FR3081416A1 - Procede de detection d’un defaut d’un capteur equipant un vehicule automobile partiellement ou entierement autonome. - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de détection d'un défaut d'un capteur (14a, 14b, 16a, 16b, 18) équipant un véhicule automobile, ci-après véhicule hôte (1), le capteur (14a, 1 4b, 1 6a, 1 6b, 18) étant destiné à fournir des informations relatives à l'environnement du véhicule hôte (1), le procédé comportant les étapes consistant à : - recueillir un premier ensemble de données relatives à l'environnement du véhicule hôte (1) au moyen d'un module de communication sans fil (20) ; - recueillir un deuxième ensemble de données relatives à l'environnement du véhicule hôte (1), les données du deuxième ensemble de données étant fournies par le capteur (1 4a, 1 4b, 1 6a, 1 6b, 18) ; - comparer le premier ensemble de données et le deuxième ensemble de données ; - émettre une information relative à un défaut d'un ou plusieurs capteurs (14a, 14b, 16a, 16b, 18) si ○ le premier ensemble de données comporte des informations relatives à la présence d'une entité située dans l'environnement du véhicule hôte (1) et située à l'intérieur d'une zone de perception du capteur (14a, 14b, 16a, 16b, 18), et si ○ le deuxième ensemble de données ne comporte aucune information sur la présence de cette entité, ou comporte des informations relatives à la présence de cette entité qui ne sont pas cohérentes avec celles du premier ensemble de données.

Description

PROCEDE DE DETECTION D’UN DEFAUT D’UN CAPTEUR EQUIPANT UN VEHICULE AUTOMOBILE PARTIELLEMENT OU ENTIEREMENT AUTONOME.

L’invention se rapporte au domaine des systèmes d’aide à la conduite équipant les véhicules automobiles autonomes ou partiellement autonomes. Les systèmes d’aide à la conduite, souvent dénommés sous l’acronyme anglais ADAS (pour « Advanced driver-assistance systems »), ont pour but d’alléger la charge du conducteur, notamment en le libérant de certaines tâches, en améliorant son attention et/ou sa perception de l’environnement, en détectant certains risques, en effectuant automatiquement des actions en réponse à la détection de ces risques, etc.

Pour les véhicule autonomes ou partiellement autonomes, la conduite peut être entièrement déléguée au véhicule qui est équipé de capteurs lui permettant de percevoir l’environnement du véhicule, ce qui inclut notamment les véhicules environnants, l’infrastructure routière, les panneaux de signalisation, les feux tricolores, les piétons, les cyclistes, etc. Cette perception de l’environnement par le véhicule pose le problème de la fiabilité des capteurs équipant le véhicule. En effet, un capteur dont le fonctionnement est nominal (dans le sens où il fonctionne correctement et n’est pas en panne) peut, dans certaines situations, se révéler défaillant dans le sens où la détection d’une situation ou d’un élément dans l’environnement du véhicule n’est pas réalisée. Cette absence de détection peut avoir des causes intrinsèques au capteur (par exemple, en raison de limitations techniques propres au capteur concerné) ou des causes extrinsèques, liées à l’environnement (par exemple une forte baisse de luminosité dans un tunnel, la présence d’intempéries telles que du brouillard, etc.).

Ces défaillances peuvent aboutir à des situations dangereuses, par exemple en cas de non détection d’un obstacle. En cas de défaillance d’une fonction d’aide à la conduite, il est généralement prévu qu’un véhicule autonome rende la main au conducteur. Si une telle défaillance est détectée tardivement (voire n’est pas détectée), cela peut avoir des conséquences graves sur la sécurité du véhicule et de ses occupants.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l’état de la technique, et plus particulièrement ceux ci-dessus exposés, en proposant procédé permettant à un système de conduite automatisé d’un véhicule autonome ou partiellement autonome de détecter une éventuelle défaillance (ou défaut) des capteurs et systèmes de détection équipant un tel véhicule.

À cet effet, l’invention concerne un procédé de détection d’un défaut d’un capteur équipant un véhicule automobile, ci-après véhicule hôte, le capteur étant destiné à fournir des informations relatives à l’environnement du véhicule, le procédé comportant les étapes consistant à :

- recueillir un premier ensemble de données relatives à l’environnement du véhicule hôte au moyen d’un module de communication sans fil ;

- recueillir un deuxième ensemble de données relatives à l’environnement du véhicule hôte, les données du deuxième ensemble de données étant fournies par le capteur ;

- comparer le premier ensemble de données et le deuxième ensemble de données ;

- émettre une information relative à un défaut d’un ou plusieurs capteurs si oie premier ensemble de données comporte des informations relatives à la présence d’une entité située dans l’environnement du véhicule et située à l’intérieur d’une zone de perception du capteur ou des capteurs correspondants, et si oie deuxième ensemble de données ne comporte aucune information sur la présence de cette entité, ou comporte des informations relatives à la présence de cette entité qui ne sont pas cohérentes avec celles du premier ensemble de données.

Ainsi en comparant les données relatives à tous les éléments connectés collectées par un module de communication sans fil aux données fournies par les capteurs embarqués sur le véhicule hôte, l’invention permet de détecter le défaut d’un ou plusieurs capteurs, et ainsi d’améliorer la sécurité du véhicule.

Dans une réalisation, le premier ensemble de données est recueilli par un module de communication sans fil de type V2X.

Dans une réalisation, le module de communication sans fil est compatible notamment avec les réseaux de communication sans fil de type IEEE 802.11p, ETSI ITS-G5, Wifi®, Bluetooth®, GSM 5G, LTE.

Dans une réalisation, le deuxième ensemble de données est recueilli par l’intermédiaire d’un ou plusieurs capteurs d’une ou plusieurs des catégories suivantes ;

- capteur radar ;

- capteur lidar ;

- capteur à ultrasons ;

- caméra à vision de jour ;

- caméra à vision de nuit.

Dans une réalisation, les informations relatives à la présence d’une entité située dans l’environnement du véhicule hôte inclut notamment les informations suivantes : type de l’entité, position instantanée, caractère mobile ou immobile, vitesse, trajectoire, dimensions.

Dans une réalisation, le type de l’entité située dans l’environnement peut être l’un des éléments suivants : un véhicule, un piéton, un cycliste, un bâtiment, un élément d’infrastructure routière, un élément de signalisation tel qu’un panneau de signalisation ou un feu tricolore.

Dans une réalisation, le premier ensemble de données inclut des informations relatives à des paramètre susceptibles d’influer sur la perception de l’environnement du ou des capteurs équipant le véhicule hôte, comme par exemple des informations relatives aux conditions météorologiques et/ou aux conditions de visibilité.

L’invention concerne également un système de conduite automatisé comportant un calculateur, un module de communication sans fil et des capteurs agencés pour mettre en oeuvre le procédé tel que défini ci-dessus.

Dans une réalisation, le système de conduite automatisé comporte des actionneurs configurés pour agir sur la direction, l’accélérateur et le système de freinage du véhicule hôte, afin d’en contrôler l’allure et la trajectoire.

L’invention concerne également un véhicule automobile mettant en oeuvre un procédé tel que défini plus haut, et/ou comportant un système de conduite automatisé tel que défini ci-dessus. Dans une réalisation, ce véhicule est partiellement ou entièrement autonome.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence au dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 représente un véhicule équipé d’un système de conduite automatisé permettant la mise en oeuvre d’un procédé conforme à l’invention ;

- la figure 2 représentent des exemples de situations de conduite dans lesquelles le procédé conforme à l’invention peut être mis en oeuvre.

La figure 1 représente un véhicule partiellement ou totalement autonome, qui est équipé d’un système de conduite automatisé 2. Dans la suite de la présente description ce véhicule sera dénommé véhicule hôte 1. Le système de conduite automatisé 2 comporte notamment un calculateur 10, des actionneurs 12, ainsi qu’une pluralité de détecteurs, dans l’exemple une pluralité de capteurs 14a, 14b, 16a, 16b répartis sur l’avant, l’arrière et les côtés du véhicule hôte 1. Ces capteurs peuvent notamment inclure un ou plusieurs des types de capteurs suivants : capteurs à ultrasons, radars, lidars. Le système de conduite automatisé 2 comporte également une pluralité de caméras, dans l’exemple quatre caméras 18, soit une caméra avant, une caméra arrière, une caméra latérale gauche et une caméral latérale droite. Dans l’exemple, les caméras avant et arrière sont logées respectivement dans les pare-chocs avant et arrière, les caméras latérales étant logées dans les rétroviseurs extérieurs. Le calculateur 10 reçoit les données fournies par l’ensemble des capteurs 14a, 14b, 16a, 16b et par l’ensemble des caméras 18. Grâce à l’ensembles des capteurs et des caméras, le calculateur 10 est apte à détecter la présence d’obstacles dans l’environnement du véhicule, et en particulier la présence de véhicules dans cet environnement, que ce soit sur la voie courante du véhicule hôte 1 ou sur les voies adjacentes.

Le calculateur 10 est par ailleurs relié à une pluralité d’actionneurs 12, qui comportent des dispositifs aptes à agir notamment sur la direction, l’accélérateur et le système de freinage du véhicule hôte, afin d’en contrôler l’allure et la trajectoire.

Le calculateur 10 est par ailleurs relié à un module de communication sans fil 20, qui permet au véhicule de communiquer avec des entités distantes par l’intermédiaire de communications sans fil. Dans l’exemple le module de communication sans fil 20 est un module de communication compatible avec le standard connu sous l’appellation V2X, sigle correspondant à l’appellation anglaise « Vehicle-to-everything », signifiant « véhicule communicant avec tout >>. La mise en oeuvre de ce standard permet à un véhicule de communiquer avec d’autres véhicules, avec les éléments connectés de l’infrastructure routière, avec les piétons connectés, avec des réseaux, et plus généralement avec tout objet connecté compatible. Le module de communication sans fil 20 est configuré pour émettre et recevoir des informations via tous types de réseaux de communication sans fil, et est notamment compatible avec les normes WiFi®, IEEE 802.11p, ETSI ITS-G5, Bluetooth®, LTE, GSM 5G, etc. Différents types de message peuvent être transmis dans le cadre de communications V2X, et notamment ceux définis dans les normes européennes ETSI (par exemple des messages de type CAM pour « Cooperative Awareness Message », des messages de type DENM pour « Decentralized Environmental Notification Message », ...), et ceux définis dans le standard SAE (par exemple des messages de type BCM pour « Basis Safety Message », ...).

On décrit ci-après la mise en oeuvre du procédé conforme à l’invention en relation avec la figure 2, qui représente le véhicule hôte 1 circulant sur une voie de circulation.

Sur la figure 2, le véhicule hôte 1 sur une route principale 22, et précède des véhicules 3. Dans l’exemple de la figure 2, en avant du véhicule hôte 1 se situe une première intersection 24 et une deuxième intersection 26. À proximité de la première intersection 24 se trouve un premier véhicule 4, arrivant sur la gauche du véhicule hôte. À proximité de la deuxième intersection 26 se trouve un véhicule 5 arrivant par la droite du véhicule hôte 1. À la première intersection 24, sur la voie de circulation du véhicule hôte se trouve un panneau de signalisation 28 connecté, dans l’exemple un panneau de stop. À la deuxième intersection 28, sur la voie de circulation du véhicule hôte, se trouve un feu tricolore 30. Par ailleurs, à proximité de la voie de circulation du véhicule hôte 1 se trouve un bâtiment 32 (à proximité de la deuxième intersection 26), ainsi qu’une station météorologique 34 connectée.

Le véhicule hôte 1 est connecté par l’intermédiaire du module de communication sans fil 20, ou module V2X 20. Par l’intermédiaire de cette connexion, le véhicule hôte 1 a accès :

- à des données relatives à l’infrastructure (incluant par exemple des informations relatives au trafic routier, aux conditions météorologiques, à la cartographie routière, etc.),

- à des données relatives à des objets et véhicules connectés situés dans l’environnement du véhicule hôte 1, ces données incluant d’une part des données descriptives (par exemple, type d’objet ou de véhicule, son état de fonctionnement, sa position...) et, d’autre part, des données relatives à l’environnement tel que perçu par ces objets ou véhicules connectés (c’est-àdire, notamment, leur localisation, la perception de leur environnement externe par leurs capteurs).

Ainsi, par l’intermédiaire du module V2X 20, le véhicule hôte est apte à recueillir un premier ensemble de données, relatives à l’environnement du véhicule. Ces données incluent notamment le type et la position des objets et véhicules connectés situés dans l’environnement du véhicule hôte. Dans l’exemple de la figure 2, cela concerne les véhicules 3 suivant le véhicule hôte, ainsi que les véhicules 4, 5 circulant à proximité de la voie de circulation du véhicule hôte. Cela concerne également les dispositifs de signalisation tels que le panneau de stop 28 et le feu tricolore 30, ou encore le bâtiment 32, situé dans l’exemple au niveau de la deuxième intersection 26.

Le module V2X 20 recueille toutes les données disponibles en continu, de telle sorte que le système de conduite automatisé 2 peut suivre l’évolution de ces données dans le temps, au fur et à mesure de la progression du véhicule hôte 1. Ainsi, en suivant l’évolution des données du premier ensemble de données, le calculateur 10 peut notamment suivre l’évolution de la position des différents objets connectés et véhicule connectés. En fonction du champ de perception des capteurs équipant le véhicule hôte 1, le calculateur 10 peut anticiper la détection d’un objet connecté ou d’un véhicule connecté, ou, en d’autres termes, l’apparition d’un objet ou véhicule connecté dans l’environnement du véhicule tel que perçu par les capteurs équipant le véhicule hôte 1. Ainsi, en fonction des données relatives à l’environnement du véhicule, et notamment les données relatives à la présence de bâtiments, de virages, aux conditions météorologiques, le calculateur 10 peut déterminer si un ou plusieurs capteurs du véhicule hôte sont censés détecter l’objet ou le véhicule connecté concerné, lorsque celui-ci se trouve dans le champ de perception du ou des capteurs correspondants.

Le calculateur confronte donc un premier ensemble de données, recueillies par l’intermédiaire du module V2X et un deuxième ensemble de données, recueillies par l’intermédiaire des capteurs équipant le véhicule hôte. Cette confrontation des deux ensembles de données recueillies par des canaux différents permet de détecter un défaut éventuel d’un ou plusieurs capteurs, et, éventuellement de déterminer la cause précise de ce défaut (qui peut être temporaire, et peut être extrinsèque au capteur).

Ainsi, dans l’exemple de la figure 2 le calculateur 10 détermine que l’un des capteurs (par exemple une caméra 18 frontale) devrait détecter un objet connecté ou un véhicule connecté (par exemple le véhicule 5 situé à proximité du bâtiment 32) lorsque cet objet ou véhicule est entré dans le champ de perception du capteur concerné. Si aucun objet ou véhicule n’est détecté, alors le calculateur détermine qu’une potentielle défaillance (ou potentiel défaut) affecte le capteur concerné, et peut effectuer une action en conséquence, comme par exemple alerter le conducteur.

Avantageusement, le calculateur peut associer un indice de confiance à la détection d’un défaut, sur la base notamment des conditions environnementales qui pourraient impacter la perception du capteur concerné (conditions météorologiques, luminosité, etc.), et/ou des occurrences d’une même détection de défaillance, et/ou des informations fournies par les autres capteurs.

Par exemple, lorsque le véhicule hôte 1 arrive à proximité de la deuxième intersection 26, la présence du bâtiment 32 empêche la caméra 18 frontale de détecter le véhicule 5 arrivant par la droite à cette même intersection. Le véhicule 5 étant connecté, il est cependant détecté et identifié à l’aide des informations reçues par le module V2X 20. Le calculateur 10 détecte donc un défaut de la caméra 18 frontale lorsque, sur la base des informations reçues par le module V2X, le véhicule 5 se trouve dans le champ de perception de cette caméra 18. Toutefois, un autre capteur équipant le véhicule, par exemple l’un des capteurs 14a, 14b, de type Lidar, détecte le véhicule 5. Dans un tel cas, le calculateur associe un indice de confiance élevé à la détection du défaut de la caméra 18 frontale.

Comme mentionné plus haut, les informations reçues par le module V2X 20 peuvent inclure des informations relatives aux conditions météorologiques locales, qui dans l’exemple peuvent être transmises par la station météorologique 34. Par exemple, en cas de brouillard, le véhicule hôte 1 reçoit par l’intermédiaire du module V2X, une information selon laquelle le brouillard affecte la zone dans laquelle circule le véhicule hôte 1. Ainsi, si le calculateur 10 détecte un défaut d’un capteur, la performance de ce capteur est vraisemblablement affectée par les conditions de visibilité liées au brouillard. Le système de conduite automatisé affectera alors un indice de confiance plus élevé dans les informations reçues via le module V2X.

La comparaison des données reçues via le module V2X d’une part, et via les capteurs embarqués d’autre part, permet au calculateur 10 de déterminer les causes d’un défaut de détection, et, à cet effet, peut utiliser tout type de données disponibles. Par exemple, le calculateur 10 peut prendre en compte l’altitude, le numéro de voie, et la position GPS d’un véhicule connecté à proximité du véhicule hôte 1, ces données étant contenues dans les informations collectées via le module V2X. Dans certains cas, ce véhicule connecté n’est pas détecté par les capteurs embarqués du véhicule hôte, par exemple parce que les deux véhicules ne sont pas sur la même voie, ou à la même hauteur (dans le cas de routes superposées). La topographie fait également partie des informations pouvant être prises en compte. Ainsi, en montée, en descente ou en virage, le calculateur 10 du véhicule hôte 1 est capable de déterminer qu’un élément connecté se situe en dehors du domaine de fonctionnement d’un ou plusieurs des capteurs, toujours en comparant les données fournies par le modèle V2X avec les données fournies par les capteurs embarqués. Par exemple, sur une même voie (le numéro de voie d’un véhicule connecté à proximité étant reçue via le module V2X), le véhicule connecté peut être détecté par intermittence par les capteurs embarqués du véhicule hôte, par exemple parce que le véhicule connecté se trouve dissimulé dans les virages. En utilisant la communication V2X avec le véhicule connecté, le véhicule hôte peut utiliser par exemple la variation de la déclinaison magnétique terrestre émise par le véhicule connecté pour en déduire qu’aucun capteur embarqué n’est défaillant. Des approches similaires peuvent être appliquées à des scénarios en pente.

Dans le cas où un objet un véhicule est détecté par les capteurs embarqués, comme anticipé par le calculateur 10 sur la base des données recueillies par le module V2X, alors le calculateur 10 compare les données relatives à cet objet ou ce véhicule recueillies via le module V2X avec les données obtenues via les capteurs embarqués, dans le but de vérifier la cohérence de ces données. Les données relatives à l’élément détecté incluent notamment le type et les dimensions de cet élément. Ainsi, si les données recueillies via le module V2X et les données fournies par les capteurs embarqués ne sont pas cohérentes, le calculateur peut déterminer qu’il y a défaillance d’un ou plusieurs capteurs. À titre d’exemple, les capteurs embarqués peuvent détecter la présence d’un vélo sur la voie de circulation alors que les informations fournies par le module V2X indiquent la présence d’un vélo fixé à l’arrière d’un véhicule.

À titre d’exemple, la détection d’un feu tricolore, tel que le feu tricolore 30, est effective grâce aux informations reçues via le module V2X, qui indique la position de ce feu tricolore, ainsi que son état, rouge par exemple. Si la caméra 18 frontale ne détecte pas le feu tricolore ou le détecte mais sans être en mesure de déterminer son état, alors le calculateur 10 du véhicule hôte détermine que la caméra 18 frontale présente un défaut. Toutefois, le feu tricolore peut être détecté par un autre capteur embarqué, par exemple de type Lidar, ce qui amène le calculateur à attribuer un indice de confiance élevé aux informations fournies par le module V2X. Par ailleurs, la cause de la défaillance de la caméra peut être déterminée, par exemple si les informations fournies via le module V2X contienne des informations relatives aux conditions environnementales susceptibles de limiter les performances de la caméra (par exemple, la présence de pluie limitant la visibilité).

On comprend de la description que précède que l’invention permet d’améliorer la sécurité des véhicules automobiles, et plus particulièrement des véhicules autonomes, en utilisant les données recueillies via le module V2X pour détecter les défauts affectant un ou plusieurs capteurs. En outre, l’invention peut permettre d’éviter une redondance coûteuse dans la mise en œuvre des capteurs embarqués (par exemple en évitant d’avoir recours à la fois à une caméra, à des capteurs radar et à des capteurs lidar). L’invention peut également permettre de faciliter le diagnostic de pannes affectant les capteurs embarqués, en évitant de devoir recherche l’origine d’une panne si celle-ci a été détectée par le système de conduite automatisé du véhicule.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Procédé de détection d’un défaut d’un capteur (14a, 14b, 16a, 16b, 18) équipant un véhicule automobile, ci-après véhicule hôte (1), le capteur (14a, 14b, 16a, 16b, 18) étant destiné à fournir des informations relatives à l’environnement du véhicule hôte (1), le procédé comportant les étapes consistant à :

   - recueillir un premier ensemble de données relatives à l’environnement du véhicule hôte (1) au moyen d’un module de communication sans fil (20) ;

   - recueillir un deuxième ensemble de données relatives à l’environnement du véhicule hôte (1), les données du deuxième ensemble de données étant fournies par le capteur (14a, 14b, 16a, 16b, 18) ;

   - comparer le premier ensemble de données et le deuxième ensemble de données ;

   - émettre une information relative à un défaut d’un ou plusieurs capteurs (14a, 14b, 16a, 16b, 18) si oie premier ensemble de données comporte des informations relatives à la présence d’une entité située dans l’environnement du véhicule hôte (1) et située à l’intérieur d’une zone de perception du capteur (14a, 14b, 16a, 16b, 18), et si oie deuxième ensemble de données ne comporte aucune information sur la présence de cette entité, ou comporte des informations relatives à la présence de cette entité qui ne sont pas cohérentes avec celles du premier ensemble de données.
2. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le premier ensemble de données est recueilli par un module de communication sans fil (20) de type V2X.
3. 3. Procédé dans lequel le module de communication sans fil est notamment compatible avec les réseaux de communication sans fil de type IEEE 802.11 p, ETSI ITS-G5, Wifi®, Bluetooth®, GSM 5G, LTE.
4. 4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième ensemble de données est recueilli par l’intermédiaire d’un ou plusieurs capteurs (14a, 14b, 16a, 16b, 18) d’une ou plusieurs des catégories suivantes ;

   capteur radar ;

   - capteur lidar ;

   - capteur à ultrasons ;

   - caméra à vision de jour ;

   - caméra à vision de nuit.
5. 5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les informations relatives à la présence d’une entité située dans l’environnement du véhicule hôte (1) inclut notamment les informations suivantes: type de l’entité, position instantanée, caractère mobile ou immobile, vitesse, trajectoire, dimensions.
6. 6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le type de l’entité située dans l’environnement peut être l’un des éléments suivants : un véhicule (3, 4, 5), un piéton, un cycliste, un bâtiment (32), un élément d’infrastructure routière, un élément de signalisation tel qu’un panneau de signalisation (28) ou un feu tricolore (30).
7. 7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier ensemble de données inclut des informations relatives à des variables susceptibles d’influer sur la perception de l’environnement du ou des capteurs équipant le véhicule hôte (1 ), comme par exemple des informations relatives aux conditions météorologiques et/ou aux conditions de visibilité.
8. 8. Système de conduite automatisé (2) comportant un calculateur (10), un module de communication sans fil (20) et des capteurs (14a, 14b, 16a, 16b, 18) agencés pour mettre en œuvre le procédé de détection conforme à l’une des revendications précédentes.
9. 9. Système de conduite automatisé (2) selon la revendication précédente, comportant des actionneurs (12) configurés pour agir sur la direction, l’accélérateur et le système de freinage du véhicule hôte (1), afin d’en contrôler l’allure et la trajectoire.
10. 10. Véhicule (1) automobile mettant en œuvre un procédé conforme à l’une des revendications 1 à 7 et/ou comportant un système de conduite automatisé (2) conforme à l’une des revendications 8 et 9.