FR3082163A1 - Procede et dispositif d’assistance a la conduite d’un vehicule, par determination de l’angle de braquage en fonction d’un gain predictif - Google Patents

Abstract

Un procédé assiste la conduite d'un véhicule (V) circulant sur une voie de circulation (VC) encadrée par deux délimitations, et déterminant des fonctions mathématiques représentatives de portions de ces délimitations situées devant lui (V). Ce procédé comprend une étape dans laquelle : - on détermine une trajectoire que le véhicule (V) doit suivre entre les délimitations en fonction des fonctions mathématiques, puis - on détermine N points de la trajectoire, espacés du véhicule (V) de N distances respectives choisies, avec N ≥ 1, puis - on détermine une valeur représentative d'un angle de braquage pour le véhicule (V) en fonction des vitesse transversale et vitesse de lacet en cours du véhicule (V) et d'un gain déterminé parmi des gains prédéfinis en fonction d'une vitesse longitudinale en cours du véhicule (V), des N distances et des N points.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF D’ASSISTANCE À LA CONDUITE D’UN VÉHICULE, PAR DÉTERMINATION DE L’ANGLE DE BRAQUAGE EN FONCTION D’UN GAIN PRÉDICTIF

L’invention concerne les véhicules à conduite au moins partiellement automatisée (ou autonome), et plus précisément l’assistance à la conduite de tels véhicules pour qu’ils suivent une trajectoire de référence.

Dans ce qui suit on considère qu’un véhicule est à conduite au moins partiellement automatisée (ou autonome) lorsqu’il peut être conduit de façon automatisée (partielle ou totale (sans intervention de son conducteur)) pendant une phase de conduite automatisée, ou de façon manuelle (et donc avec intervention de son conducteur sur le volant et/ou les pédales) pendant une phase de conduite manuelle.

Certains véhicules définis ci-avant, généralement de type automobile, comprennent un dispositif d’assistance à la conduite (éventuellement de type ADAS (« Advanced Driver Assistance System »)) chargé de déterminer la trajectoire de référence qu’ils doivent suivre entre les délimitations de leur voie de circulation et l’angle de braquage qui doit leur être imposé à chaque instant pour qu’ils suivent au mieux cette trajectoire de référence. En d’autres termes, ce type de dispositif d’assistance est chargé de contrôler de façon automatisée le positionnement transversal (ou latéral) de son véhicule par rapport à la voie de circulation sur laquelle est situé ce dernier.

Au moins deux types de stratégies de contrôle du positionnement transversal (ou latéral) ont été proposés. Un premier type consiste à effectuer de façon permanente une régulation destinée à annuler l’écart transversal entre un point central du véhicule et la trajectoire de référence à suivre. Un second type consiste à prédire la trajectoire du véhicule et à déterminer la commande d’angle de braquage permettant de minimiser l’écart entre cette prédiction et la trajectoire de référence. Ce second type de stratégie peut, par exemple, utiliser une méthode dite « de tentacules » ou une méthode dite « de commande prédictive ».

Le premier type de stratégie ne permet pas de satisfaire les trois exigences que sont la garantie des performances pour toutes les situations de vie (et en particulier pour une grande plage des vitesses), la garantie d’une précision minimale du positionnement du véhicule sur sa voie de circulation, et l’évitement de l’utilisation d’angles de braquage trop grand pour ne pas induire de gêne des passagers.

Le second type de stratégie, tout comme le premier type, est fondé sur une optimisation dite non-convexe qui nécessite une puissance de calcul très importante en temps réel, inaccessible aux calculateurs qui équipent la plupart des véhicules actuels.

Il a certes été proposé dans le document brevet US 9,731,755 de contrôler simultanément l’écart entre la trajectoire prédite du véhicule et la trajectoire de référence, et l’orientation du véhicule. Mais une telle solution impose de calculer intégralement à chaque instant, en fonction de tous les paramètres concernés, le gain qui intervient dans l’équation de l’angle de braquage, ce qui nécessite une puissance de calcul très importante en temps réel, inaccessible aux calculateurs qui équipent la plupart des véhicules actuels. De plus, l’orientation du véhicule est dans la pratique difficile à mesurer.

L’invention a notamment pour but d’améliorer la situation.

Elle propose notamment à cet effet un procédé, d’une part, destiné à assister la conduite d’un véhicule à conduite au moins partiellement automatisée, circulant sur une voie de circulation encadrée par deux délimitations, et déterminant des fonctions mathématiques représentatives de portions de ces délimitations situées devant lui, et, d’autre part, comprenant une étape dans laquelle on détermine une trajectoire y_ref(x) que le véhicule doit suivre entre ces délimitations en fonction de ces fonctions mathématiques et une valeur représentative d’un angle de braquage pour le véhicule en fonction de cette trajectoire déterminée, pour qu’il suive cette dernière.

Ce procédé d’assistance se caractérise par le fait que dans son étape on détermine N points de la trajectoire déterminée, espacés du véhicule de N distances respectives choisies, avec N > 1, puis on détermine la valeur représentative de l’angle de braquage en fonction de vitesse transversale et vitesse de lacet en cours du véhicule et d’un gain déterminé parmi des gains prédéfinis en fonction d’une vitesse longitudinale en cours du véhicule, de ces N distances et de ces N points.

Ainsi, on n’a plus qu’à déterminer le gain de façon prédictive à partir des données stockées qui sont représentatives de N éléments vectoriels de gain associés respectivement aux N points, et en fonction de la vitesse longitudinale du véhicule, des N distances et des N points, ce qui nécessite une puissance de calcul beaucoup moins importante que celle nécessaire aux optimisations non-convexes de l’art antérieur.

Le procédé d’assistance selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :

- dans son étape on peut déterminer la trajectoire de sorte qu’elle soit placée à égale distance entre les délimitations ;

- dans son étape on peut déterminer la trajectoire au moyen d’un polynôme de degré 2 y_ref(x) = a + b*x + c*x², où a, b et c sont les coefficients du polynôme ;

- dans son étape on peut utiliser N distances prédéfinies respectivement par x_n = n*xo, où xo est une constante prédéfinie et n = 1 à N ;

- en variante, dans son étape on peut utiliser N distances définies respectivement par x_n = n*v_x*ôt, où v_x est la vitesse longitudinale en cours du véhicule, ôt est une constante prédéfinie et n = 1 à N ;

- dans son étape on peut déterminer une valeur égale à l’angle de braquage au moyen de l’équation 0_SW = Κ{ν_χ)γ^ + k_v {v_x)v_y(t) + où

Vx est la vitesse longitudinale en cours du véhicule, y/_ef est la transposée de yref =y(.Xref) = [yi,y2,-,yN] =[yref(.Xiyyref yref(.XN)], Xn représente chacune des N distances, avec n = 1 à N, K(v_x) est le gain défini par le vecteur [/ci(v_x),fc₂(^)>->k_s(v_x)], k_n représente un élément vectoriel de gain fonction de x_n, v_y est la vitesse transversale en cours du véhicule, k_Vy(v_x) est un scalaire fonction de v_x et v_y, kt^Vx) est un scalaire fonction de v_x et φ, et φ est la vitesse de lacet ;

- dans son étape on peut utiliser un modèle du véhicule de type dit bicyclette pour déterminer le gain.

L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en oeuvre le procédé d’assistance décrit ciavant pour déterminer une valeur représentative d’un angle de braquage pour un véhicule à conduite au moins partiellement automatisée.

L’invention propose également un dispositif d’assistance, d’une part, destiné à équiper un véhicule à conduite au moins partiellement automatisée, circulant sur une voie de circulation encadrée par deux délimitations, et déterminant des fonctions mathématiques représentatives de portions de ces délimitations situées devant lui, et, d’autre part, comprenant un processeur déterminant une trajectoire que le véhicule doit suivre entre les délimitations en fonction de ces fonctions mathématiques et une valeur représentative d’un angle de braquage pour le véhicule en fonction de cette trajectoire déterminée, pour qu’il suive cette dernière.

Ce dispositif d’assistance se caractérise par le fait que son processeur détermine N points de la trajectoire déterminée, espacés du véhicule de N distances respectives choisies, avec N > 1, puis détermine la valeur représentative de l’angle de braquage en fonction de vitesse transversale et vitesse de lacet en cours du véhicule et d’un gain déterminé parmi des gains prédéfinis en fonction d’une vitesse longitudinale en cours du véhicule, de ces N distances et de ces N points.

L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, à conduite au moins partiellement automatisée, propre à circuler sur une voie de circulation encadrée par deux délimitations, déterminant des fonctions mathématiques représentatives de portions de ces délimitations situées devant lui, et comprenant un dispositif d’assistance du type de celui présenté ci-avant.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule situé sur l’une des deux voies de circulation d’une route et équipé d’un capteur, de circuits d’analyse et d’un exemple de réalisation d’un dispositif d’assistance selon l’invention, et

- la figure 2 illustre schématiquement au sein d’un diagramme un exemple d’évolution des cinq éléments de gain du vecteur de gain K(v_x) en fonction de la vitesse longitudinale v_x d’un véhicule.

L’invention a notamment pour but de proposer un procédé d’assistance, et un dispositif d’assistance DA associé, destinés à permettre la détermination de façon automatisée d’une valeur représentative d’un angle de braquage pour un véhicule V à conduite au moins partiellement automatisée (ou autonome), pour qu’il suive une trajectoire de référence tr.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre pouvant circuler sur des voies de circulation terrestres définies chacune par deux délimitations.

Sur la figure 1 la direction X est la direction longitudinale du véhicule, laquelle est sensiblement parallèle aux côtés latéraux comportant les portières latérales, et la direction Y est la direction transversale du véhicule, laquelle est perpendiculaire à la direction X.

On a schématiquement et fonctionnellement représenté sur la figure 1 un véhicule V circulant sur l’une des deux voies de circulation VC et VC’ d’une route R. On notera que le véhicule V circule ici sur la voie de circulation VC qui est encadrée (ou délimitée) par deux délimitations d1 et d2.

Ce véhicule V comprend au moins un capteur CP, des circuits d’analyse CAN et un exemple de réalisation d’un dispositif d’assistance DA selon l’invention.

Ce capteur CP comprend au moins une caméra numérique installée dans une partie avant du véhicule (par exemple sur le pare-brise ou sur le rétroviseur intérieur), et chargée d’acquérir des images numériques dans l’environnement qui est au moins situé devant le véhicule V.

On notera que le nombre de capteurs CP est ici égal à un (1), mais il peut prendre n’importe quelle valeur supérieure ou égale à un (1) (au moins un capteur sur l’avant), dès lors que cela permet d’acquérir des informations dans l’environnement qui est au moins situé devant le véhicule V. Ainsi, le véhicule V pourrait aussi comprendre au moins un capteur à ultrasons, ou au moins un radar ou lidar, ou encore au moins une autre caméra installée dans une partie arrière.

Les circuits d’analyse CAN sont agencés de manière à analyser au moins les images numériques, acquises par le capteur CP dans l’environnement situé au moins devant le véhicule V, afin de déterminer des informations qui sont représentatives au moins des deux délimitations d1 et d2 de la voie de circulation VC sur laquelle circule le véhicule V et de l’angle de lacet <p(t) en cours de ce dernier (V).

Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1, les circuits d’analyse CAN font partie d’un calculateur CAL embarqué dans le véhicule V. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, les circuits d’analyse CAN pourraient comprendre leur propre calculateur. Par conséquent, les circuits d’analyse CAN peuvent être réalisés sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »).

Les informations représentant les délimitations d1 et d2 peuvent, par exemple, être des points (ayant une coordonnée longitudinale (suivant X) et une coordonnée transversale (suivant Y)) dans un référentiel choisi attaché au véhicule V (par exemple au centre de son extrémité avant), et représentatifs respectivement de portions de délimitation détectées, par exemple, dans une image numérique acquise par le capteur CP. On notera que ces informations peuvent aussi définir le cap du véhicule V, et/ou l’estimée de la courbure d’une délimitation ainsi qu’éventuellement l’estimée de la dérivée de cette courbure, et/ou la largeur d’une délimitation, par exemple.

Les circuits d’analyse CAN sont également agencés de manière à déterminer des fonctions mathématiques représentatives de portions des délimitations d1 et d2 à partir des informations qu’ils ont déterminées et qui sont représentatives de ces dernières (d1 et d2).

Par exemple, chaque délimitation d1, d2 peut être définie par une fonction mathématique de type polynôme de degré deux (f(x) = cO + c1x + c2 x²), où x représente la distance suivant la direction longitudinale X. Mais d’autres types de fonction mathématique peuvent être utilisés pour représenter les délimitations d1 et d2, et notamment une clothoïde.

Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé d’assistance destiné à permettre la détermination de façon automatisée d’une valeur représentative d’un angle de braquage 0_Sw pour le véhicule V, pour qu’il suive une trajectoire de référence tr.

Ce procédé d’assistance peut être au moins partiellement mis en oeuvre par le dispositif d’assistance DA qui comprend à cet effet au moins un processeur PR, par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), éventuellement associé à au moins une mémoire.

On notera que ce dispositif d’assistance DA est éventuellement de type ADAS (Advanced Driver Assistance System).

Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1, le dispositif d’assistance DA fait partie du calculateur CAL qui comprend aussi les circuits d’analyse CAN. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le dispositif d’assistance DA pourrait comprendre son propre calculateur. Par conséquent, le dispositif d’assistance DA peut être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques et de modules logiciels. On notera que les circuits d’analyse CAN peuvent éventuellement faire partie du dispositif d’assistance DA.

Le procédé d’assistance, selon l’invention, comprend une étape dans laquelle on (le processeur PR) commence par déterminer une trajectoire de référence yret(x) (ou tr), que le véhicule V doit suivre entre les délimitations d1 et d2, en fonction des fonctions mathématiques représentant ces dernières (d1 et d2).

Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, dans l’étape du procédé on (le processeur PR) peut, par exemple, déterminer la trajectoire de référence y_ref(x) de sorte qu’elle soit placée à égale distance Iv entre les délimitations d1 et d2. Mais cela n’est pas obligatoire. On peut en effet imaginer que la trajectoire de référence y_ref(x) soit plus proche de l’une des deux délimitations d1 et d2, éventuellement par choix du conducteur du véhicule V.

Egalement par exemple, dans l’étape du procédé on (le processeur PR) peut, par exemple, déterminer la trajectoire y_ref(x) au moyen d’un polynôme de degré 2 y_ref(x) = a + b*x + c*x², où a, b et c sont les coefficients du polynôme.

Puis, dans l’étape du procédé on (le processeur PR) détermine N points p_n (n = 1 à N) de la trajectoire de référence yret(x) déterminée, espacés du véhicule V de N distances respectives choisies, avec N > 1. N est un paramètre d’algorithme, qui peut être défini par défaut.

De préférence, on choisit un nombre N relativement important, par exemple égal à cinq (5), car plus ce nombre N est élevé plus l’angle de braquage 0_Sw à déterminer est précis.

Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, dans l’étape du procédé on (le processeur PR) peut, par exemple, utiliser N distances prédéfinies respectivement par x_n = n*xo, où xo est une constante prédéfinie et n = 1 à N. Ainsi, lorsque N = 5, on utilise cinq points pi à ps de la trajectoire de référence y_ref(x) qui sont respectivement espacés du véhicule V de cinq distances pi = xo, p2 = 2*xo, pa = 3*xo, p4 = 4*xo, et ps = 5*xo. On comprendra que dans cet exemple, les N distances x_n sont fixes (et prédéfinies). Par exemple, xo peut être comprise entre 3 mètres et 10 mètres. A titre d’exemple, on peut choisir xo égale à 5 mètres.

Dans une variante, dans l’étape du procédé on (le processeur PR) peut, par exemple, utiliser N distances définies respectivement par x_n = n*vx*ôt, où Vx est la vitesse longitudinale en cours du véhicule V, ôt est une constante prédéfinie et n = 1 à N. On comprendra que dans cette variante, les N distances x_n ne sont pas fixes, mais variables en fonction de la vitesse longitudinale en cours du véhicule V. Par exemple, ôt peut être comprise entre 0,1 seconde et 3 secondes. On notera que ôt peut dépendre de N.

Puis, dans l’étape du procédé on (le processeur PR) détermine une valeur représentative de l’angle de braquage 0_Sw pour le véhicule V en fonction de la vitesse transversale v_y en cours du véhicule V, de la vitesse de lacet φ en cours du véhicule V, et d’un gain K(v_x) déterminé parmi des gains prédéfinis en fonction de la vitesse longitudinale v_x en cours du véhicule V, des N distances x_n et des N points p_n.

Dans ce qui suit on considère que la valeur déterminée est égale à l’angle de braquage 0_Sw. Mais dans une variante de réalisation cette valeur pourrait être la variation de l’angle de braquage (dans ce cas, on utilise des équations dérivées de celles données ci-après, comme le sait l’homme de l’art).

On comprendra que ces gains prédéfinis, parmi lesquels est choisi le gain K(v_x), qui est utilisé dans le calcul de la valeur représentative de l’angle de braquage 0_Sw, sont stockés dans le processeur PR, par exemple sous la forme de fonctions mathématiques définissant N courbes k_n(v_x) associées respectivement aux N points p_n, ou d’une base de données. Le gain K(v_x) est un vecteur [/ci(v_x),fc₂(v_x),->k_NÇv_x')] comprenant N éléments vectoriels k_n(v_x) associés respectivement aux N points p_n. Par exemple, lorsque N = 5, on a K(v_x) = [/τι(ν_χ)Λ₂(^)Λ3(^)Λ₄(^)Λ₅(^)].

On a schématiquement illustré sur la figure 2, au sein d’un diagramme, un exemple d’évolution, en fonction de la vitesse longitudinale v_x d’un véhicule, des cinq éléments vectoriels de gain ki(v_x) à ks(v_x) du vecteur de gain K(v_x), lorsque N = 5. On notera que dans la variante décrite ci-avant, dans laquelle les N distances x_n sont variables en fonction de la vitesse longitudinale en cours du véhicule V, on a des courbes similaires à celles illustrées sur la figure 2 (et correspondant au cas où les N distances x_n sont fixes).

L’angle de braquage 0_Sw (ou la valeur qui le représente) est ensuite utilisé pour générer au moins une commande pour au moins la direction assistée électrique du véhicule V, puis cette commande est instaurée pour que ce dernier (V) suive au mieux la trajectoire de référence yref(x) (ou tr) déterminée. On notera que d’autres commandes peuvent aussi être déterminées pour d’autres organes impliqués dans les déplacements du véhicule V, comme par exemple le groupe motopropulseur (ou GMP), le système de freinage, et les moyens de changement de vitesse (par exemple une boîte de vitesses automatique).

Grâce au stockage de données représentatives des N éléments vectoriels de gain k_n(v_x) associés respectivement aux N points p_n, il n’y a plus qu’à déterminer le gain K(v_x) de façon prédictive à partir de ces N éléments vectoriels de gain k_n(v_x) prédéfinis et en fonction de la vitesse longitudinale v_x en cours du véhicule V, des N distances x_n et des N points p_n. On peut ainsi déterminer une commande prédictive pour optimiser la trajectoire du véhicule V sur un certain horizon temporel. De plus, cette commande prédictive étant fondée sur une optimisation dite convexe, elle nécessite une puissance de calcul beaucoup moins importante que celle nécessaire aux optimisations nonconvexes de l’art antérieur, et donc accessible aux calculateurs qui équipent la plupart des véhicules actuels. En outre, on peut désormais contrôler le véhicule V avec un paramètre qui varie sur une plage de vitesses désirée.

Par exemple, dans l’étape du procédé on (le processeur PR) peut déterminer l’angle de braquage 0_Sw au moyen de l’équation 0_SW = K(v_x)yf_r + k_v (vx)v_y(t) + k<p(v_x)cp(t'). Dans cette équation, v_x est la vitesse longitudinale en cours du véhicule V, est la transposée du vecteur y_ref = y(x_re/) = [yi,y₂> ->Υν] = [yref (^1)>yref (^2)> -.yrefM], représente chacune des N distances, avec n = 1 à N, K(v_x) est le gain défini par [k₁(v_x),k₂(v_x), ...,k_N(v_x)], kn représente un élément vectoriel de gain fonction de x_n, v_y est la vitesse transversale en cours du véhicule V, k_Vy(v_x) est un scalaire fonction de v_x et v_y, est un scalaire fonction de v_x etcp, etcp est la vitesse de lacet (ou dérivé temporelle de l’angle de lacet <p(t) en cours).

Pour déterminer le gain K(v_x) en présence de l’angle de braquage 0sw défini au paragraphe précédent, on (le processeur PR) peut utiliser un modèle du véhicule V de type dit bicyclette défini ci-dessous :

v_y(t)

0(0

0(0

V_x(t)M aCf-bCj

- ^vx(f)Izz aCf—bC} v_x(t)M ^vx(t)Izz <KO + .0(0.

nM

ClCy nl_zzθν(ί), x(t) = v_x(t) cos((jp(t)) - Vy(t) sin(<jp(O) J>(0 = _Vx(t) sin(<jp(t)) + v_y(t) cos[<p(t)) où :

- v_y est la vitesse transversale du véhicule en m/s,

- φ est l’angle de lacet en radians (ou rad),

- 0v est la position angulaire du volant en radians

- Vx est la vitesse longitudinale du véhicule en m/s,

- Cf et Cr sont des coefficients de dérive des pneus en N/rad,

- a et b sont des distances en mètres entre le centre de gravité et respectivement les essieux avant et arrière du véhicule V,

- Izz est l’inertie du véhicule V selon la direction verticale Z en kg.m²,

- M est la masse du véhicule V en kg,

- n est le gain entre l’angle de braquage des roues et l’angle de braquage du volant, et

- x et y sont les coordonnées du centre de gravité du véhicule V en mètres.

Comme le sait l’homme de l’art, en présence du modèle du véhicule V de type bicyclette, la synthèse d’un régulateur nécessite un modèle de synthèse linéaire (si le modèle de synthèse est non linéaire, le problème n’est alors plus convexe). Ainsi le modèle de bicyclette peut être linéarisé autour de plusieurs vitesses longitudinales v_x constantes allant, par exemple, de 10 km/h à 130 km/h par pas de 20 km/h. Ce pas peut être différent de 20 km/h. On suppose également que l’angle de lacet φ(ΐ) reste petit, et donc on fait les approximations cos((p(t)) « 1 et sin(cp(t)) « φ(ΐ).

On suppose également que la vitesse transversale v_y est négligeable par rapport à la vitesse longitudinale v_x (soit v_x » maxt(v_y(t))).

La sortie choisie pour le modèle de bicyclette est alors la position du centre de gravité du véhicule V selon la direction transversale Y.

Compte tenu des choix et approximations mentionnés ci-avant, on obtient le modèle de bicyclette linéarisé suivant :

fVy(t)l		C f+Cy	0	aC f-bCr	0			Γ cf 1
	vxM	vxM	Vy(ty		nM
<p(t)		0	0	1	0	<p(t)		0
ÿ(t)		aCf-bCr	0	a2C f+b2Cr	0	<p(t)	I	aC f
L ÿ(t) J		νχΙζζ	νχΙζζ	L y(t) J		nizz
		L i	Vx	0	oJ			L 0 J

θν(0 y(t)=[o <p(t) <p(t)

- y(O On peut alors introduire la notation simplifiée de ce modèle sous la forme d’une représentation d’état dans laquelle s(t) est un vecteur d’état ayant quatre composantes :

s(t) = 4(v_x)s(t) + B(v_x), y(t) = C(v_x)s(t).

Ensuite, on peut discrétiser ces deux dernières équations de la représentation d’état avec un temps d’échantillonnage T (par exemple égal à xo*vx ou à ôt selon la définition choisie pour les N distances x_n). Cette discrétisation est donnée par l’équation suivante :

' y(t + Ό y(t + 2T) .y(t + tp)_

’ CB	0	0 ’		Tt9sw(t + Ty
CAB	CB ...	0	*	^SW(t + 2T)
.CAn~îB	CAn~2B .	. CB.		d ~ , . a
				-dt^sw^ + t?) -

—i1—

S(v_x·)

’ CA ’	Wo)’
CA2	0(to)
	y(to)
.CAn.	-Vy(t0)_

(v_x) sO(t)

On utilise alors cette dernière équation pour minimiser le critère suivant :

M

J ⁼ 7/(ΐ+ΐΤ))²+ν^ 0l_w(t+iT).

i=l

Le minimum de ce critère est donné par :

0_sw(t) = (S^T(O'W.Y) + V)^_1S^T(vx)iy (y_re/(t) - T(v_x)s₀(t)), où V et W sont des matrices de pondération diagonales.

Le gain K(v_x) peut alors être la première ligne de la matrice (S^T(vx)V/S(vx) + V)~¹S^T(vx)W. Par ailleurs, les gains de vitesses k_Vy(v_x’)v_y(t') peuvent être calculés par l’équation :

\-k_Vy>-, kç] = (s^T(vx)WS(vx) + V)-¹s^T(vx)wy(v_x).

On notera que, même si le vecteur d’état s(t) contient 4 éléments, ces premier et troisième éléments sont l’angle de lacet φ(ΐ) et la position du véhicule V suivant la direction transversale Y. Par conséquent, si l’on suppose qu’à chaque pas des calculs le centre du système de coordonnées se trouve à la position matérialisant le véhicule V, les premier et troisième éléments de s(t) sont nuis à l’instant initial de calcul tO et donc négligeables. C’est la raison pour laquelle ils sont matérialisés respectivement par deux traits « — >> dans la dernière équation.

Les gains peuvent ainsi être calculés pour une vitesse longitudinale vx donnée. Ils peuvent aussi être calculés pour une plage de vitesses prédéfinie, grâce à une approximation linéaire entre deux vitesses consécutives.

On notera que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR, est propre à mettre en oeuvre le procédé d’assistance décrit ci-avant pour déterminer une valeur représentative de l’angle de braquage 0_Sw du véhicule V.

On notera également que sur la figure 1 le dispositif d’assistance DA est très schématiquement illustré avec seulement son processeur PR. Ce dispositif d’assistance DA peut prendre la forme d’un boîtier comprenant des circuits imprimés, ou bien de plusieurs circuits imprimés reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit imprimé tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. Comme évoqué plus haut, ce dispositif d’assistance DA comprend au moins un processeur PR, par exemple de signal numérique (ou DSP (Digital Signal Processor)), une mémoire vive pour stocker des instructions pour la mise en oeuvre par ce processeur du procédé d’assistance tel que décrit ci-avant, et une mémoire de masse notamment pour le stockage des données représentatives des éléments vectoriels de gain k_n(v_x). Le processeur de signal numérique PR reçoit au moins les informations déterminées par les circuits d’analyse CAN et la vitesse longitudinale v_x du véhicule V (accessible par exemple sur le réseau de communication de ce dernier (V) (éventuellement multiplexé)), pour les utiliser dans des calculs, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi. Le dispositif d’assistance DA peut également comporter une interface d’entrée pour la réception d’au moins les informations déterminées et de v_x, et une interface de sortie pour la transmission des résultats de ses calculs.

Une ou plusieurs sous partie de l’étape du procédé d’assistance peuvent être effectuées par des composants différents. Ainsi, le procédé d’assistance peut-être mis en oeuvre par une pluralité de processeurs, mémoire vive, mémoire de masse, interface d’entrée, interface de sortie et/ou processeur de signal numérique. Dans ces situations, le dispositif d’assistance DA peut-être décentralisé, au sein d’un réseau local (plusieurs processeurs reliés entre eux par exemple) ou d’un réseau étendu.

L’invention permet avantageusement d’offrir une grande qualité du contrôle du positionnement transversal du véhicule tout en respectant les importantes contraintes de temps de calcul imposées par le temps réel.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Procédé d’assistance à la conduite d’un véhicule (V) à conduite au moins partiellement automatisée, circulant sur une voie de circulation (VC) encadrée par deux délimitations, et déterminant des fonctions mathématiques représentatives de portions de ces délimitations situées devant lui (V), ledit procédé comprenant une étape dans laquelle on détermine une trajectoire yref(x) que ledit véhicule (V) doit suivre entre lesdites délimitations en fonction desdites fonctions mathématiques et une valeur représentative d’un angle de braquage pour ledit véhicule (V) en fonction de ladite trajectoire y_ref(x) déterminée, pour qu’il suive cette dernière, caractérisé en ce que dans ladite étape on détermine N points de ladite trajectoire y_ref(x) déterminée, espacés dudit véhicule (V) de N distances respectives choisies, avec N > 1, puis on détermine ladite valeur représentative de l’angle de braquage en fonction de vitesse transversale et vitesse de lacet en cours dudit véhicule (V) et d’un gain déterminé parmi des gains prédéfinis en fonction d’une vitesse longitudinale en cours dudit véhicule (V), desdites N distances et desdits N points.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape on détermine ladite trajectoire y_ref(x) de sorte qu’elle soit placée à égale distance entre lesdites délimitations.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite étape on détermine ladite trajectoire y_ref(x) au moyen d’un polynôme de degré 2 y_ref(x) = a + b*x + c*x², où a, b et c sont les coefficients du polynôme.
4. 4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans ladite étape on utilise N distances prédéfinies respectivement par x_n = n*xo, où xo est une constante prédéfinie et n = 1 à N.
5. 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans ladite étape on utilise N distances définies respectivement par x_n = n*v_x*ôt, où v_x est ladite vitesse longitudinale en cours dudit véhicule (V), ôt est une constante prédéfinie et n = 1 à N.
6. 6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans ladite étape on détermine une valeur égale audit angle de braquage au moyen de l’équation 0_SW = KÇv_x)y/_ef + k_VyÇv_x)v_y(t) + ky(v_x}(p(t}, où v_x est ladite vitesse longitudinale en cours dudit véhicule (V), y/_ef est la transposée du vecteur y_ref = y(x_refï = [Χι,Χς.-.Υν] = [y_ref(xO^re/fe)» x_n représente chacune desdites N distances, avec n = 1 à N, K(v_x) est ledit gain défini par [fci(v_x),fc₂(v_x), ...,fc_w(v_x)], k_n représente un élément vectoriel de gain fonction de x_n, v_y est ladite vitesse transversale en cours dudit véhicule (V), k_Vy(v_x) est un scalaire fonction de v_x et v_y, k^(v_x) est un scalaire fonction de v_x et φ, et φ est ladite vitesse de lacet.
7. 7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape on utilise un modèle dudit véhicule (V) de type dit bicyclette pour déterminer ledit gain.
8. 8. Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé d’assistance selon l’une des revendications précédentes pour déterminer une valeur représentative d’un angle de braquage pour un véhicule (V) à conduite au moins partiellement automatisée.
9. 9. Dispositif d’assistance (DA) pour un véhicule (V) à conduite au moins partiellement automatisée, circulant sur une voie de circulation (VC) encadrée par deux délimitations, et déterminant des fonctions mathématiques représentatives de portions de ces délimitations situées devant lui (V), ledit dispositif (DA) comprenant un processeur (PR) déterminant une trajectoire yref(x) que ledit véhicule (V) doit suivre entre lesdites délimitations en fonction desdites fonctions mathématiques et une valeur représentative d’un angle de braquage pour ledit véhicule (V) en fonction de ladite trajectoire y_ref(x) déterminée, pour qu’il suive cette dernière, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) détermine N points de ladite trajectoire y_ref(x) déterminée, espacés dudit véhicule (V) de N distances respectives choisies, avec N > 1, puis détermine ladite valeur représentative de l’angle de braquage en fonction de vitesse transversale et vitesse de lacet en cours dudit véhicule (V) et d’un gain déterminé parmi des gains prédéfinis en fonction d’une vitesse longitudinale en cours dudit véhicule (V), desdites N distances et desdits N points.
10. 10. Véhicule (V) à conduite au moins partiellement automatisée, propre à circuler sur une voie de circulation (VC) encadrée par deux délimitations, et déterminant des fonctions mathématiques représentatives de portions de ces délimitations situées devant lui (V), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif d’assistance (DA) selon la revendication 9.