FR2780696A1 - Systeme de guidage automatique de vehicule automobile avec module de reprise en main volontaire - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de guidage automatique embarqué de véhicule automobile, comprenant un module de Reprise En Main Volontaire REMV (7), réalisant le diagnostic des actions volontaires du conducteur à partir de l'angle du volant et de la consigne d'angle volant, et délivrant à un superviseur (21), auquel il est associé, une variable binaire (DE) de Détection d'une Reprise En Main Volontaire pour que ledit superviseur commande le maintien ou l'interruption du guidage automatique du véhicule. La détection d'une action volontaire du conducteur en vue de reprendre en main le guidage du véhicule commande la désactivation effective du guidage automatique par le superviseur.

Description

8YSTEE DE GUIDAGE AUTOMATIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE

AVEC MODULE DE REPRISE EN MAIN VOLONTAIRE

La présente invention concerne un système de guidage automatique de véhicule automobile, de type transport en commun notamment, associé à un module de reprise en main volontaire destiné à diagnostiquer les actions du conducteur et à détecter si le conducteur veut reprendre en main son véhicule. Ce module permet au conducteur de désactiver le guidage automatique à tout moment. En effet, l'objectif principal d'un système de guidage automatique est de libérer le conducteur du véhicule, tel un bus, d'une manoeuvre contraignante consistant à arrêter son véhicule le plus près et le plus parallèlement possible du quai pour le confort des passagers, afin qu'il soit plus disponible pour apprécier l'environnement du bus, soit le nombre de personnes sur le quai ou la densité de la circulation à l'approche du quai. Cependant, pour réaliser des accostages systématiques en toute sécurité, le conducteur doit rester maître de son véhicule afin de pouvoir diriger lui-même le bus le long de la

trajectoire qu'il choisit à tout moment.

Pour reprendre le contrôle manuel de son autobus et donc désactiver le système, le conducteur peut, soit effectuer un changement de cap par rapport à la trajectoire proposée, soit dépasser la vitesse limite admise par le système, soit désactiver directement ce dernier par un interrupteur. Cependant, en situation d'urgence, il est difficilement imaginable que le conducteur ait le réflexe d'actionner un tel interrupteur ou qu'il enfonce la pédale d'accélérateur

pour dépasser la vitesse limite.

Pour des raisons de sécurité, afin d'éviter un obstacle devant le bus ou devant le quai par exemple, ou de ne pas accoster si aucun passager intérieur ou extérieur au bus ne le demande, le conducteur doit décider de la conduite de son véhicule sans avoir à accomplir d'action supplémentaire pour désactiver le système de guidage automatique. A cet effet, le système doit distinguer les actions volontaires du conducteur des actions involontaires provenant de mains lourdes sur le volant, du stress ou d'un accompagnement du volant, pour ne pas rendre la main au conducteur de manière intempestive ni maintenir l'accostage automatique si le

conducteur veut diriger lui-même son véhicule.

Une solution actuelle est proposée dans le brevet allemand DE 1 950 7957 Cl de DAIMLER BENZ, qui décrit un système empêchant les sorties de voie involontaires d'un véhicule grâce à l'émission d'un signal sonore. Un mode de maintien dans la voie, par contrôle latéral, est proposé pour assurer la régulation de la position latérale du véhicule. Ce mode est inhibé par la détection d'une action du conducteur sur le volant par un couple-mètre, ou sur la pédale du frein par un

capteur d'effort pédale.

L'inconvénient réside dans le fait que les informations recueillies, c'est-à-dire le couple au volant et l'effort sur la pédale, sont utilisées pour déterminer s'il y a action ou non du conducteur sur le volant ou sur le frein respectivement, et non pas pour distinguer les actions volontaires et les actions involontaires,

voire erratiques, du conducteur.

Le but de l'invention est de résoudre ces inconvénients en proposant un système de guidage automatique de véhicule associé à un module de diagnostic des actions du conducteur, qui soit capable de détecter et d'analyser en temps réel les intentions du conducteur, pour arrêter le guidage automatique et redonner la main au conducteur ou pour poursuivre son action en toute sécurité. Pour cela, le système doit détecter le plus rapidement possible les actions volontaires du conducteur d'une part, et délivrer un diagnostic simple et précis du

type d'actions d'autre part.

L'objet de l'invention est un système de guidage automatique embarqué de véhicule automobile, comprenant un dispositif de détection d'un marquage codé réalisé sur la chaussée, constitué d'une caméra, associée à une unité de traitement électronique de l'image, un dispositif électronique générateur d'une trajectoire de consigne et un dispositif d'asservissement d'angle par rapport à la trajectoire de consigne délivrant une consigne d'angle volant à un actionneur d'entraînement de la colonne de direction en vue de suivre ladite trajectoire à partir de l'angle instantané du volant, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un module de Reprise En Main Volontaire REMV, réalisant le diagnostic des actions volontaires du conducteur à partir de l'angle du volant et de la consigne d'angle volant, et délivrant à un superviseur, auquel il est associé, une variable binaire de Détection d'une Reprise En Main Volontaire pour que ledit superviseur délivre à son tour une variable binaire de commande au dispositif d'asservissement pour maintenir ou interrompre le guidage automatique du véhicule et en ce que la détection d'une action volontaire du conducteur en vue de reprendre en main le guidage du véhicule commande la désactivation effective du guidage

automatique par le superviseur.

Selon une autre caractéristique, l'invention est un système de guidage automatique embarqué de véhicule automobile, comprenant un dispositif de détection d'un marquage codé réalisé sur la chaussée, constitué d'une caméra, associée à une unité de traitement électronique de l'image, un dispositif électronique générateur d'une trajectoire de consigne et un dispositif d'asservissement d'angle par rapport à la trajectoire de consigne délivrant une consigne d'angle volant à un actionneur d'entraînement de la colonne de direction en vue de suivre ladite trajectoire à partir de l'angle instantanné du volant, et un capteur du couple appliqué par le conducteur sur le volant, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un module de Reprise En Main Volontaire REMV, réalisant le diagnostic des actions volontaires du conducteur à partir de l'angle du volant, de la consigne d'angle volant et du couple appliqué sur le volant, et délivrant à un superviseur auquel il est associé une variable binaire de Détection d'une Reprise En Main Volontaire pour que ledit superviseur délivre à son tour une variable binaire de commande au dispositif d'asservissement pour maintenir ou interrompre le guidage automatique du véhicule et en ce qu'une action volontaire du conducteur de reprise en main du guidage du véhicule par le conducteur ayant été détectée, le module REMV décide de désactiver

effectivement le guidage automatique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

apparaîtront à la lecture de la description d'un

système de guidage automatique avec module de détection et de diagnostic des actions du conducteur, illustrée par les figures suivantes qui sont: la figure 1: un schéma synoptique du système de guidage automatique selon l'invention; - les figures 2 à 5: quatre exemples de classes d'actions du conducteur; - la figure 6: un schéma fonctionnel d'un module de reprise en main selon l'invention; - la figure 7: un exemple de variation de l'angle volant dans le temps; - les figures 8, 15, 19, 22: les différentes architectures du module de Reprise En Main Volontaire selon l'invention; les figures 9 à 12, 16 à 18, 20, 21, 23 à 27: des exemples de qualifications linguistiques de variables floues; - les figures 13 et 14: des exemples de nappes de contrôle. Un système de guidage automatique embarqué, notamment en phase d'accostage d'un autobus, tel que décrit dans la demande de brevet français N 96 10789, au nom de RENAULT VEHICULES INDUSTRIELS, comprend un dispositif de détection d'un marquage codé réalisé sur la chaussée le long de la station routière o s'arrête le bus, constitué d'une caméra 2 embarquée, associée à une unité 3 de traitement électronique de l'image, un dispositif 4 électronique générateur d'une trajectoire de consigne en fonction de la vitesse du véhicule et de l'angle de braquage des roues directrices notamment et un dispositif 20 d'asservissement d'angle par rapport à la trajectoire de consigne. La colonne de direction 5 du véhicule est équipée d'un moteur électrique pas à pas 6 d'entraînement, commandé par le dispositif d'asservissement qui délivre une consigne d'angle

volant CA.

Le système selon l'invention, comme le montre le schéma synoptique de la figure 1, comprend de plus un module de Reprise En Main Volontaire REMV 7, dont le rôle est de détecter le plus rapidement possible les actions volontaires du conducteur et de diagnostiquer le plus sûrement possible le type d'actions, ce qui exige plusieurs confirmations. Dès qu'une action volontaire du conducteur de reprise en main du guidage du véhicule est détectée, le module REMV envoie une information de détection à un superviseur 21 qui prend une décision irrévocable de désactiver effectivement le guidage automatique, le module comme le système de guidage en entier étant alors inhibés. Un guidage automatique interrompu pour une raison quelconque, soit selon une intention du conducteur, soit après une panne, ne doit

pas se remettre en action pendant le même arrêt.

Pour des raisons économiques, le nombre de capteurs doit être limité, ce qui oblige à un choix judicieux des informations intéressantes utilisées pour la

caractérisation des actions du conducteur.

Selon une autre caractéristique, le système d'accostage automatique fonctionne à au moins 50 Hz, c'est-à-dire qu'il fournit une décision toutes les 0,02 seconde, réalisant donc un procédé & dynamique rapide pour des

raisons de sécurité du véhicule.

Comme le montre le synoptique de la figure 1, le module REMV fonctionne en parallèle avec le dispositif d'asservissement de trajectoire 20. A partir de plusieurs entrées, comme l'angle A du volant, la consigne CA d'angle du volant délivrée par le dispositif d'asservissement et, selon une variante particulière, le couple C appliqué par le conducteur sur le volant, le module REMV 7 réalise le diagnostic de l'action du conducteur et renvoie au superviseur une information de détection des actions du conducteur. Le superviseur renvoie au dispositif d'asservissement une variable binaire qui autorise ou non la poursuite de l'accostage automatique. Le module se base sur une caractérisation heuristique des actions du conducteur

grâce à l'emploi de règles qualitatives floues.

Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les actions du conducteur sont répertoriées selon sept classes représentant ses actions vis-à-vis du système d'accostage automatique, à partir d'une analyse ergonomique des chauffeurs en situation d'accostage au

travers d'enregistrements vidéo et de verbalisations.

Ces sept classes floues sont dénommées de la façon suivante: - RNI (Rétention Nulle ou Involontaire): aucune action n'est exercée par le conducteur sur le volant, ou bien, sans gêner l'accostage automatique, le conducteur provoque un certain retard dans l'application de la consigne, par exemple en ayant des mains lourdes sur le volant, en accompagnant le volant, ou en faisant preuve de stress ou de méfiance envers le système; CVD (Coup de Volant à Droite) et CVG (Coup de Volant à Gauche): le conducteur change brusquement de direction, pour éviter un obstacle par exemple, comme l'indiquent les deux flèches sur la figure 2; - RVD (Rétention Volontaire Droite): le conducteur décide de diriger le véhicule sur la droite sans donner de coup de volant brusque à droite, selon la flèche de la figure 3; - RVG (Rétention Volontaire Gauche): cette action se situe entre le coup de volant à gauche et la rétention au milieu. Le conducteur tourne légèrement le volant pour diriger le bus vers la gauche, selon la flèche de la figure 4. Cela peut correspondre au cas o le conducteur ne désire pas s'arrêter alors qu'il est en phase d'accostage et se remet en milieu de voie; - RMD (Rétention Milieu Droite): le conducteur bloque le volant et le véhicule se trouve vers la droite du marquage de guidage, comme l'indique les deux flèches de droite de la figure 5; - RMG (Rétention Milieu Gauche): le conducteur bloque le volant et le véhicule se trouve vers la gauche du marquage de guidage, selon les deux flèches de gauche

de la figure 5.

Les deux dernières classes caractérisent les actions o le conducteur bloque le volant et maintient son cap, quels que soient sa position ou son angle de lacet, sans signifier nécessairement que le bus est au milieu de la voie. Le conducteur ne veut pas accoster par

exemple et décide de poursuivre sa route normalement.

Comme le montre le schéma fonctionnel d'un module de Reprise En Main Volontaire de la figure 6, ce module reçoit en entrée l'angle A du volant, la consigne d'angle CA du volant calculée et éventuellement le

couple C appliqué par le conducteur sur le volant.

Il comporte un premier étage de prétraitement électronique 8 qui consiste à filtrer ces données d'entrée par un filtrage du deuxième ordre, puis à calculer les valeurs numériques des variables d'entrée du module flou, qui sont: - l'Ecart d'angle E: obtenu à partir de la différence entre l'angle du volant et la consigne d'angle calculée, à chaque instant; - la Variation d'Ecart d'angle VE: obtenue par dérivation par schéma de différences finies à 4 valeurs; - le Couple C: délivré par un capteur de couple fixé directement sur la colonne de direction; - la Variation du Couple VC: obtenue par dérivation par schéma de différences à 4 valeurs; l'Etendue d'Angle volant EA: représentant l'amplitude de l'angle volant sur plusieurs intervalles de temps d'échantillonnage, 10 par exemple, comme le

montre la figure 7.

Le module de Reprise en Main Volontaire 7 comprend un second étage 9 de fuzzification des variables obtenues en sortie du prétraitement électronique 8 et d'inférence des règles floues, qui délivre des

conclusions floues partielles 10.

Un troisième étage d'agrégation et de défuzzification 11 des conclusions floues partielles 10 du système délivre un Indice de Volonté IV représentatif du

caractère volontaire de l'action détectée.

Le but du module REMV 7 étant de délivrer une information de détection au superviseur qui émet une variable binaire CO de commande de la poursuite du guidage automatique du véhicule, en vue de son autorisation ou de son interdiction, le module comporte un quatrième étage de comparaison 13 de la valeur absolue de l'Indice de Volonté à un seuil Sd de détection, par exemple égal & 0,5, au delà duquel on considère qu'il y a une action volontaire du conducteur. Pour assurer la fiabilité de cette détection, le module comporte un étage supplémentaire 14 de comptage d'un nombre minimum n d'instants o l'Indice de Volonté est effectivement supérieur au seuil Sd pour confirmer le caractère volontaire de cette action et commander un arrêt de l'accostage automatique par le superviseur. Ce nombre minimum n

d'instants est par exemple égal à 4.

Le module REMV selon l'invention délivre, en plus de la variable binaire DE de Détection de Reprise en Main Volontaire, calculée à partir de l'Indice de Volonté IV, deux autres informations de sortie: - une variable binaire ES d'Erreur Système qui indique, après un traitement flou 12, si les entrées du module sont jugées valides ou non; - une information DI de Diagnostic sous forme d'un sous-ensemble flou discret du référentiel des actions du conducteur {CVG, RVG, RMG, RNI, RMD, RVD, CVD}, obtenue directement à partir des conclusions floues partielles 10 issues elles-mêmes de l'inférence des

règles floues du système.

Si le superviseur reçoit de la part du module REMV une confirmation que le conducteur veut reprendre la main, il fait passer la variable binaire de commande CO de la valeur 0, quand le guidage se déroule normalement, à la valeur 1 correspondant à l'arrêt de ce guidage automatique pour un retour en conduite manuelle. Grâce à ces n instants de blocage de la décision, le module REMV et par conséquent le superviseur ne prennent pas de décision intempestive, restant bien dans l'objectif

de sécurité souhaité.

Le module REMV selon l'invention applique deux types de stratégies de détection et de diagnostic des actions du conducteur, en fonction de différentes variables floues d'entrée. Un premier type de stratégie est réalisé à partir de l'angle du volant, et un second type est réalisé à partir de l'angle du volant et du couple

appliqué sur le volant par le conducteur.

Selon le premier type de stratégie réalisé à partir de l'angle du volant, une première stratégie Si utilise l'angle A du volant et la consigne d'angle du volant CA, dans le but de vérifier le suivi de la trajectoire de consigne par le véhicule. A tout instant, l'angle volant est comparé à la consigne d'angle. Pour cela, l'étage de fuzzification traite les deux variables floues d'entrée: l'Ecart d'angle E et la Variation d'Ecart d'angle VE, comme le montre la figure 8 représentant l'architecture du module. L'Ecart d'angle E est non nul dans le cas o le conducteur réalise une rétention plus ou moins forte sur le volant. Cette variable a pour avantage la prise en compte de tous les phénomènes annexes qui induisent une modification de l'Ecart d'angle comme le frottement des axes de transmission, le dévers de la route et toutes les

interactions externes non dues au conducteur.

Quant & la Variation d'Ecart d'angle VE, elle sert à évaluer la dynamique de l'action du conducteur et à

caractériser très rapidement les coups de volant.

Plus l'action du conducteur est rapide et vive, plus l'amplitude de VE augmente. Pendant l'étape de fuzzification, le module calcule le degré d'appartenance p de chacune de ces deux variables floues à chaque classe floue qualifiant la variable en question. Ainsi, les trois classes floues qualifiant l'Ecart d'angle E sont dénommées: Ecart négatif (NE),

Ecart nul (ZE) et Ecart positif (PE).

Le domaine de variation de l'Ecart d'angle E s'étend de -e3 à +e3 et il est partitionné suivant ces trois

classes floues, choisies de forme trapézoïdale.

Les trois classes floues sont dénommées: - NE: Ecart négatif, défini par un intervalle flou trapézoïdal [-e3, -e3, -e5, -e4]; - ZE: Ecart nul, défini par un intervalle flou trapézoïdal [-e5, -e4, +el, +e2]; - PE: Ecart positif, défini par un intervalle flou

trapézoïdal [+e1, +e2, +e3, +e3].

Le domaine de variation de l'autre variable floue, la Variation d'Ecart d'angle VE, s'étend de -v5 à +v5, et est partitionné en quatre classes floues, qualifiées de: - NV: Variation négative, définie par un intervalle flou trapézoïdal [-v5, -v5, -v4, -v6]; - ZV: Variation nulle, définie par un intervalle flou trapézoïdal [-v4, -v6, +vl, +v2]; - PMV: Variation positive moyenne, définie par un intervalle flou trapézoïdal [+vl, +v2, +v3, +v4]; - PFV: Variation positive forte, définie par un

intervalle flou trapézoïdal [+v3, +v4, +v5, +v5].

Les figures 9 et 10 sont les qualifications linguistiques respectivement de l'Ecart d'angle E et de

la Variation d'Ecart d'angle VE.

Le module flou REMV délivre un diagnostic sous forme de sous ensemble flou discret du référentiel des actions du conducteur et deux variables floues de sortie, l'Indice de Volonté IV et l'Erreur Système ES. La première variable est qualifiée par cinq classes floues qui correspondent aux actions du conducteur qu'il faut diagnostiquer, sachant que plus la valeur absolue de cet indice est grande, plus on diagnostique une action à grande dynamique. De plus, cet indice est une variable signée, par convention négative pour une action du conducteur vers la gauche et positive vers la droite. Le référentiel de l'Indice de Volonté s'étend entre -i5 et +i5 et est partitionné en six classes floues (figure 11), qui sont qualifiées de: - CVG: Coup de Volant Gauche, définie par un nombre flou triangulaire [-i5, -i4, -il]; - RVG: Rétention Volontaire Gauche, définie par un nombre flou triangulaire [- i6, -i3, -il]; - RMG: Rétention Milieu Gauche, définie par un nombre flou triangulaire [-i4, -i2, 0]; - RNI: Rétention Nulle ou Involontaire, définie par un nombre flou triangulaire [-i3, 0, +i3]; - RVD: Rétention Volontaire Droite, définie par un nombre flou triangulaire [0, +i2, +i4]; - CVD: Coup de Volant Droit, définie par un nombre

flou triangulaire [+il, +i4, +i5].

Ces classes floues, même non contig es, peuvent se chevaucher, ce qui traduit la continuité des actions du conducteur. La seconde variable floue de sortie, l'Erreur Système ES, est qualifiée par deux classes floues disjointes, correpondant aux deux valeurs discrètes possibles pour cette variable, soit la présence soit l'absence d'une

incohérence dans les valeurs d'entrée du module.

Le référentiel de cette variable floue Erreur Système varie entre (- s!) et (l+sl) et est partitionné en deux classes floues ( figure 12), qualifiées de: - RAS: Rien A Signaler, définie par le nombre flou triangulaire [-sl, 0, +sl]; - IVE: Incohérence des Valeurs d'Entrée, définie par

le nombre flou triangulaire [1-s1, 1, l+s1].

Les deux variables d'entrée, l'Ecart d'angle E et la Variation d'Ecart VE, étant respectivement qualifiées par trois et quatre classes floues, le module flou est défini par deux tables de décision à douze règles floues. Les deux tables 1, représentées en annexe, sont les tables de décision correspondant aux valeurs floues déduites respectivement pour l'Indice de Volonté et pour l'Erreur Système en fonction des valeurs floues des variables d'entrée. Comme les partitions floues des variables d'entrée sont telles qu'il n'existe pas de chevauchement de plus de deux classes à la fois, à un instant donné, il y aura déclenchement d'au maximum

quatre règles floues.

Après fuzzification des variables floues d'entrée et inférence des règles, les conclusions floues partielles sont agrégées en vue d'obtenir la conclusion floue finale du module, et ce dernier effectue une étape de défuzzification par la méthode du centre de gravité

pour délivrer l'Indice de Volonté du conducteur.

La figure 13 est une nappe de détection implicitement définie par la table de décision du tableau 1 et donnant l'Indice de Volonté du conducteur en fonction

des entrées E et VE.

La figure 14 est une nappe binaire de diagnostic associée à la deuxième variable de sortie Erreur

Système, qui est nette par nature.

Selon le premier type de stratégie réalisé à partir de l'angle du volant, une deuxième stratégie S2 utilise comme valeurs d'entrée, l'angle A du volant, la consigne d'angle du volant CA, comparée à tout instant à l'angle A pour vérifier le suivi de la trajectoire de consigne par le véhicule, et l'Etendue d'Angle volant EA. Dans le cas d'une action de type Rétention au milieu, l'angle du volant se stabilise et reste constant. Dans cette deuxième stratégie, on utilise la mesure de l'amplitude de l'angle volant sur 10 points d'échantillonnage et la différence des deux valeurs

extrêmes donne un indice de variation EA (figure 7).

Pour cela, l'étage de fuzzification traite les trois variables floues d'entrée: l'Ecart d'angle E, la

Variation d'Ecart d'angle VE et l'Etendue d'Angle EA.

Les deux premières permettent au module flou de délivrer les variables de sortie que sont l'Erreur Système, la Détection de Reprise En Main Volontaire et le Diagnostic, alors que l'ensemble des trois variables améliore le Diagnostic des actions du conducteur, comme

le montre l'architecture de la figure 15.

Comme précédemment, l'étage de fuzzification calcule le degré d'appartenance de chaque variable d'entrée à chacune des classes floues la qualifiant. L'Ecart d'angle E est qualifié par les trois classes floues

définies dans la première stratégie déjà décrite.

Comme la distinction entre Rétention Milieu Gauche (RMG) et Rétention Volontaire Gauche (RVG) et Coup de Volant Gauche est réalisée par le calcul de l'Etendue d'Angle EA, le domaine de variation de la variable floue Variation d'Ecart d'angle VE est partitionné en trois classes floues au lieu de quatre et s'étend de

-v5 et +v5.

Les trois classes floues sont qualifiées de: - NV: Variation Négative, définie par un intervalle flou trapézoïdal [-v5, -V5, -v9, -v10]; - ZV: Variation nulle, définie par un intervalle flou trapézoïdal [-v9, - v10, +v7, +v8]; - PV: Variation Positive, définie par un intervalle

flou trapézoïdal [+v7, +v, +v5, +v5].

La figure 16 présente les trois qualifications

linguistiques de la Variation d'Ecart d'angle VE.

La partition qualifiant la variable floue Etendue d'Angle EA est définie par deux classes nettes: - EA est inférieure à un seuil Se, égal à 1,7 par

exemple, et

- EA est supérieure ou égale au seuil Se, défini par calibration. Le module flou REMV délivre les mêmes variables floues de sortie que pour la stratégie précédente, mais sans la classe floue Rétention Milieu Gauche RMG pour qualifier l'Indice de Volonté. En raison de l'indice de variation constitué par l'Etendue d'Angle volant EA, cette deuxième stratégie de diagnostic des actions du conducteur nécessite deux tables de décision pour définir l'Indice de Volonté: une première, correspondant à des valeurs de l'Etendue d'Angle volant EA inférieures au seuil Se d'étendue, représentatives des actions du conducteur initialement diagnostiquées comme Rétentions Volontaires et Coups de Volant et qui sont maintenant considérées comme Rétentions Milieu; et une deuxième table pour les valeurs de EA supérieures au seuil Se, sans changement de diagnostic par rapport à la stratégie précédente, comme le montrent les tables du tableau 2, ainsi que les figures 17 et 18 qui sont les qualifications linguistiques de

l'Indice de Volonté dans ces deux cas.

Les opérateurs flous ainsi que la méthode de défuzzification sont les mêmes que lors de la première

stratégie S1.

Grâce à cette stratégie de diagnostic des actions du

conducteur, la fiabilité du diagnostic est excellente.

Ainsi, une action du conducteur correspondant à une Rétention Milieu Gauche est caractérisée comme étant un Coup de Volant à Gauche dans le plan défini par les variables E et VE, par contre elle est bien diagnostiquée comme une Rétention Milieu Gauche dans l'espace défini par les trois variables E, VE et EA dans le cas o l'Etendue d'Angle est inférieure au

seuil Se.

Il existe un deuxième type de stratégie de détection et de diagnostic des actions du conducteur réalisé à partir de l'angle du volant et du couple appliqué par

le conducteur du véhicule sur le volant.

Cette information supplémentaire a pour but d'améliorer les temps de détection. La mesure du couple est prise directement sur le volant à l'aide d'un couplemètre. La variable d'entrée du module, constituée par le couple,

affine la caractérisation des actions du conducteur.

Il est également possible de prendre en considération la Variation du Couple VC, c'est-à-dire sa dérivée dans le temps, afin d'appréhender la dynamique du couple volant. Pour réaliser une statégie à partir des cinq variables floues d'entrée que sont d'une part l'Ecart d'angle volant E, la Variation d'Ecart VE et l'Etendue d'Ecart EA, et d'autre part le couple C et la Variation de Couple VC, le système de guidage automatique peut comporter, dans un premier mode de réalisation, deux sous- modules flous distincts, M1 et M2, dont les variables floues d'entrée sont respectivement E, VE, et EA d'une part et le Couple C, la Variation du Couple VC, et EA d'autre part, comme le montre l'architecture

de la figure 19. Le système rend la main au conducteur dans deux cas: - quand le premier

sous-module M1 avec E, VE, et EA en entrée délivre un Indice de Volonté supérieur au seuil Sd de détection d'une Reprise En Main Volontaire; et quand le deuxième sous-module M2 avec C, VC et EA en entrée délivre un Indice de Volonté supérieur au même seuil Sd ET simultanément le premier sous-module M1 calcule un Indice de Volonté supérieur à un seuil Sc de confirmation d'une reprise en main volontaire, égal à

0,31 par exemple.

Les domaines de variation de l'Ecart d'angle E et de la Variation d'Ecart d'angle VE sont partitionnés de la

même façon que lors de la deuxième stratégie S2.

Le domaine de variation du Couple volant s'étend de -c3 à +c3 N.m et est partitionné en trois classes floues, qualifiées de: - NC: couple négatif, défini par un intervalle flou trapézoïdal [-c3, -c3, -c5, - c4]; - ZN: couple nul, défini par un intervalle flou trapézoïdal [-c5, -c4, + c1, +c2]; - PC: couple positif, défini par un intervalle flou

trapézoïdal [+cl, +c2, +c3, +c3].

La figure 20 présente ces qualifications linguistiques

du couple.

Le domaine de variation de la Variation de Couple VC s'étend de -w3 à +w3 et est partitionné en trois classes floues, qualifiées de: - NVC: variation de couple négative, définie par un intervalle flou trapézoïdal [-w3, -w3, -w2, -wl]; - ZVC: variation de couple nulle, définie par un intervalle flou trapézoïdal [-w2, -w1, +w1, +w2]; - PVC: variation de couple positive, définie par un

intervalle flou trapézoïdal [+wl, +w2, +w3, +w3].

Les qualifications linguistiques de la Variation de

Couple VC sont représentées sur la figure 21.

La variable nette Etendue d'Angle volant EA est destinée à affiner le diagnostic des actions du conducteur au niveau des deux sous-modules M1 et M2 (figure 19). Les variables de sortie sont les mêmes que pour la stratégie S2. Chaque sous-module calcule un Indice de Volonté représentant l'action du conducteur sur le volant. Pour le sous-module M1, les tables des règles de décision sont les mêmes que pour la stratégie S1 et les qualifications de l'Indice de Volonté sont identiques à celles représentées sur les figures 17 et 18 correspondant à des valeurs de l'Etendue d'Angle EA

respectivement inférieures et supérieures au seuil Se-

Pour le deuxième sous-module M2, les tables de décision pour l'Indice de Volonté et l'Erreur Système, sont basées sur celles du premier sousmodule M1 et sont représentées sur le tableau 2 en annexe. Pour l'Indice de Volonté, on distingue le cas o l'Etendue d'Angle EA est inférieure au seuil Se du cas o elle est

supérieure ou égale au même seuil.

Concernant l'information de diagnostic des actions conducteur, chaque sous-module M1 et M2 donne son propre diagnostic de l'action en cours et le diagnostic final est obtenu à partir de la moyenne des deux diagnostics flous partiels. Lorsque le sous-module M2 en couple ne détecte aucune action volontaire, son diagnostic n'est pas pris en compte puisque le premier

sous-module M1 en angle est prépondérant.

Selon un second mode de réalisation, le système de diagnostic comprend un seul module global M3, intégrant directement les quatre variables floues suivantes, l'Ecart d'angle E, la Variation d'Ecart VE, le Couple C et l'Etendue d'Angle EA ( figure 22). La vitesse de variation de l'action du conducteur étant déjà obtenue à partir de la Variation d'Ecart, on ne retient pas la Variation de Couple VC comme entrée. La transformation de l'Etendue d'angle EA en une variable floue permet de prendre en compte l'imprécision sur la valeur du seuil Se. Ce module M3 calcule une conclusion floue unique facilement utilisable pour le calcul de la variable de

Détection de Reprise En Main Volontaire.

Le domaine de variation de l'Ecart d'angle E s'étend de -e30 à +e30 ( figure 23) et il est partitionné suivant

trois classes floues, choisies de forme trapézoïdale.

Les trois classes floues sont dénommées: - NE: écart négatif, défini par un intervalle flou trapézoïdal [-e3, -e3, -e9, -e8]; - ZE: écart nul, défini par un intervalle flou trapézoïdal [-e9, -e8, +e6, +e7]; - PE: écart positif, défini par un intervalle flou

trapézoïdal [+e6, +e7, +e3, +e3].

La variable d'entrée Variation d'Ecart d'angle VE est partitionnée en trois classes floues ( figure 24), qualifiées de: - NV: Variation négative, définie par un intervalle flou trapézoïdal [-v5, -v5, -v4, v6]; - ZV: Variation nulle, définie par un intervalle flou trapézoïdal [-v4, -v6, +vl, +v2]; - PV: Variation positive, définie par un intervalle

flou trapézoïdal [+v1, +v2, +v5, +v5].

Le domaine de variation du Couple volant s'étend de -c3 & +c3 N.m ( figure 25) et est partitionné en trois classes floues qualifiées de: - NC: couple négatif, défini par un intervalle flou trapézoïdal [-c3, - c3, -c5, - c4]; - ZC: couple nul, défini par un intervalle flou trapézoïdal [-c5, -c4, +c1, +c2]; - PC: couple positif, défini par un intervalle flou trapézoïdal [+cl, +c2, +c4, +c5]; - PFC: couple positif fort, défini par un intervalle flou trapézoïdal [+c4, +c5, +c3, + c3] Le domaine de variation de l'Etendue d'Angle volant EA s'étend de 0 à +a3 ( figure 26) et est partitionné en deux classes floues qualifiées de: - ZEA: étendue d'angle nulle, définie par un intervalle flou trapézoïdal [0, 0, +a1, +a2]; - IEA: étendue d'angle importante, définie par un intervalle flou trapézoïdal [ +a1, +a2, +a3, +a3] Les variables de sortie sont d'une part l'Erreur Système ES, qui réalise la même fonctionnalité que pour les modules précédents, et d'autre part l'Indice de Volonté, qui représente les différentes actions du conducteur. Son référentiel est partitionné en sept classes floues ( figure 27), qualifiées de: - CVG: Coup de Volant Gauche, défini pour un nombre flou triangulaire [-i5, -i4, -il]; - RVG: Rétention Volontaire Gauche, défini par un nombre flou triangulaire [-i6, -i3, -il]; - RMG: Rétention Milieu Gauche, défini par un nombre flou triangulaire [i4, -i2, 0]; - RNI: Rétention Nulle ou Involontaire, défini par un nombre flou triangulaire [-i3, 0, +i3]; - RVD: Rétention Volontaire Droite, défini par un nombre flou triangulaire [0, +i2, +i4]; - CVD: Coup de Volant Droit, défini par un nombre flou

triangulaire [+i1, +i4, +i5].

Pour ce dernier mode de réalisation, l'intégration de l'Etendue d'Angle EA sous la forme d'une variable floue directement utilisée pour le calcul flou permet de réunir toutes les opérations dans un seul module et de déterminer à la fois la Détection de REMV et le Diagnostic. Un tel module de Reprise en Main Volontaire présente l'avantage de détecter le plus rapidement possible les actions volontaires du conducteur sur le volant et de délivrer un diagnostic du type d'actions qui soit simple et précis. Il permet au système de guidage automatique de rendre la main sans nécessiter de nouveau capteur par rapport au système de guidage implanté. Le conducteur n'a pas à déconnecter manuellement le système de guidage, ce qui n'entraîne

pas de surcharge de tâche.

E NE ZE PE

VE

NV CVD CVD RNI

ZV RVD RNI RMG

PMV RVD RNI RVG

PFV RNI CVG CVG

Table des règles pour l'Indice de Volonté

E NE ZE PE

VE

NV RAS RAS IVE

ZV RAS RAS RAS

PMV RAS RAS RAS

PFV IVE RAS RAS

Table des règles pour l'Erreur Système

TABLEAU i

C NC ZC PC

vC

NVC CVD CVD RNI

ZVC RVD RNI RVG

PVC RNI CVG CVG

Table des règles pour l'Indice de Volonté avec EAkSe

C NC ZC PC

vc

NVC RMD RMD RNI

ZVC RMD RNI RMG

PVC RNI RMG RMG

Table des règles pour l'Indice de Volonté avec EA<Se

C NO ZC PC

vc

NVC RAS RAS IVE

ZVC RAS RAS RAS

PVC IVE RAS RAS

Table des règles pour l'Erreur Système

TABLEAU 2

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Système de guidage automatique embarqué de véhicule automobile, comprenant un dispositif de détection d'un marquage codé réalisé sur la chaussée, constitué d'une caméra associée à une unité de traitement électronique de l'image, un dispositif électronique générateur d'une trajectoire de consigne et un dispositif d'asservissement d'angle par rapport à la trajectoire de consigne délivrant une consigne d'angle volant à un actionneur d'entraînement de la colonne de direction en vue de suivre ladite trajectoire à partir de l'angle instantané du volant, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un module de Reprise En Main Volontaire REMV (7), réalisant le diagnostic des actions volontaires du conducteur à partir de l'angle du volant et de la consigne d'angle volant, et délivrant à un superviseur (21), auquel il est associé, une variable binaire (DE) de Détection d'une Reprise En Main Volontaire pour que ledit superviseur délivre à son tour une variable binaire de commande (CO) au dispositif d'asservissement pour maintenir ou interrompre le guidage automatique du véhicule et en ce que la détection d'une action volontaire du conducteur en vue de reprendre en main le guidage du véhicule commande la désactivation effective

du guidage automatique par le superviseur.

2. Système de guidage automatique embarqué de véhicule automobile, comprenant un dispositif de détection d'un marquage codé réalisé sur la chaussée, constitué d'une caméra associée à une unité de traitement électronique de l'image, un dispositif électronique générateur d'une trajectoire de consigne et un dispositif d'asservissement d'angle par rapport à la trajectoire de consigne délivrant une consigne d'angle volant à un actionneur d'entraînement de la colonne de direction en vue de suivre ladite trajectoire à partir de l'angle instantanné du volant, et un capteur du couple appliqué par le conducteur sur le volant, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un module de Reprise En Main Volontaire REMV (7), réalisant le diagnostic des actions volontaires du conducteur à partir de l'angle du volant, de la consigne d'angle volant et du couple appliqué sur le volant, et délivrant à un superviseur (21) auquel il est associé une variable binaire (DE) de Détection d'une Reprise En Main Volontaire pour que ledit superviseur délivre à son tour une variable binaire de commande (CO) au dispositif d'asservissement (20) pour maintenir ou interrompre le guidage automatique du véhicule et en ce qu'une action volontaire du conducteur de reprise en main du guidage du véhicule par le conducteur ayant été détectée, le module REMV décide de désactiver effectivement le

guidage automatique.

3. Système de guidage automatique selon l'une des

revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les

actions du conducteur vis-à-vis du guidage automatique sont répertoriées selon sept classes floues, qui sont dénommées: - RNI (Rétention Nulle ou Involontaire): quand le conducteur provoque un certain retard dans l'application de la consigne sans gêner le guidage automatique; - CVD (Coup de Volant à Droite) et CVG (Coup de Volant à Gauche): quand le conducteur change brusquement de direction; - RVD (Rétention Volontaire Droite): quand le conducteur décide de diriger le véhicule sur la droite sans coup de volant; - RVG (Rétention Volontaire Gauche): quand le conducteur tourne légèrement le volant pour diriger le bus vers la gauche, en direction du milieu de voie; - RMD (Rétention Milieu Droite): quand le conducteur bloque le volant et le véhicule se trouve vers la droite du marquage de guidage; - RMG (Rétention Milieu Gauche): quand le conducteur bloque le volant et le véhicule se trouve vers la

gauche du marquage de guidage.

4. Système de guidage automatique selon l'une des

revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le module

de Reprise En Main Volontaire (7) comporte: - un premier étage de prétraitement électronique (8), réalisant un filtrage du deuxième ordre des valeurs d'entrée, puis le calcul des valeurs numériques des variables d'entrée du module flou, qui sont: * l'Ecart d'angle E: obtenu à partir de la différence entre l'angle du volant et la consigne d'angle calculée, à chaque instant; * la Variation d'Ecart d'angle VE: obtenue par dérivation par schéma de différences finies à 4 valeurs; * le Couple C: délivré par un capteur de couple fixé directement sur la colonne de direction; * la Variation du Couple VC: obtenue par dérivation par schéma de différences à 4 valeurs; * l'Etendue d'Angle volant EA: représentant l'amplitude de l'angle volant sur plusieurs intervalles de temps d'échantillonnage; - un second étage (9) de fuzzification des variables obtenues en sortie du prétraitement électronique (8) et d'inférence des règles floues, qui délivre des conclusions floues partielles (10); - un troisième étage d'agrégation et de défuzzification (11) des conclusions floues partielles (10) du système, qui délivre un Indice de Volonté IV caractérisant l'action réalisée par le conducteur sur le volant; - un quatrième étage de comparaison (13) de l'Indice de Volonté à un seuil (Sd) de détection, au delà duquel on considère qu'il y a une action volontaire du conducteur; un cinquième étage (14) de comptage d'un nombre minimum n d'instants o l'Indice de Volonté est effectivement supérieur au seuil (Sd) pour confirmer le caractère volontaire de cette action et commander un

arrêt du guidage automatique.

5. Système de guidage automatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le nombre

minimum n d'instants est égal à 4.

6. Système de guidage automatique selon l'une des

revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le module

REMV (7) délivre, en plus de la variable binaire DE de Détection de Reprise en Main Volontaire, calculée à partir de l'Indice de Volonté IV, deux autres informations de sortie: - une variable binaire ES d'Erreur Système qui indique, après un traitement flou (12), la validité des entrées du module; - une information DI de Diagnostic sous forme d'un sous-ensemble flou discret du référentiel des actions du conducteur {CVG, RVG, RMG, RNI, RMD, RVD, CVD}, obtenue directement à partir des conclusions floues partielles (10) issues elles- mêmes de l'inférence des

règles floues du système.

7. Système de guidage automatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les informations de Détection, de Diagnostic et d'Erreur Système, en sortie du module REMV (7), sont ensuite envoyées au

superviseur destiné à rendre la main au conducteur.

8. Système de guidage automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier type de stratégie de détection d'une reprise en main volontaire et de diagnostic des actions du conducteur du module REMV (7) est réalisé à partir de l'angle du volant.

9. Système de guidage automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un second type de stratégie de détection d'une reprise en main volontaire et de diagnostic des actions du conducteur du module REMV (7) est réalisé à partir de l'angle du volant et

du couple appliqué sur le volant par le conducteur.

10. Système de guidage automatique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une première stratégie (S1) de détection d'une reprise en main volontaire et de diagnostic des actions du conducteur du module REMV (7) utilise l'angle A du volant et la consigne d'angle du volant CA qu'elle compare à tout instant, pour vérifier le suivi de la trajectoire de consigne par le véhicule, et en ce que l'étage de fuzzification traite les deux variables floues d'entrée: l'Ecart d'angle E et la Variation d'Ecart

d'angle VE.

11. Système de guidage automatique selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'Ecart d'angle E est caractérisé par son appartenance à trois classes floues, qualifiées de: - Ecart négatif (NE), - Ecart nul (ZE), Ecart positif (PE), et en ce que la Variation d'Ecart d'angle VE est caractérisée par son appartenance à quatre classes floues, qualifiées de: - NV: Variation négative, - ZV: Variation nulle, - PMV: Variation positive moyenne,

- PFV: Variation positive forte.

12. Système de guidage automatique selon les

revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le

module flou REMV (7) délivre un diagnostic sous forme de sous ensemble flou discret du référentiel des actions conducteur et deux variables floues de sortie, l'Indice de Volonté IV, dont la valeur absolue est d'autant plus grande que l'action diagnostiquée a une grande dynamique, et l'Erreur Système ES, et en ce que: - l'Indice de Volonté est caractérisé par son appartenance à six classes floues, qualifiées de: - CVG: Coup de Volant Gauche, - RVG: Rétention Volontaire Gauche, - RMG: Rétention Milieu Gauche, - RNI: Rétention Nulle ou Involontaire, - RVD: Rétention Volontaire Droite, - CVD: Coup de Volant Droit, et l'Erreur Système ES est qualifiée par deux classes floues disjointes, qualifiées de: - RAS: Rien A Signaler, - IVE: Incohérence des Valeurs d'Entrée.

13. Système de guidage automatique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une deuxième stratégie S2 de détection et de diagnostic du module REMV (7) utilise comme valeurs d'entrée, l'angle A du volant, la consigne d'angle du volant CA, comparée à tout instant à l'angle A pour vérifier le suivi de la trajectoire de consigne par le véhicule, et l'Etendue d'Angle volant EA, définie comme la différence des deux valeurs extrêmes de l'amplitude de l'angle volant sur plusieurs points d'échantillonnage, et en ce que l'étage de fuzzification traite les trois variables floues d'entrée: l'Ecart d'angle E, la Variation

d'Ecart d'angle VE et l'Etendue d'Angle EA.

14. Système de guidage automatique selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'Ecart d'angle E est caractérisé par son appartenance à trois classes floues, qualifiées de: - Ecart négatif (NE), - Ecart nul (ZE), Ecart positif (PE), en ce que la Variation d'Ecart d'angle VE est caractérisée par son appartenance à trois classes floues, qualifiées de: NV: Variation Négative, - ZV: Variation nulle, - PV: Variation Positive, et en ce que l'Etendue d'Angle EA est définie par deux classes nettes: EA est inférieure à un seuil Se, et

- EA est supérieure ou égale au seuil Se.

15. Système de guidage automatique selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'un deuxième type de stratégie de détection et de diagnostic du module REMV (7) est réalisé à partir de l'angle du volant et du couple appliqué par le conducteur du véhicule sur le volant.

16. Système de guidage automatique selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un premier (Ml) et un second (M2) sous-modules flous distincts, dont les variables floues d'entrée sont respectivement l'Ecart d'angle E, la variation d'Ecart d'angle VE et l'Etendue d'Angle EA d'une part, et le couple C et la Variation du Couple VC d'autre part, et en ce que le système rend la main au conducteur du véhicule dans deux cas: a) quand le premier sous-module (M1) délivre en sortie un Indice de Volonté supérieur au seuil Sd de détection d'une Reprise En Main Volontaire; b) quand le deuxième sous-module (M2) délivre en sortie un Indice de Volonté supérieur au seuil Sd et simultanément le premier sous-module (M1) délivre un Indice de Volonté supérieur au seuil Sc dit de confirmation de Reprise En Main Volontaire tel que Sc

est inférieur ou égal à Sd-

17. Système de guidage automatique selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'Ecart d'angle E est caractérisé par son appartenance à trois classes floues, qualifiées de: - Ecart négatif (NE), - Ecart nul (ZE), Ecart positif (PE), en ce que la Variation d'Ecart d'angle VE est caractérisée par son appartenance à trois classes floues, qualifiées de: NV: Variation Négative, - ZV: Variation nulle, - PV: Variation Positive, en ce que le Couple volant est caractérisé par son appartenance à trois classes floues, qualifiées de: - NC: couple négatif, - ZN: couple nul, PC: couple positif, et en ce que la Variation de Couple est caractérisée par son appartenance à trois classes floues, qualifiées de: - NVC: variation de couple négative, - ZVC: variation de couple nulle,

- PVC: variation de couple positive.

18. Système de guidage automatique selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un module global (M3) intégrant directement les quatre variables floues: l'Ecart d'Angle E, la Variation d'Ecart VE, le Couple C et l'Etendue d'Angle volant EA

et rend une conclusion floue unique.

19. Système de guidage automatique selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'Ecart d'angle E est caractérisé par son appartenance à trois classes floues, qualifiées de: - NE: écart négatif, - ZE: écart nul, - PE: écart positif, en ce que la Variation d'Ecart d'angle VE est caractérisée par son appartenance à trois classes floues, qualifiées de: - NV: variation négative, - ZV: variation nulle, - PV: variation positive, en ce que l'Etendue d'Angle EA est caractérisée par son appartenance à deux classes floues qualifiées de: - ZEA: étendue d'angle nulle, - IEA: étendue d'angle importante, et en ce que le Couple volant est caractérisé par son appartenance à quatre classes floues, qualifiées de: - NC: couple négatif, - ZC: couple nul, - PC: couple positif,

- PFC: couple positif fort.

20. Système de guidage automatique selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'Indice de Volonté délivré par le module global (M3) est caractérisé par son appartenance à sept classes floues: - CVG: Coup de Volant Gauche; - RVG: Rétention Volontaire Gauche; - RMG: Rétention Milieu Gauche; - RNI: Rétention Nulle ou Involontaire; - RVD: Rétention Volontaire Droite; - CVD: Coup de Volant Droit;

- RMD: Rétention Milieu Droit.

21. Système de guidage automatique selon l'une des

revendications 14 ou 17, caractérisé en ce que le

module flou REMV (7) délivre une variable floue de sortie, l'Indice de Volonté IV, caractérisée par son appartenance, quand l'Etendue d'Angle volant EA est supérieure au seuil Se d'étendue, à cinq classes floues, qualifiées de: - CVG: Coup de Volant Gauche, - RVG: Rétention Volontaire Gauche, - RNI: Rétention Nulle ou Involontaire, - RVD: Rétention Volontaire Droite, - CVD: Coup de Volant Droite, et quand l'Etendue d'Angle volant EA est inférieure au seuil Se, à trois classes floues, qualifiées de: - RMG: Rétention Milieu Gauche, - RNI: Rétention Nulle ou Involontaire,

- RMD: Rétention Milieu Droit.

22. Système de guidage automatique selon l'une des

revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la

désactivation du guidage automatique par le superviseur

est irrévocable.