FR3099624A1 - Module de prévention de risques de collision pour un véhicule ayant une trajectoire curviligne - Google Patents

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Abstract

Module de prévention en temps réel de risques de collision (4) entre un premier et un deuxième véhicule (1, 2), comprenant des moyens de réception de données (10) aptes à recevoir des données relatives aux trajectoires du premier et du deuxième véhicule (1, 2), caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de prédiction (11) couplés auxdits moyens de réception (10), aptes à prédire, à partir desdites données, au moins une durée nécessaire pour que le premier véhicule (1) atteigne au moins une position critique correspondant à un risque de collision avéré avec le deuxième véhicule (2), et des moyens de commande (13) aptes à enclencher un freinage automatique d’urgence si ladite au moins une position critique est atteinte à la fin de ladite au moins une durée. Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Module de prévention de risques de collision pour un véhicule ayant une trajectoire curviligne
La présente invention concerne les véhicules automobiles et se rapporte plus particulièrement aux dispositifs d’aide à la conduite.
La sécurité routière correspond à un enjeu majeur de santé publique et de protection des personnes. Avec l’augmentation constante du nombre de véhicules, il est devenu difficile pour un conducteur, pour éviter toute collision avec un autre véhicule ou tout autre objet se trouvant aux alentours, de contrôler différents paramètres liés à son véhicule, tout en surveillant l’évolution de la trajectoire des véhicules alentours.
Afin de faciliter la conduite et mieux protéger le conducteur, des dispositifs permettant de contrôler la trajectoire en temps réel du véhicule en mouvement ont été développés.
De tels dispositifs peuvent également se trouver sur les véhicules autonomes où la conduite est entièrement déléguée au véhicule.
On peut citer le régulateur de vitesse qui permet de garder une vitesse constante souhaitée sans action du pied sur l’accélérateur, et qui est désactivé à la moindre pression sur la pédale d’accélérateur ou de frein.
On peut également citer le limitateur de vitesse qui permet de ne pas dépasser une vitesse définie. Au-delà de cette limite, l’accélérateur ne fait plus son effet.
D’autres dispositifs facilitent les manœuvres en détectant les obstacles à l’arrière du véhicule par exemple.
Pour prévenir au mieux les situations de risque réel de collision, des systèmes d’aide à la conduite ont également été pensés.
Par exemple, à l’aide d’un boîtier regroupant radar et caméra, le système analyse et contrôle en permanence les différents comportements observés sur une voie. Si un risque de collision se présente et en cas d’absence de réaction de la part du conducteur après avertissement, un freinage d’urgence (AEBS pour « Autonomous Emergency Braking System » en anglais) est automatiquement enclenché afin d’éviter un potentiel accident.
Ce système ainsi conçu, présente des performances techniques satisfaisantes lorsque deux véhicules sont en mouvement sur une même voie. Or, lorsque les deux véhicules circulent dans des sens opposés, chacun sur une voie, et si l’un des deux véhicules décident d’entamer un virage, on peut avoir un risque réel de collision, qui ne peut être appréhendé par ce système.
En effet, non seulement cela provoque des freinages répétitifs conduisant à une situation d’inconfort, mais pourrait également endommager le système de freinage à long terme.
Cette situation étant classique, la sécurité des conducteurs se retrouve hautement menacée quotidiennement.
Des solutions ont été proposées pour pallier ces contraintes mais requièrent l’utilisation de composants externes au véhicule, ce qui peut être coûteux et difficile à adapter à chaque véhicule.
L’enjeu est donc de réussir à éviter au mieux une collision en ayant recours qu’à des composants internes ou du moins le plus possible, et cela sans pour autant gêner la conduite usuelle du conducteur par des freinages automatiques trop anticipés.
Au vu de ce qui précède, l’invention a donc pour objet, selon un premier aspect, un procédé de prévention en temps réel de risques de collision pour un premier véhicule initialement en mouvement dans une trajectoire rectiligne sur une première voie, s’engageant dans une trajectoire curviligne dans la direction d’un deuxième véhicule en mouvement sur une deuxième voie, et dans lequel le deuxième véhicule a une trajectoire rectiligne dans le sens inverse de la trajectoire initiale du premier véhicule.
Le procédé comprend une acquisition de données relatives aux trajectoires du premier et du deuxième véhicules, une prédiction, à partir desdites données, d’au moins une durée nécessaire pour que le premier véhicule atteigne au moins une position critique correspondant à un risque de collision avéré avec le deuxième véhicule, et un enclenchement d’un freinage automatique d’urgence si ladite au moins une position critique est atteinte à la fin de ladite au moins une durée.
Autrement dit, on est dans une situation de croisement entre le premier véhicule et le deuxième véhicule, dans laquelle le premier véhicule entame un virage en direction du deuxième véhicule.
Le premier véhicule met en œuvre, dès l’initiation du virage, ledit procédé en commençant par acquérir des données permettant de prédire la trajectoire des deux véhicules.
Ces données permettent de prédire un instant de décision qui, une fois atteint, le premier véhicule se retrouve dans une position pouvant conduire potentiellement à une collision. Il s’agit, en d’autres termes, d’un risque de collision avéré.
Par « potentiellement » on entend un risque de collision avéré correspondant notamment à un pourcentage de certitude dépendant des capteurs et de l’algorithme de prédiction, et par « instant de décision », l’instant précis où le déclenchement du freinage d’urgence permet d’éviter l’impact mais au-delà duquel ce déclenchement ne permet plus d’éviter la collision.
Avantageusement, on acquiert les données périodiquement.
Les données acquises peuvent être éventuellement la vitesse absolue du deuxième véhicule, mesurée via des capteurs disposés sur le premier véhicule, et l’accélération du premier véhicule, ou tout type de données permettant de définir, par une série de calculs, la trajectoire du premier et du deuxième véhicule.
Etant donné que la vitesse de chaque véhicule peut être amenée à changer, il est avantageux de redéfinir périodiquement la trajectoire du premier et du deuxième véhicule, par exemple tous les 10 ms.
Ceci permet de prédire de nouveau une nouvelle durée correspondant à une nouvelle position critique et ainsi éviter d’enclencher un freinage trop tôt ou trop tard.
De préférence, le freinage automatique est un freinage régénératif ou par dissipation thermique.
Le procédé peut être mis en œuvre par différents types de véhicule, par exemple une voiture ou un aéronef. Le système de freinage peut donc être différent d’un véhicule à un autre.
Certains véhicules, notamment les voitures électriques ou hybrides, disposent de la possibilité d’utiliser le freinage régénératif, ce qui peut être avantageux pour récupérer de l’énergie électrique.
Selon un autre aspect, il est proposé un module de prévention en temps réel de risques de collision pour un premier véhicule initialement en mouvement dans une trajectoire rectiligne sur une première voie, s’engageant dans une trajectoire curviligne dans la direction d’un deuxième véhicule en mouvement sur une deuxième voie, le deuxième véhicule ayant une trajectoire rectiligne dans le sens inverse de la trajectoire initiale du premier véhicule.
Le module comprend des moyens de réception de données aptes à recevoir des données relatives aux trajectoires du premier et du deuxième véhicule, des moyens de prédiction couplés auxdits moyens de réception, aptes à prédire, à partir desdites données, au moins une durée nécessaire pour que le premier véhicule atteigne au moins une position critique correspondant à un de risque de collision avéré avec le deuxième véhicule, et des moyens de commande aptes à enclencher un freinage automatique d’urgence si ladite au moins une position critique est atteinte à la fin de ladite au moins une durée.
Avantageusement, les moyens de réception sont aptes à recevoir périodiquement lesdites données.
De préférence, le freinage automatique est un freinage régénératif ou par dissipation thermique.
L’invention a encore pour objet un dispositif de contrôle de la trajectoire en temps réel d’un premier véhicule en mouvement comprenant un module de prévention de risques de collision tel que défini ci-dessus, comprenant des moyens de détection aptes à détecter un enclenchement ou un arrêt d’un indicateur de changement de direction du premier véhicule, et des moyens d’activation aptes à activer le module si les moyens de détection détectent un enclenchement de l’indicateur, et à le désactiver si les moyens de détection détectent son arrêt.
Par « indicateur de changement de direction » on entend, dans le cas d’un véhicule automobile, un clignotant droit ou gauche apte à signaler l’initiation imminente d’un virage par le conducteur du premier véhicule.
Activer le module uniquement lors dudit signalement permet notamment d’économiser de l’énergie.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée des modes de mise en œuvre et de réalisation de l’invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :
représente de manière schématique une configuration d’un dispositif de contrôle de la trajectoire d’un véhicule selon un mode de réalisation de l’invention ;
illustre schématiquement, selon l’invention, un module de prévention de risques de collision pour le véhicule ;
représente une situation de croisement entre ledit véhicule et un autre véhicule, selon un mode de mise en œuvre de l’invention.
On a représenté sur la figure 1 l’architecture générale d’un dispositif de contrôle de la trajectoire 3 d’un premier véhicule 1.
Le dispositif 3 est ici un dispositif d’aide à la conduite permettant d’assister le conducteur en contrôlant sa trajectoire par une régulation automatique de la vitesse dudit premier véhicule par exemple.
Le dispositif 3 comprend, dans cet exemple de mode de réalisation, un module de prévention de risques de collision 4 apte à détecter en temps réel un risque potentiel de collision lors d’un croisement entre le premier véhicule 1 et un deuxième véhicule 2 tel qu’illustré dans la figure 3 qui sera décrite ci-après.
Le dispositif 3 comprend en outre des moyens de détection 6 aptes à détecter un enclenchement ou un arrêt d’un indicateur de changement de direction 5, ici un clignotant droit ou gauche.
En d’autres termes, si l’indicateur de changement de direction 5 est actionné par un conducteur ou tout autre module du premier véhicule 1, les moyens de détection 6 reçoivent un premier signal indiquant l’actionnement.
Par ailleurs, si le conducteur du premier véhicule 1 décide de libérer l’indicateur 5 par exemple après avoir terminé son virage, les moyens de détection 6 reçoivent un deuxième signal correspondant à la notification de l’arrêt dudit indicateur 5.
Les moyens de détection 6 sont couplés à des moyens d’activation 7 aptes à activer et à désactiver le module de prévention de risques 4.
Ainsi, si les moyens de détection 6 détectent l’enclenchement de l’indicateur de changement de direction 5, les moyens d’activation 7 mettent en marche le module de prévention de risques de collision 4. Dans le cas contraire, les moyens d’activation 7 le mettent à l’arrêt.
Le module de prévention de risques de collision 4 est en outre couplé à des moyens d’acquisition de données 8 aptes à acquérir périodiquement des données envoyées par des capteurs ou des dispositifs internes au premier véhicule 1, et les filtrer pour les envoyer au module de prévention 4 une fois activé. On peut citer comme dispositif interne un radar ou une caméra intégrée au premier véhicule 1.
Un exemple de données peut être la vitesse absolue du deuxième véhicule et/ou l’accélération du premier véhicule ou tout autre type de données permettant de définir, par une série de calculs, la trajectoire du premier et du deuxième véhicule.
Le premier véhicule 1 comporte des moyens de freinage 9 de type régénératif ou par dissipation thermique, aptes à recevoir des consignes par le module de prévention de risque de collision 4.
Autrement dit, le module de prévention de risques de collision 4 permet de commander les moyens de freinage 9 et d’initier un freinage d’urgence si le premier véhicule se retrouve dans une position critique correspondant à un risque de collision avéré à « l’instant de décision » dans la limite de la précision des moyens d’acquisition de données 8.
Comme illustré dans la figure 2, pour déterminer s’il faut ou non initier le freinage d’urgence, le module de prévention de risques de collision 4 comporte des moyens de réception de données 10 aptes à recevoir les différentes données acquises par les moyens d’acquisition 8 à savoir les données relatives uniquement aux trajectoires du premier et du deuxième véhicule.
Le module de prévention de risques de collision 4 comprend également des moyens de prédiction 11 couplés aux moyens de réception 10, aptes à prédire, à partir desdites données reçues par les moyens d’acquisition 8, au moins une durée nécessaire pour que le premier véhicule 1 atteigne au moins une position critique de risque de collision avec le deuxième véhicule.
Les moyens de prédiction 11 sont optionnellement couplés à au moins un compteur 12 apte à être enclenché chaque fois qu’une durée est calculée.
Ledit au moins un compteur 12 est en outre apte à envoyer un signal, une fois le temps écoulé, à des moyens de commande 13 couplés aux moyens de freinage 9.
Les moyens de commande 13 sont aussi aptes à recevoir des données envoyées par les moyens d’acquisition 8 relatives à la position courante du premier véhicule 1.
Ainsi, les moyens de commande 13 sont aptes à enclencher un freinage automatique d’urgence si le premier véhicule 1 se retrouve dans au moins une position critique à la fin de ladite au moins une durée calculée.
La figure 3 représente une situation de croisement entre le premier véhicule 1 et le deuxième véhicule 2, selon un mode de mise en œuvre de l’invention.
Ici, le premier véhicule 1 est en mouvement sur une première voie A1 et est en train de s’engager dans une trajectoire curviligne en direction du deuxième véhicule 2 qui lui est en mouvement sur une deuxième voie A2.
Comme illustré, le deuxième véhicule 2 a une trajectoire rectiligne et est en mouvement en sens inverse par rapport au premier véhicule 1.
Autrement dit, le premier véhicule 1 est en train d’entamer un virage en direction du deuxième véhicule 2, après avoir enclenché l’indicateur de changement de direction 5.
Etant donné que c’est le premier véhicule 1 qui entame le virage, on représente trois points sur le devant du premier véhicule 1 susceptibles de devenir des points de collision SFM, SFLet SFR.
Le point SFMest situé au milieu de la face avant du premier véhicule 1, le point SFLà l’extrémité avant gauche et le point SFMà l’extrémité avant droite.
Une fois le module de prévention de risques de collision 4 activé par les moyens d’activation 7, active à son tour les moyens de prédiction 11.
Comme on souhaite freiner le plus tard possible tout en évitant une collision avec le deuxième véhicule 2, les moyens de prédiction 11 déterminent donc un instant de décision correspondant à l’instant où les moyens de freinage 9 sont enclenchés par ledit moyen de prévention 4 pour initier un freinage d’urgence.
L’enclenchement du freinage d’urgence doit, dans ce cas, faire arrêter le premier véhicule 1 au point TSTqui correspond à l’endroit où le véhicule doit être mis complètement à l’arrêt s’il y a un risque critique de collision, ici par rapport au point SFM, dans le but de ne pas endommager le deuxième véhicule 2.
Pour déterminer cet instant de décision, on considère une droite DBrakesur laquelle le point TSTsera positionné.
En d’autres termes, la droite DBrakeest la droite sur laquelle le premier véhicule 1 doit avoir une vitesse nulle en cas de risque potentiel de collision.
Son équation est la suivante :
où VYTcorrespond à une première composante de la vitesse absolue VTdu deuxième véhicule 2 selon un axe Y ;
VXTcorrespond à une deuxième composante de la vitesse absolue VTdu deuxième véhicule selon un axe X ;
T0 à l’instant courant ;
X, Y à la position longitudinale et latérale du point TST lié au véhicule 2 à un instant au-delà de t0 ;
XTSTà la position longitudinale du point TST au temps t0 et,
YTSTà la position latérale du point TST au temps t0.
En utilisant les données relatives à l’évolution de la trajectoire du premier et du deuxième véhicule ainsi que l’équation de la droite DBrake, les moyens de prédiction 11 peuvent déterminer à chaque instant TSFMCR,le temps nécessaire en maintenant la vitesse courante pour atteindre la droite DBrake.
En d’autres mots, à l’instant t0 + TSFMCR, le point SFMcoupe la droiteDBrakeau point IFM.
Les moyens de prédiction 11 déterminent également la distance de freinage requise selon la vitesse du premier véhicule 1 par la relation DBrake(VS) où VSreprésente la vitesse du premier véhicule 1.
Typiquement, pour une vitesse de 20 km/h, la distance de freinage requise est de 2m.
Pour réaliser le freinage et arrêter le premier véhicule 1 sur ladite droite DBrake,il est nécessaire d’engager le freinage avant le franchissement de la droite au temps suivant :
Si aucune action n’a été entreprise pour éviter la collision une fois la durée TBrakepassée aucun freinage d’urgence ne sera déclenché.
D’ailleurs, en utilisant la même méthode de calcul que celle utilisée pour déterminer l’instant de décision pour le point SFM, les moyens de prédiction 11 peuvent également estimer un instant de décision relatif à SFLet SFR.
Ainsi, les moyens de prédiction 11 permettent de prédire au moins trois durées critiques correspondant chacune à une position critique correspondant à un risque de collision avéré entre le premier véhicule 1 et le deuxième véhicule 2.
Bien évidemment, ces méthodes de calcul sont données à titre d’exemple. On ne sort pas du cadre de l’invention en utilisant d’autres méthodes de calcul permettant de prédire lesdites durées et les positions critiques correspondantes.

Claims (7)

  1. Procédé de prévention en temps réel de risques de collision pour un premier véhicule (1) initialement en mouvement dans une trajectoire rectiligne sur une première voie (A1), s’engageant dans une trajectoire curviligne dans la direction d’un deuxième véhicule (2) en mouvement sur une deuxième voie (A2), le deuxième véhicule (2) ayant une trajectoire rectiligne dans le sens inverse de la trajectoire initiale du premier véhicule (1), le procédé comprenant une acquisition de données relatives aux trajectoires du premier et du deuxième véhicule (1, 2), caractérisé en ce qu’il comprend une prédiction, à partir desdites données, d’au moins une durée nécessaire (TBrake) pour que le premier véhicule (1) atteigne au moins une position critique correspondant à un risque de collision avéré avec le deuxième véhicule (2), et un enclenchement d’un freinage automatique d’urgence (9) si ladite au moins une position critique est atteinte à la fin de ladite au moins une durée (TBrake).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on acquiert les données périodiquement.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le freinage automatique (9) est un freinage régénératif ou par dissipation thermique.
  4. Module de prévention en temps réel de risques de collision (4) pour un premier véhicule (1) initialement en mouvement dans une trajectoire rectiligne sur une première voie (A1), s’engageant dans une trajectoire curviligne dans la direction d’un deuxième véhicule (2) en mouvement sur une deuxième voie (A2), le deuxième véhicule (2) ayant une trajectoire rectiligne dans le sens inverse de la trajectoire initiale du premier véhicule (1), ledit module (4) comprenant des moyens de réception de données (10) aptes à recevoir des données relatives aux trajectoires du premier et du deuxième véhicule (1, 2), caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de prédiction (11) couplés auxdits moyens de réception (10), aptes à prédire, à partir desdites données, au moins une durée nécessaire (TBrake) pour que le premier véhicule (1) atteigne au moins une position critique correspondant à un risque de collision avéré avec le deuxième véhicule (2), et des moyens de commande (13) aptes à enclencher un freinage automatique d’urgence (9) si ladite au moins une position critique est atteinte à la fin de ladite au moins une durée (TBrake).
  5. Module selon la revendication 4, dans lequel les moyens de réception (10) sont aptes à recevoir périodiquement lesdites données.
  6. Module selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le freinage automatique (9) est un freinage régénératif ou par dissipation thermique.
  7. Dispositif de contrôle de la trajectoire (3) en temps réel d’un premier véhicule (1) en mouvement comprenant un module de prévention de risques de collision (4) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, comprenant des moyens de détection (6) aptes à détecter un enclenchement ou un arrêt d’un indicateur de changement de direction (5) du premier véhicule (1), et des moyens d’activation (7) aptes à activer le module (4) si les moyens de détection (6) détectent un enclenchement de l’indicateur (5), et à le désactiver si les moyens de détection (6) détectent son arrêt.
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