FR3084632A1 - Procede de guidage lateral d’un vehicule autonome ou partiellement autonome au sein d’une voie de circulation - Google Patents

Procede de guidage lateral d’un vehicule autonome ou partiellement autonome au sein d’une voie de circulation Download PDF

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de guidage latéral d'un véhicule, ci-après véhicule hôte, circulant sur voie délimitée par deux lignes de délimitation, une ligne intérieure et une ligne extérieure, le procédé comportant les étapes suivantes : - déterminer (30) la position du véhicule hôte sur la chaussée sur laquelle il circule, et, si la chaussée est divisée en plusieurs voies de circulation, déterminer sur quelle voie se situe le véhicule hôte ; - calculer (32-38) une grandeur différentielle, représentative de la différence entre, d'une part, l'écart entre le véhicule hôte et la ligne de délimitation extérieure, et, d'autre part, l'écart entre le véhicule hôte et la ligne de délimitation intérieure ; - déterminer (40) qu'une voie de sortie est adjacente à la voie de circulation du véhicule hôte si les conditions suivantes sont vérifiées : ○ le véhicule hôte est sur la voie la plus extérieure de la chaussée ; ○ la grandeur différentielle est supérieure à un seuil prédéterminé ; et, - si ces conditions sont vérifiées, prendre en compte (42) uniquement la ligne de délimitation intérieure de la voie de circulation comme référence pour le guidage latéral du véhicule hôte.

Description

Procédé de guidage latéral d’un véhicule autonome ou partiellement autonome au sein d’une voie de circulation
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, et notamment les véhicules environnants. Cette perception de l’environnement par le véhicule permet de prévenir les risques d’accidents en garantissant le respect de règles prédéfinies, comme par exemple celle d’imposer que le véhicule se maintienne à une distance minimale du véhicule qui le précède.
Une fonction primordiale que doit assurer le système de conduite automatisé d’un véhicule autonome est le guidage latéral, fonction qui permet de garantir un positionnement latéral du véhicule adéquat au sein d’une voie de circulation.
On connaît des solutions dans lesquelles le guidage latéral du véhicule est assuré par le suivi des marquages au sol délimitant la voie de circulation dans laquelle se trouve le véhicule. Ces solutions assurent un suivi des lignes de délimitation de la voie de circulation pour déterminer et ajuster la position du véhicule entre ces deux lignes. La détection et le suivi des lignes de délimitation est assuré au moyen d’au moins un capteur tel qu’une caméra. Toutefois, le suivi de la ligne de délimitation extérieure (c’est-à-dire la ligne marquant la limite droite de la voie de circulation dans un pays où le régime de conduite à droite s’applique) peut s’avérer défaillant dans certaines situations. Par exemple, sur des routes à chaussées séparées telles qu’une autoroute, la présence d’une voie de sortie (ou voie de décélération) introduit une ligne supplémentaire, marquant le bord extérieur de la voie de sortie. Cette ligne supplémentaire forme un angle avec la ligne de délimitation extérieure de la voie extérieure (celle située à droite en cas de conduite à droite) et s’écarte de celle ci. Cette configuration peut tromper le système de guidage latéral qui, pendant une durée variable, identifie à tort la ligne de délimitation extérieure de la voie de sortie comme étant la ligne de délimitation extérieure de la voie de circulation du véhicule. Cela conduit à une estimation erronée de la largeur de la voie de circulation et de la position du véhicule au sein de celle-ci. Le système de guidage latéral va alors corriger cette position perçue en décalant le véhicule vers la droite (en cas de conduite à droite). Généralement, cette estimation erronée prend fin lorsque le véhicule s’approche de la fin de la voie de sortie et que le système de suivi identifie à nouveau correctement la ligne de délimitation extérieure de la voie de circulation. Toutefois, une telle situation doit être évitée.
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 un procédé de guidage latéral d’un véhicule partiellement ou entièrement autonome qui soit fiable en toutes circonstances, et en particulier lorsque la voie de circulation de ce véhicule comporte un embranchement tel qu’une voie de décélération d’autoroute.
À cet effet, l’invention concerne un procédé de guidage latéral d’un véhicule, ci-après véhicule hôte, circulant sur voie délimitée par deux lignes de délimitation, une ligne intérieure et une ligne extérieure, le procédé comportant les étapes suivantes :
- déterminer la position du véhicule hôte sur la chaussée sur laquelle il circule, et, si la chaussée est divisée en plusieurs voies de circulation, déterminer sur quelle voie se situe le véhicule hôte ;
- calculer une grandeur différentielle, représentative de la différence entre, d’une part, l’écart entre le véhicule hôte et la ligne de délimitation extérieure, et, d’autre part, l’écart entre le véhicule hôte et la ligne de délimitation intérieure ;
- déterminer qu’une voie de sortie est adjacente à la voie de circulation du véhicule hôte si les conditions suivantes sont vérifiées :
o le véhicule hôte est sur la voie la plus extérieure de la chaussée ;
o la grandeur différentielle est supérieure à un seuil prédéterminé ; et,
- si ces conditions sont vérifiées, prendre en compte uniquement la ligne de délimitation intérieure de la voie de circulation comme référence pour le guidage latéral du véhicule hôte.
Ainsi le procédé conforme à l’invention permet d’assurer le guidage latéral d’un véhicule partiellement ou entièrement autonome sans risque d’erreur due à la présence d’une voie de sortie adjacente à la voie de circulation du véhicule hôte. En effet, si le système de conduite automatisé du véhicule détecte une voie de sortie, alors il s’appuie, de manière temporaire, uniquement sur la ligne de délimitation intérieure pour déterminer une consigne de positionnement latéral du véhicule. Le procédé conforme à l’invention s’appuie avantageusement sur les capteurs équipant le véhicule, comme par exemple une caméra frontale ou une caméra latérale (dite caméra de carrosserie).
On notera que dans la présente demande, on entend par délimitation extérieure :
- la délimitation du côté droit de la voie de circulation si le véhicule se situe dans une région où le régime de conduite à droite s’applique, et
- la délimitation du côté gauche de la voie de circulation si le véhicule se situe dans une région où le régime de conduite à gauche s’applique.
De même, on entend par voie (la plus) extérieure de la chaussée la voie située le plus à droite en cas de conduite à droite et la voie située le plus à gauche en cas de conduite à gauche.
Dans une réalisation, la ligne de délimitation extérieure est à nouveau prise en compte comme référence pour le guidage latéral du véhicule si la grandeur différentielle repasse en-dessous du seuil prédéterminé.
Dans une réalisation, les écarts entre le véhicule hôte et chacune des lignes de délimitation de la voie de circulation sont calculés par interpolation polynomiale de la trajectoire de chaque ligne de délimitation par rapport au véhicule hôte, notamment une interpolation polynomiale du troisième degré.
Dans une réalisation, les écarts entre le véhicule hôte et chacune des lignes de délimitation de la voie de circulation sont calculés à intervalles réguliers, par exemple tous les mètres.
Dans une réalisation, la grandeur différentielle correspond à la différence entre la somme des écarts mesurés sur un intervalle de distance, par exemple 80 mètres.
Dans une réalisation, les écarts entre le véhicule hôte et chacune des lignes de délimitation de la voie de circulation sont calculés au moyen de capteurs équipant le véhicule, tels qu’une caméra frontale, et/ou une caméra latérale, et/ou des capteurs de type Lidar, et/ou des capteurs de type Radar.
Dans une réalisation, la position du véhicule hôte sur la chaussée est déterminée au moyen de capteurs équipant le véhicule, tels qu’une caméra frontale, et/ou une caméra latérale, et/ou des capteurs de type Lidar, et/ou des capteurs de type Radar.
L’invention concerne également un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé tel que défini ci-dessus.
L’invention concerne également un système de conduite automatisé comportant un calculateur, des capteurs et des actionneurs agencés pour mettre en œuvre le procédé de guidage latéral tel que défini ci-dessus.
L’invention concerne également un véhicule automobile équipé d’un système de conduite automatisé tel que défini ci-dessus et/ou mettant en œuvre un procédé de guidage latéral tel que défini plus haut.
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 œuvre d’un procédé conforme à l’invention ;
- la figure 2 représente les étapes de mise en œuvre d’un procédé conforme à l’invention ;
- la figure 3 représente une portion d’une chaussée à plusieurs voies de circulation dans le même sens comportant une voie de sortie.
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, 18 répartis sur l’avant, l’arrière et les côtés du véhicule hôte 1. Ces capteurs peuvent inclure un ou plusieurs des types de capteurs suivants : capteurs à ultrasons, radars, lidars, caméras à vision de jour, caméras à vision de nuit, etc. Le système de conduite automatisé 2 comporte dans l’exemple quatre caméras 18 (soit une caméra avant, une caméra arrière et deux caméras latérales) et une pluralité de capteurs 14a, 14b, 16a, 16b de type capteur à ultrasons et/ou radar et/ou lidar. 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 de ces capteurs, 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. Au moins un de ces capteurs est configuré pour détecter le marquage au sol délimitant la voie de circulation sur laquelle se trouve le véhicule hôte et déterminer la distance entre le véhicule hôte et chacune des lignes de délimitation de la voie de circulation de ce véhicule. Dans l’exemple, la détection du marquage au sol et la mesure des distances entre le véhicule hôte et chacune des lignes délimitant la voie de circulation du véhicule hôte est réalisée par la caméra avant 18 du véhicule, disposée par exemple en partie haute du pare-brise du véhicule.
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.
On décrit ci-après la mise en oeuvre du procédé de guidage latéral conforme à l’invention, en relation avec les figures 2 et 3.
La figure 2 représente les étapes de mise en oeuvre d’un procédé conforme à l’invention.
La figure 3 représente une portion d’une route 3 à chaussées séparées, telle qu’une autoroute, la chaussée 4 comportant plusieurs voies de circulation, soit une voie intérieure 5 et une voie extérieure 6, ainsi qu’une bande d’arrêt d’urgence 7. Une voie de sortie 8 constitue un embranchement avec la voie extérieure 6 (qui est la voie de droite en cas de conduite à droite, comme dans l’exemple des figures). La voie extérieure 6, sur laquelle circule le véhicule hôte 1 est délimitée par un marquage au sol comportant une ligne intérieure 6a et une ligne extérieure 6b. La voie de sortie 8 est délimitée par une ligne intérieure 8a et une ligne extérieure 8b, la ligne extérieure 8b de la voie de sortie 8 étant située en amont de la ligne intérieure 8a par rapport au sens de circulation de la chaussée 4. Comme mentionné plus haut, on entend par délimitation extérieure la délimitation droite de la voie de circulation si la conduite à droite s’applique, et la délimitation gauche de la voie de circulation si le la conduite à gauche s’applique. De même, on entend par voie la plus extérieure de la chaussée la voie située le plus à droite en cas de conduite à droite et la voie située la plus à gauche en cas de conduite à gauche.
Le procédé conforme à l’invention comporte deux étapes menées en parallèles, à savoir :
- une étape 30 de détermination de la position du véhicule hôte 1 sur la chaussée sur laquelle il circule. Si la chaussée est divisée en plusieurs voies de circulation, cette étape inclut notamment la détermination de la voie sur laquelle circule le véhicule hôte 1 ;
- une étape 32-38 de calcul d’une grandeur différentielle Δ, représentative de la différence entre, d’une part, l’écart yd entre le véhicule hôte 1 et la ligne de délimitation extérieure 6b, et, d’autre part, l’écart yg entre le véhicule hôte 1 et la ligne de délimitation intérieure 6a.
Les écarts yd et yg correspondent respectivement à la distance entre l’axe longitudinal médian du véhicule hôte 1 et les lignes de délimitation extérieure 6b et intérieure 6a, mesurées selon l’axe transversal du véhicule hôte
1.
L’étape de calcul de la grandeur différentielle Δ comporte dans l’exemple les sous-étapes suivantes :
- une première sous-étape 32 consiste à réaliser une interpolation polynomiale de la trajectoire de chacune des lignes de délimitation 6a, 6b par rapport au véhicule hôte, notamment une interpolation polynomiale du troisième degré dans laquelle la courbe formée par une ligne de délimitation est approximée par un polynôme de type : y= Co+C-Tx+C2*x2+C3*x3, x étant la distance entre le point considéré et le véhicule hôte, mesurée selon l’axe longitudinal du véhicule hôte ;
- une deuxième sous-étape 34 consiste à superposer les courbes yg et yd de telle manière que pour x=0, on ait yg=yd ;
- une troisième sous-étape 36 consiste à calculer yg et yd pour chaque valeur de x, à intervalles réguliers, par exemple tous les mètres (soit pour x=0, x=1, x=2, x=3, etc.)
- une quatrième sous-étape 38 consiste à déterminer la grandeur différentielle Δ, qui dans l’exemple correspond à la différence entre la somme des écarts yd et la somme des écarts yg sur un intervalle donné, par exemple pour un intervalle [0, 80] (en mètres). En d’autres termes, la grandeur différentielle Δ correspond à la différence entre i) l’intégrale sur un intervalle donné de la fonction yd et ii) l’intégrale de la fonction yg sur le même intervalle.
Avantageusement, pour effectuer la somme des écarts yd et yg on pondère la valeur de chaque écart yd et yg en fonction de la valeur de x, par un indice de confiance de la détection, qui dépend notamment de la distance de détection (plus x sera grand, plus le point de mesure est éloigné du capteur, et plus l’indice de confiance sera faible).
Lorsque le système de conduite automatisé 2 détermine que le véhicule hôte 1 est sur la voie la plus extérieure de la chaussée, et que la grandeur différentielle Δ est supérieure à un seuil déterminé, alors le calculateur 10 détermine qu’une voie de sortie est détectée (étape 40), cette voie de sortie 8 étant adjacente à la voie de circulation 6 du véhicule hôte. Dans ce cas le calculateur 10 ne prend plus en compte, de manière momentanée, la ligne de délimitation extérieure 6b comme référence pour le guidage latéral du véhicule. Ainsi, tant que la grandeur différentielle Δ reste supérieur au seuil prédéterminé, le calculateur 10 ne prend que la ligne de délimitation intérieure 6a de la voie de circulation 6 comme référence pour le guidage latéral du véhicule (étape 42). Cette situation est temporaire, et le système de conduite automatisé 2 prend à nouveau en compte les deux lignes de délimitation lorsque tout risque d’erreur est écarté, et par exemple si la grandeur différentielle repasse en-dessous du seuil prédéterminé.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de guidage latéral d’un véhicule, ci-après véhicule hôte (1), circulant sur voie délimitée (6) par deux lignes de délimitation, une ligne intérieure (6a) et une ligne extérieure (6b), le procédé comportant les étapes suivantes :
    - déterminer (30) la position du véhicule hôte sur la chaussée sur laquelle il circule, et, si la chaussée est divisée en plusieurs voies de circulation, déterminer sur quelle voie se situe le véhicule hôte ;
    - calculer (32-38) une grandeur différentielle (Δ), représentative de la différence entre, d’une part, l’écart entre le véhicule hôte (1) et la ligne de délimitation extérieure(6b), et, d’autre part, l’écart entre le véhicule hôte (1) et la ligne de délimitation intérieure (6a) ;
    - déterminer (40) qu’une voie de sortie est adjacente à la voie de circulation du véhicule hôte si les conditions suivantes sont vérifiées :
    o le véhicule hôte (1) est sur la voie la plus extérieure de la chaussée ;
    o la grandeur différentielle (Δ) est supérieure à un seuil prédéterminé ; et,
    - si ces conditions sont vérifiées, prendre en compte (42) uniquement la ligne de délimitation intérieure (6a) de la voie de circulation comme référence pour le guidage latéral du véhicule hôte (1).
  2. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la ligne de délimitation extérieure (6b) est à nouveau prise en compte comme référence pour le guidage latéral du véhicule hôte (1) si la grandeur différentielle (Δ) repasse en-dessous du seuil prédéterminé.
  3. 3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les écarts entre le véhicule hôte (1) et chacune des lignes de délimitation (6a, 6b) de la voie de circulation sont calculés par interpolation polynomiale de la trajectoire de chaque ligne de délimitation par rapport au véhicule hôte, notamment une interpolation polynomiale du troisième degré.
  4. 4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les écarts entre le véhicule hôte (1) et chacune des lignes de délimitation (6a, 6b) de la voie de circulation sont calculés à intervalles réguliers, par exemple tous les mètres.
  5. 5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la grandeur différentielle (Δ) correspond à la différence entre la somme des écarts mesurés sur un intervalle de distance, par exemple 80 mètres.
  6. 6. Procédé selon l’un des revendications précédentes, dans lequel les écarts entre le véhicule hôte (1) et chacune des lignes de délimitation (6a, 6b) de la voie de circulation sont calculés au moyen de capteurs équipant le véhicule, tels qu’une caméra frontale, et/ou une caméra latérale, et/ou des capteurs de type Lidar, et/ou des capteurs de type Radar.
  7. 7. Procédé selon l’un des revendications précédentes, dans lequel la position du véhicule hôte (1) sur la chaussée est déterminée au moyen de capteurs équipant le véhicule, tels qu’une caméra frontale, et/ou une caméra latérale, et/ou des capteurs de type Lidar, et/ou des capteurs de type Radar.
  8. 8. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. 9. Système de conduite automatisé (2) comportant un calculateur (10), des capteurs (14a, 14b, 16a, 16b, 18) et des actionneurs (12) agencés pour mettre en œuvre le procédé de guidage latéral d’un véhicule conforme à l’une des revendications 1 à 7.
  10. 10. Véhicule automobile (1) équipé d’un système de conduite automatisé (2) conforme à la revendication précédente et/ou mettant en œuvre un procédé conforme à l’une des revendications 1 à 7.
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