œuvre des jerks dont la valeur absolue est inférieure à un premier seuil limite JMAX
Dans un mode de réalisation préférentiel -décrit ci-après en référence à la figure 6 et correspondant à la situation la plus fréquente où le véhicule autonome se dirige vers le point d’arrêt sans avoir besoin d’accélérer-, le profil de vitesse 22 répond en outre aux critères suivants :
- le profil de vitesse 22 met en œuvre des accélérations négatives supérieures à un seuil limite AMIN, le seuil AMIN pouvant être considéré comme une décélération maximale en valeur absolue, et/ou
- le profil de vitesse 22 se compose de trois sous-phases consécutives, une sous-phase initiale 221 présentant un jerk J’1 négatif constant, une sous-phase intermédiaire 222 présentant un jerk J’2 nul, et une sous- phase finale 223 présentant un jerk J’3 positif constant, et/ou 27
- le jerk positif J’3 de la sous-phase finale 223 est supérieur à la valeur absolue du jerk négatif J’1 de la sous-phase initiale 221 .
Avantageusement, dans le mode de réalisation préférentiel, le profil de vitesse 22 valide l’ensemble de ces critères.
D’autres modes de réalisation du profil de vitesse 22, non décrits dans ce document, sont toutefois pris en compte dans le procédé de gestion selon l’invention.
Par exemple, lorsque le véhicule se déplace sur une côte où la décélération négative est forte,
- dans la sous-phase initiale 221 l’accélération peut augmenter d’une première valeur A’O très négative vers une deuxième valeur A’c négative et supérieure à la première valeur A’O,
- puis elle peut être constante dans la sous-phase intermédiaire 222,
- puis elle peut augmenter à nouveau vers une troisième valeur A’3 dans la sous-phase finale 223.
Dans ce cas, le jerk J’1 sera positif et du même signe que le jerk J’3.
De même, dans un mode de réalisation alternatif du profil de vitesse 22, on pourrait mettre en oeuvre à l’issue de la sous-phase finale 223, une troisième valeur d’accélération négative A’3 qui serait inférieure à la première valeur d’accélération A’O du début de la sous-phase initiale 221 . Dans ce cas, le jerk J’3 serait négatif et de même signe que le jerk J’1 .
La position de la deuxième position d’arrêt peut évoluer selon les données issues du deuxième moyen de détection 2, ce qui nécessitera de recalculer le profil de vitesse 22 en fonction d’une nouvelle position du véhicule autonome 100 relativement à une nouvelle position de l’arrêt prochain. 28
Le mode de réalisation préférentiel d’un profil de vitesse 22 à un instant t est donc décrit ci-après de façon générique en référence à la figure 6, entre une position donnée M du véhicule autonome 100 à l’instant t, le point M pouvant correspondre au point M3, et une position d’arrêt PA connue à l’instant t, la position d’arrêt pouvant correspondre à la deuxième position d’arrêt PA2. La distance curviligne séparant les positions M et PA à l’instant t est nommée DREF.
Les graphes G8, G9 et G10 de la figure 6 représentent respectivement l’évolution temporelle du jerk, de l’accélération et de la vitesse du véhicule autonome selon le profil de vitesse 22, entre le point M (à l’instant T=0s) et la position d’arrêt PA.
Le profil de vitesse 22 est défini par un ensemble de paramètres représentés sur les graphes G8 à G10, dont
- des paramètres, dits fixes, qui sont déterminés par des contraintes de trajectoire au point M et à a position d’arrêt PA, et
- des paramètres, dits de calibrage, dont la valeur peut être modifiée de sorte à définir une trajectoire entre le point M et la position PA qui respecte les seuils de confort relatifs au jerk et à l’accélération.
Les paramètres fixes et les paramètres de calibrage décrits ci-après permettent ensemble de définir le profil de vitesse 22 selon les trois sous- phases consécutives 221 , 222, 223 précédemment décrite.
Dans le mode de réalisation préférentiel, la sous-phase initiale 221 se déroule entre les instants T=0s et T=T”1 . Durant cette sous-phase,
- le jerk J’1 est strictement négatif et constant,
- l’accélération est une fonction linéaire strictement décroissante du temps : elle évolue entre deux valeurs négatives A’0 (à t=0s) et A’c (à t=T”1 ), 29
- la vitesse est donc une fonction strictement décroissante du temps évoluant entre une valeur V’O (à T=0s) et une valeur V’1 (à T=T”1).
Dans le mode de réalisation préférentiel, la sous-phase intermédiaire 222 se déroule entre l’instant T=T”1 et un instant T=T”2. Durant cette sous- phase,
- le jerk J’2 est nul,
- l’accélération est donc une fonction constante du temps : elle est égale à la valeur A’c strictement négative entre les instants T”1 et T”2,
- la vitesse est donc une fonction linéaire strictement décroissante du temps évoluant entre la valeur V’1 (à t=T”1) et une valeur V’2 (à t=T”2).
Dans le mode de réalisation préférentiel , la sous-phase finale 222 se déroule entre l’instant T=T”2 et un instant T=T”3. Durant cette sous-phase,
- le jerk J’3 est strictement positif et constant,
- l’accélération est donc une fonction linéaire strictement croissante du temps évoluant entre la valeur négative A’c (à T=T”2) et une valeur négative A’3 (à T=T”3),
- la vitesse est donc une fonction strictement décroissante du temps évoluant entre la valeur V’2 (à t=T”2) et une valeur V’3 (à t=T”3).
Les paramètres fixes du profil de vitesse 22 comprennent la vitesse V’O et l’accélération AΌ du véhicule à l’instant T=0s. La vitesse et l’accélération étant continues au point M, la vitesse V’O est égale à la vitesse du véhicule autonome 100 mesurée au point M, et l’accélération AΌ est égale à l’accélération du véhicule autonome 100 mesurée au point M.
Les paramètres fixes du profil de vitesse comprennent également la vitesse V’3 et l’accélération A’3 du véhicule à la position PA. Le véhicule autonome 100 devant s’arrêter à la position PA, les paramètres V’3 et A’3 sont des constantes très proches de 0. Leurs valeurs respectives peuvent 30 être fixées lors du paramétrage du véhicule. Nous reviendrons plus loin dans ce document sur les valeurs V’3 et A’3.
Les paramètres de calibrage du profil de vitesse 22 comprennent les paramètres définissant l’évolution temporelle du jerk, c’est-à-dire les valeurs de jerk J’1 et J’3 appliquées respectivement lors des sous-phases initiale 221 et finale 223.
Les paramètres de calibrage du profil de vitesse 22 comprennent également la valeur d’accélération minimale A’c appliquée lors de la sous- phase intermédiaire 222.
Les instants T”1 à T”3 seront définis à partir des paramètres de calibrage précédemment décrits pour le profil de vitesse 22.
La méthode appliquée pour calibrer le profil de vitesse 22 est semblable à la méthode décrite en référence à la figure 5 pour le calibrage du profil de vitesse 12 de la première logique de ralentissement.
A l’issue de l’étape de calibrage, on obtient un profil de vitesse 22 permettant au véhicule autonome 100 de mettre en œuvre un ralentissement confortable pour les usagers et de s’arrêter à la position PA2 déterminée par le deuxième moyen de détection 2.
Comme l’illustre le graphe G4 de la figure 3, notamment par le point M4, le véhicule autonome 100 se rapproche donc progressivement de la position précise PA2 de l’arrêt prochain ARR selon le profil de vitesse 22 mettant en œuvre un ralentissement selon la deuxième logique de ralentissement.
Ainsi, le véhicule autonome 100 est d’abord commandé selon au moins un profil de vitesse 12, mettant en œuvre la première logique de 31 ralentissement, pour atteindre la première position approximative d’arrêt PA1 avec une vitesse sensiblement nulle V3.
Toutefois l’au moins un profil de vitesse 12 n’a pas vocation à être suivi jusqu’à la position PA1. En effet, avant d’atteindre la première position d’arrêt PA1, le véhicule autonome 100 enchaîne sur au moins un profil de vitesse 22 mettant en oeuvre la deuxième logique de ralentissement, l’au moins un profil de vitesse 22 lui permettant d’atteindre la deuxième position précise d’arrêt PA2 avec une vitesse sensiblement nulle V’3.
Le choix d’attribuer une valeur non nulle à V3 puis V’3 se justifie par le fait que, dans certains modes de réalisation de l’invention, l’ensemble de capteurs 6, notamment le capteur de vitesse, mesurant la valeur courante de la vitesse du véhicule autonome, ne permet pas de mesurer les vitesses très faibles, par exemple les vitesses inférieures à 1 km/h environ, soit 0.3m/s.
Une solution consiste à déléguer la gestion finale de l’arrêt à un module complémentaire qui mettra en oeuvre une rampe de ralentissement en boucle ouverte sur les dernières dizaines de centimètres du profil de vitesse.
En complément ou alternativement, le profil de vitesse 22 mis en oeuvre dans la deuxième logique de ralentissement pourrait être défini de sorte que le véhicule atteigne une position située à une très courte distance en amont de la position d’arrêt PA2, par exemple 50cm, à très faible vitesse (par exemple 1km/h) et avec une décélération modérée (par exemple 1m/s2). Les derniers centimètres de la trajectoire s’effectueraient alors selon une rampe de ralentissement en boucle ouverte. 32
Au total, l’invention associe deux logiques de ralentissement complémentaires :
- une première logique de ralentissement qui permet d’anticiper la mise en oeuvre du freinage en vue d’un arrêt du véhicule autonome 100 à une position déterminée par un panneau signalétique, puis
- une deuxième logique de ralentissement qui permet de préciser la mise en oeuvre du freinage pour immobiliser le véhicule autonome 100 à la position déterminée par le panneau signalétique.
La première logique de ralentissement nécessite un premier moyen de détection dont la portée est préférentiellement d’au moins une ou plusieurs centaines de mètres, et dont la précision peut être relativement faible, par exemple de l’ordre de quelques mètres. Le premier moyen de détection peut être une localisation GPS sur une carte standard.
La deuxième logique de détection nécessite un deuxième moyen de détection dont la précision est élevée, par exemple présentant une marge d’erreur inférieure à quelques dizaines de centimètres, voire inférieure à une dizaine de centimètres, voire inférieure à un centimètre, et dont la portée peut être relativement faible, par exemple de l’ordre de quelques dizaines de mètres. Le deuxième moyen de détection peut être une caméra frontale. L’utilisation de ce deuxième moyen de détection en combinaison avec le premier moyen de détection permet d’atteindre l’arrêt avec une très grande précision (de l’ordre du centimètre ou d’une dizaine de centimètre relativement à la signalétique d’arrêt). En effet, l’utilisation seule du premier moyen de détection ne permettrait qu’un arrêt avec une précision de l’ordre de quelques mètres, ce qui est largement insuffisant et pourrait s’avérer dangereux lors de l’arrêt du véhicule à un croisement. Par ailleurs, le deuxième moyen de détection ayant une portée très faible, il ne permettrait pas à lui seul d’assurer l’arrêt du véhicule lorsque ce dernier se déplace à des vitesse élevée (par exemple 80km/h sur une route départementale en France). 33
Ainsi, en combinant la première et la deuxième logique de ralentissement, l’invention permet d’immobiliser le véhicule autonome 100 à une position déterminée par un panneau signalétique, d’une part en offrant des prestations élevées de confort et de précision de freinage et d’autre part en utilisant des moyens de détection couramment installés sur les véhicules autonomes. La première logique de ralentissement permettant d’arriver à proximité de la position déterminée par le panneau signalétique avec une vitesse suffisamment faible pour que la deuxième logique de ralentissement puisse assurer l’arrêt complet du véhicule avec une précision suffisante pour assurer la sécurité.

Claims

34 REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome (100), le véhicule autonome circulant sur une voie de circulation comprenant une signalétique d’arrêt située à l’avant du véhicule autonome, le véhicule autonome étant équipé d’un premier moyen de détection (1) d’une première portée (P1) et d’un deuxième moyen de détection (2) d’une deuxième portée (P2), la première portée (P1) étant supérieure à la deuxième portée (P2), caractérisé en ce qu’il comprend une première étape (E1 ) de détection de la signalétique d’arrêt par le premier moyen de détection (1), et de mise en oeuvre d’une première logique de ralentissement du véhicule autonome, une deuxième étape (E2) de détection de la signalétique d’arrêt par le deuxième moyen de détection (2), et de mise en oeuvre d’une deuxième logique de ralentissement du véhicule autonome, en ce que la première et la deuxième logique de ralentissement mettent en oeuvre des jerks dont la valeur absolue est inférieure à un premier seuil limite (JMAX), et en ce que la deuxième logique de ralentissement commande l’arrêt du véhicule autonome avec une précision de l’ordre du centimètre relativement à la signalétique d’arrêt, ou de l’ordre d’une dizaine de centimètres relativement à la signalétique d’arrêt, ou de l’ordre de plusieurs dizaines de centimètres relativement à la signalétique d’arrêt.
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première et la deuxième logique de ralentissement mettent en oeuvre des accélérations négatives supérieures à un deuxième seuil limite (AMIN). 35
3. Procédé de gestion selon l’une des revendications, caractérisé en ce que la première étape (E1) comprend une détermination, à un premier instant (T1), d’une première position approximative (PA1) de la signalétique d’arrêt, et la deuxième étape (E2) de détermination comprend une détermination, à un deuxième instant (T2), d’une deuxième position précise (PA2) de la signalétique d’arrêt, le deuxième instant (T2) étant strictement postérieur au premier instant (T1).
4. Procédé de gestion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première logique de ralentissement initie une première phase de décélération (12) lorsque le véhicule arrive à une distance donnée (DMAX) de la première position approximative (PA1) de la signalétique d’arrêt (ARR).
5. Procédé de gestion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième logique de ralentissement démarre une deuxième phase de décélération au deuxième instant (T2), et en ce que la deuxième phase de décélération présente une continuité de vitesse et d’accélération avec la première phase de décélération.
6. Procédé de gestion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que,
- la valeur absolue du jerk à la fin de la première phase de décélération est supérieure à la valeur absolue du jerk au début de la première phase de décélération, et/ou
- la valeur absolue du jerk à la fin de la deuxième phase de décélération est supérieure à la valeur absolue du jerk au début de la deuxième phase de décélération.
7. Procédé de gestion selon l’une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que, 36
- la première phase de décélération se compose de trois sous-phases consécutives, une première sous-phase initiale présentant un premier jerk constant non nul (J1 ), une première sous-phase intermédiaire présentant un jerk nul, et une première sous-phase finale présentant un deuxième jerk constant non nul (J3), et/ou
- la deuxième phase de décélération se compose de trois sous- phases consécutives, une deuxième sous-phase initiale présentant un troisième jerk constant non nul (J’1 ), une deuxième sous-phase intermédiaire présentant un jerk nul, et une deuxième sous-phase finale présentant un quatrième jerk constant non nul (J’3).
Procédé de gestion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que
- le deuxième jerk (J3) est le produit du premier jerk (J1) par un premier facteur multiplicatif (k), notamment un premier facteur multiplicatif (k) dont le signe est le signe du produit entre, d’une part, la différence entre une première accélération (A3) de la fin de la première sous-phase finale et une deuxième accélération (Ac) de la première sous-phase intermédiaire, et, d’autre part, la différence entre la deuxième accélération (Ac) et une troisième accélération (AO) du début de la première sous-phase initiale, et/ou en ce que
- le quatrième jerk (J’3) est le produit du troisième jerk (J’1 ) par un deuxième facteur multiplicatif, notamment un deuxième facteur multiplicatif dont le signe est le signe du produit entre, d’une part, la différence entre une quatrième accélération (A’3) de la fin de la deuxième sous-phase finale et une cinquième accélération (A’c) de la deuxième sous-phase intermédiaire, et, d’autre part, la différence entre la cinquième accélération (A’c) et une sixième accélération (AΌ) du début de la deuxième sous-phase initiale. 37 Dispositif (10) de gestion de la vitesse longitudinale d’un véhicule autonome (100), le véhicule autonome étant équipé d’un actionneur de freins (5), le dispositif comprenant des éléments (1 , 2, 3, 4, 31 , 32, 33, 311, 312) matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 8, notamment des éléments matériels (1 , 2, 3, 4, 31 , 32, 33) et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes, et/ou le dispositif comprenant des moyens de mettre en oeuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes. Véhicule autonome (100) comprenant un dispositif (10) de gestion de la vitesse longitudinale selon la revendication précédente.
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