FR3110130A1

FR3110130A1 - Module de contrôle de trajectoire, dispositif de contrôle de trajectoire et procédé associés

Info

Publication number: FR3110130A1
Application number: FR2004668A
Authority: FR
Inventors: Maud Peyret
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2040-05-12
Also published as: CN115551756A; EP4149811A1; WO2021228657A1; FR3110130B1; KR20230009949A; US20230211786A1; JP2023525543A

Abstract

Le module (6) de contrôle de trajectoire pour véhicule automobile est configuré pour : - modéliser la trajectoire du véhicule (1) lors d’un changement de voie de circulation par une courbe de Bézier (P) reliant une valeur d’un paramètre (Si) à une valeur d’un écart latéral (yli, yli+1) du véhicule par rapport au centre d’une voie de circulation et à une valeur d’une variable temporelle (xi, xi+1) représentative de l’évolution du changement de trajectoire ; - déterminer un vecteur d’état de consigne (ξ*) d’une boucle de régulation (Br) fermée d’un dispositif de contrôle de trajectoire (5), la boucle étant configurée pour piloter le véhicule automobile de sorte qu’il suive la trajectoire modélisée par le courbe de Bézier, le vecteur étant déterminé à partir à partir de l’écart latérale, de la variable temporelle et du paramètre, et - transmettre le vecteur d’état de consigne en entrée de la boucle. Référence pour l’abrégé : Fig 2

Description

Module de contrôle de trajectoire, dispositif de contrôle de trajectoire et procédé associés

La présente invention concerne un dispositif de contrôle de trajectoire d’un véhicule automobile.

La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de contrôle en temps réel de trajectoire d’un véhicule pour contrôler la trajectoire du véhicule lors d’un changement de trajectoire, par exemple lors d’un changement de voie de circulation, un module de contrôle de trajectoire intégré dans le dispositif et un procédé de mise en œuvre d’un tel dispositif.

Les véhicules automobiles peuvent être équipés de dispositifs de contrôle de trajectoire conçus de tels sorte qu’ils permettent d’assister le conducteur pour maintenir le véhicule dans la voie dans laquelle il circule, notamment pour maintenir le véhicule au centre de la voie. De tels dispositifs peuvent également se trouver sur les véhicules autonomes où la conduite est entièrement déléguée au véhicule. Ils agissent sur la direction du véhicule en modifiant l’angle de braquage des roues directrices du véhicule.

De tels dispositifs peuvent également permettre au véhicule de passer d’une première voie de circulation à une deuxième voie de circulation de façon semi-autonome lorsque le conducteur du véhicule actionne par exemple un clignotant et modifie la position du volant, ou de façon autonome, l’instant de changement de voie de circulation étant déterminé par le dispositif.

La figure 1 illustre un dispositif DISP de contrôle en temps réel de trajectoire appliqué à un véhicule 1 automobile à traction entraîné par un moteur comportant deux roues directrices, de préférence les roues avant du véhicule, contrôlées par un actionneur piloté par un signal de commande u.

Dans ce qui suit l’opérateurdésigne la dérivée de.

Les roues avant directrices du véhicule 1 sont contrôlées par un actionneur piloté par un signal de commande U.

Le véhicule 1 comprend en outre un capteur destiné à mesurer un paramètre du véhicule, tel que la vitesse longitudinale réelle V, l’angle δ de braquage réalisé des roues avant, la vitesse de lacetdu véhicule ou l’angle de direction.

Le véhicule peut en outre être équipé d’un appareil de type RaCam combinant les propriétés d’une caméra optique et d’un radar permettant de fournir au modèle d’une ligne directrice de la voie de circulation du véhicule sous la forme d’un polynôme y(x) ou d’une caméra optique permettant de déterminer le polynôme y(x).

Le véhicule 1 est équipé d’un calculateur embarqué comprenant un dispositif contrôleur 2 pour générer un signal de commande Ust de façon à rendre conforme un vecteur d’état physique ξ du véhicule à un vecteur d’état de consigne ξ* pour assurer le suivi par le véhicule 1 d’une trajectoire souhaitée.

Le calculateur embarqué comprend en outre un observateur 3 pour générer en temps réel un vecteur d’état estiméde suivi de trajectoire du véhicule 1 se déplaçant à la vitesse V à partir de la commande Ust et d’un vecteur η de mesure actuelle de variables d’état corrélé au vecteur d’état physique ξ de suivi de trajectoire du véhicule 1.

Le dispositif observateur 3 a pour but de générer en temps réel un vecteur d’état estiméreprésentant le plus fidèlement possible le vecteur ξ d’état effectif, et met en œuvre un modèle de véhicule connu sous le nom de modèle bicyclette.

Le calculateur embarqué comporte en outre un module anticipateur 4 additionnant une deuxième commande Uff de braquage en fonction d’une courbured’un virage à la première commande Ust de braquage produite par le dispositif 2 pour compenser le virage.

La deuxième commande de braquage Uff permet au véhicule 1 de franchir le virage de courbure. La deuxième commande est ajoutée au signal de commande Ust de sorte que le dispositif contrôleur 2 régule la trajectoire du véhicule 1 pour que le véhicule 1 suive une route droite.

Par conséquent, le signal de commande U est égal à la somme de la première commande Ust et de la deuxième commande Uff.

Le dispositif de contrôle en temps réel de trajectoire du véhicule 1 comprend l’actionneur, le capteur de vitesse, le capteur pour mesurer un angle δ de braquage, le capteur pour mesure la vitesse de lacetet l’appareil de type RaCam, le dispositif 2, l’observateur 3 et le module 4.

Le dispositif 2, l’observateur 3 et le module 4 forment une boucle de régulation fermée Br ayant pour consigne le vecteur d’état de consigne.

Le vecteur d’état physique ξ du véhicule est égal à :

(1)

où Ψ est l’angle relatif de cap entre l’axe du véhicule et la tangente à la trajectoire de référence,est la vitesse latéral d’éloignement du véhicule par rapport à la trajectoire idéale du véhicule, yl est l’écart latéral entre le centre de gravité du véhicule et le centre de la voie du véhicule et la tangente à la trajectoire en avant du véhicule,est la variation de l’angle de braquage etreprésente l’intégrale de la position latérale.

Le vecteur d’état de consigne ξ* est égal à :

(2)

Et le vecteur d’état estiméest égal à :

(3)

Le vecteur est partiellement inconnu car l’état interne du véhicule 1 n’est pas accessible dans sa totalité.

L’observateur 3 estime la vitesse latérale d’éloignement du véhicule par rapport à la trajectoire idéale du véhiculeet la variation de l’angle de braquage, les cinq variables d’état étant mesurés.

Le vecteur η de mesures actuelles comporte cinq composantes :

η= (4)

La vitesse de lacetest mesurée par le capteur de vitesse de lacet.

Lors d’un changement de voie de circulation, le vecteur d’état de consigneest modifié de sorte que le dispositif DISP pilote le véhicule 1 afin qu’il se déporte au centre d’une voie de circulation adjacente de celle sur laquelle évolue le véhicule de manière confortable pour les passagers du véhicule.

La trajectoire du véhicule lors du changement de voie de circulation est définie notamment par une limitation de l’accélération latérale du véhicule 1 et de la vitesse latérale du véhicule 1.

On pourra se référer au document US20180348767 qui divulgue un dispositif de changement de voie de circulation.

La trajectoire lors du changement de voie de direction dépend du profil de vitesse du véhicule, la détermination de la trajectoire mettant en œuvre un calcul d’optimum nécessitant d’importants moyens de calcul.

De plus, si la trajectoire déterminée n’est pas compatible avec l’environnement du véhicule, le calcul d’optimum est réitéré.

On pourra également se référer au document intitulé « Méthode de planification d'une trajectoire de référence avec une courbe de Bézier lors d'une manœuvre de changement de voie, D Korzeniowski and G Ślaski » proposant une méthode de changement de voie de circulation mettant en œuvre deux courbes de Bézier symétriques définissant une trajectoire de changement de voie de circulation vers les deux voies de circulation adjacentes situées de part et d’autre du véhicule.

Comme les deux courbes sont symétriques et reliées entre elles, il est nécessaire d’assurer la continuité entre les deux courbes.

De plus, il est nécessaire de calculer plusieurs trajectoires à partir des courbes de Bézier pour déterminer la trajectoire optimale de changement de voie.

La méthode proposée nécessite d’important moyens de calcul pour assurer la continuité des courbes de Bézier et déterminer la trajectoire optimale de changement de voie.

Le document WO2019/059829 divulgue une méthode de détermination de changement de voie de circulation mettant en œuvre une combinaison de deux trajectoires, une première trajectoire dictée par le conducteur du véhicule et une deuxième trajectoire déterminée par un système de changement de voie de circulation.

Cependant, cette méthode nécessite l’intervention du conducteur.

Le document US 9,796,421 divulgue un dispositif de contrôle latéral pour véhicule automobile mais ne divulgue pas de méthode pour changer de voie de circulation.

Il est donc proposé de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs de changement de voie de circulation selon l’état de la technique, notamment en proposant un dispositif de contrôle de trajectoire déterminant de façon autonome la trajectoire à suivre lors du changement de voie de circulation en prenant en compte l’environnement dans lequel évolue le véhicule, ne nécessitant pas d’important moyens de calcul et facilement implémentable.

Au vu de ce qui précède, l’invention propose un procédé de contrôle de trajectoire pour véhicule automobile, le procédé comprenant :

- une modélisation de la trajectoire du véhicule lors d’un changement de voie de circulation par une courbe de Bézier reliant une valeur d’un paramètre à une valeur d’un écart latéral du véhicule par rapport au centre d’une voie de circulation et à une valeur d’une variable temporelle représentative de l’évolution du changement de trajectoire ;

- la détermination d’un vecteur d’état de consigne d’un dispositif de contrôle de trajectoire à partir de l’écart latéral, de la variable temporelle et du paramètre, et

- le pilotage du véhicule par le dispositif de contrôle de trajectoire à partir de la variable d’état de sorte que le véhicule suive la trajectoire modélisée.

Selon une caractéristique, la détermination du vecteur d’état de consigne comprend :

a) la détermination d’une valeur du paramètre de sorte que chaque incrément d’un compteur temporel du dispositif de contrôle de trajectoire soit compris entre deux variables temporelles consécutives ;

b) la détermination de deux écarts latéraux consécutifs à partir de la valeur du paramètre ;

c) la détermination d’un l’écart latéral intermédiaire par interpolation des deux écarts latéraux consécutifs ; et

d) la détermination de valeurs de consigne comprenant un écart latéral de consigne, une vitesse de lacet de consigne, un angle de cap de consigne, et une vitesse latérale de consigne, les valeurs de consigne étant déterminées à partir de l’écart latéral intermédiaire, des deux variables temporelles consécutives et des deux écarts latéraux consécutifs ;

le vecteur d’état de consigne comprenant l’écart latéral de consigne et les valeurs de consigne.

De préférence, le procédé comprend en outre la détermination d’un rayon de courbure correctif à partir des deux variables temporelles consécutives, des deux écarts latéraux consécutifs, et de la vitesse longitudinale du véhicule, et la transmission du rayon de courbure correctif au dispositif de contrôle de trajectoire.

Avantageusement, lorsque le changement de trajectoire est enclenché, le compteur temporel est démarré, et lorsque la valeur atteinte par le compteur est supérieure ou égale à la valeur de la variable temporelle associée au point de contrôle de la courbe de Bézier comprenant la variable temporelle de plus grande valeur, le compteur est arrêté pour indiquer la fin du changement de trajectoire.

De préférence, le procédé comprend la réitération des étapes a), b), c), d) et le cas échéant la réitération de la détermination du rayon de courbure correctif pour chaque incrément du compteur, deux incréments consécutifs étant séparés par une durée constante

L’invention a également pour objet un module de contrôle de trajectoire pour véhicule automobile, le module étant configuré pour :

- modéliser la trajectoire du véhicule lors d’un changement de voie de circulation par une courbe de Bézier reliant une valeur d’un paramètre à une valeur d’un écart latéral du véhicule par rapport au centre d’une voie de circulation et à une valeur d’une variable temporelle représentative de l’évolution du changement de trajectoire ;

- déterminer un vecteur d’état de consigne d’une boucle de régulation fermée d’un dispositif de contrôle de trajectoire, la boucle étant configurée pour piloter le véhicule automobile de sorte qu’il suive la trajectoire modélisée par le courbe de Bézier, le vecteur étant déterminé à partir à partir de l’écart latérale, de la variable temporelle et du paramètre, et

- transmettre le vecteur d’état de consigne en entrée de la boucle.

Selon une caractéristique, le module est configuré pour :

e) déterminer une valeur du paramètre de sorte que chaque instant incrément d’un compteur temporel du dispositif de contrôle de trajectoire soit compris entre deux variables temporelles consécutives ;

f) déterminer deux écarts latéraux consécutifs à partir de la valeur du paramètre ;

g) déterminer un écart latéral intermédiaire par interpolation des deux écarts latéraux consécutifs ; et

h) déterminer des valeurs de consigne comprenant un écart latéral de consigne, une vitesse de lacet de consigne, un angle de cap de consigne, et une vitesse latérale de consigne, les valeurs de consigne étant déterminées à partir de l’écart latéral intermédiaire, des deux variables temporelles consécutives et des deux écarts latéraux consécutifs ;

Avantageusement, le module est en outre configuré pour déterminer un rayon de courbure correctif à partir des deux variables temporelles consécutives, des deux écarts latéraux consécutifs, et de la vitesse longitudinale du véhicule, et la transmission du rayon de courbure correctif au dispositif de contrôle de trajectoire.

De préférence, le module est configuré pour démarrer le compteur temporel lorsqu’un changement de trajectoire est enclenché et arrêter le compteur pour indiquer la fin du changement de trajectoire lorsque la valeur atteinte par le compteur est supérieure ou égale à la valeur de la variable temporelle associée au point de contrôle de la courbe de Bézier comprenant la variable temporelle de plus grande valeur.

Selon encore un autre aspect, l’invention a également pour objet un dispositif de contrôle de trajectoire comprenant un module de contrôle de trajectoire tel que défini précédemment, et une boucle de régulation fermée configurée pour recevoir en consigne le vecteur d’état de consigne déterminé par le module de contrôle de trajectoire, la boucle de régulation étant en outre configurée pour piloter le véhicule automobile de sorte qu’il suive la trajectoire modélisée par le courbe de Bézier.

D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

dont il a déjà été fait mention, illustre schématiquement un dispositif de contrôle en temps réel de trajectoire d’un véhicule selon l’état de la technique ;

illustre schématiquement un mode de réalisation d’un dispositif de contrôle de trajectoire d’un véhicule selon l’invention ;

illustrent un exemple de modélisation d’une trajectoire du véhicule 1 selon l’invention ;

illustre un mode de mise en œuvre du dispositif de contrôle de trajectoire d’un véhicule selon l’invention ; et

représente l’évolution temporelle de l’écart latéral de consigne, de l’écart latéral et de l’angle des roues suite à l’action du dispositif de contrôle selon l’invention.

On a schématiquement représenté sur la figure 2 un mode de réalisation d’un dispositif 5 de contrôle de trajectoire du véhicule 1 selon un aspect de l'invention. Les éléments du dispositif 5 identiques aux éléments constituant le dispositif DISP de la figure 1 portent les mêmes références.

On retrouve la boucle de régulation fermée Br comprenant le dispositif contrôleur 2 pour générer le signal de commande Ust, l’observateur 3 pour générer en temps réel le vecteur d’état estimé de suivi de voie rectiligne du véhicule à partir du vecteur η de mesures actuelles et le module anticipateur 4 pour générer la deuxième commande de braquage Uff.

La commande Ust est égale à la valeur d’un angle δ_rectde suivi de trajectoire rectiligne.

Le dispositif 5 comprend en outre un module 6 de contrôle de trajectoire générant le vecteur d’état de consigne ξ* lors d’un changement de voie de circulation.

Le module de contrôle 6 modélise la trajectoire du véhicule 1 lors d’un changement de voie de circulation par une courbe de Bézier P reliant une valeur d’un paramètre S à une valeur de l’écart latéral yl du véhicule par rapport au centre de la voie de circulation actuelle du véhicule et à une valeur d’une variable temporelle x représentative de l’évolution du changement de trajectoire. Le module de contrôle 6 détermine le vecteur d’état de consigne ξ* à partir de l’écart latéral yl, de la variable temporelle x et du paramètre S, et transmet le vecteur d’état de consigne ξ* en entrée de la boucle de régulation Br.

Les figures 3 et 4 illustrent un exemple de modélisation par le module 6 d’une trajectoire du véhicule 1 circulant au centre C1 d’une première voie de circulation VC1 et se déportant au centre C2 d’une deuxième voie de circulation VC2 adjacente à la première voie VC1.

Bien que dans cet exemple le véhicule 1 se déporte sur son côté gauche dans le sens d’avancement, en variante, le véhicule 1 peut se déporter sur son côté droit.

La courbe TRAJ représente la trajectoire du véhicule 1 pour passer de la première voie de circulation VC1 à la deuxième voie VC2.

On note R(O, X, Y) un repère relié à la voie VC1 dont l’origine O est sur le centre C1 de la voie VC1 avant que le véhicule 1 commence à se déporter, X est orienté selon le sens de déplacement du véhicule 1 et Y est disposé de sorte que le repère R soit orthogonal.

La trajectoire du véhicule 1 est déterminée en ligne droite, le module anticipateur 4 déterminant à partir de la courburede la route, de la vitesse V du véhicule et des caractéristiques du véhicule 1, notamment la masse du véhicule et la raideur des pneus, la deuxième commande Uff de braquage.

On se réfère plus particulièrement à la figure 4 qui illustre un exemple de modélisation de la trajectoire TRAJ par une courbe de Bézier P dans le repère R(O, X, Y).

La courbe de Bézier P comprend quatre points de contrôle P₀, P₁, P₂et P₃de coordonnées respectifs (P_0x; P_0y), (P_1x; P_1y), (P_2x; P_2y) et (P_3x; P_3y) et a pour équation :

(5)

avec S variant entre 0 et 1.

On suppose que l’axe des abscisses X représente la variable temporelle x représentative de l’évolution temporelle du changement de trajectoire et l’axe des ordonnées Y représente la position latérale yl du véhicule 1 par rapport au repère R(O, X, Y) de la voie VC1.

Le déplacement du véhicule 1 s’effectue entre le centre C1 de la première voie VC1 correspondant à une position latérale initiale yl_inidéfinie par les coordonnées du point de contrôle P₀disposé sur le centre C1 et une position finale yl_findéfinie par les coordonnées du point de contrôle P₃disposé sur le centre C2.

On obtient l’équation suivante :

(6)

En variante, la courbe de Bézier peut comprendre plus de quatre points de contrôle pour améliorer la précision de la modélisation de la trajectoire TRAJ, augmentant cependant la charge de calcul.

On suppose dans ce qui suit que la trajectoire TRAJ du véhicule se déportant vers gauche et la trajectoire du véhicule se déportant vers la droite (non représentée) sont symétriques.

Par conséquent, les coordonnées des points de contrôle P₀, P₁, P₂et P₃sont choisies de sorte que :

(7)

(8)

(9)

(10)

De plus, on définit que :

(11)

(12)

En dérivant la courbe de Bézier P, on définit la vitesse latérale maximale et l’accélération latérale maximale :

(13)

(14)

La définition d’une valeur maximale de la vitesse latérale et d’une valeur maximale d’accélération latérale permet de déterminer les coordonnées P_1x, P_2xet P_3x.

La valeur maximale de la vitesse latérale et la valeur maximale d’accélération latérale sont par exemple déterminées de manière empirique lors de la mise au point du dispositif de contrôle de trajectoire.

La valeur maximale de la vitesse latérale est par exemple égale à 0.8 m/s et la valeur maximale d’accélération latérale est par exemple égale à 0.5 m/s².

Généralement la valeur maximale d’accélération latérale maximale et la valeur maximale de la vitesse latérale sont choisies de sorte que le changement de trajectoire de voie de circulation soit confortable pour les passagers du véhicule 1.

Pour diminuer la valeur maximale d’accélération latérale maximale , lorsque le véhicule 1 s’engage sur la deuxième voie de circulation VC2, il suffit d’augmenter la valeur de la coordonnée P_3x.

En discrétisant l’équation (6) en introduisant la variable i variant de 0 à N, pour chaque instant x_i, l’équation (6) est égale à :

(15)

Le module 6 comprend une unité de traitement UT mettant en œuvre l’équation (16).

Le paramètre S comprend l’ensemble des valeurs S_ii variant de 1 à N, N étant un nombre entier.

Le nombre N est choisi de sorte qu’il soit suffisamment grand pour obtenir une trajectoire du véhicule 1 à partir de la courbe P qui ne soit pas excessivement discrétisée pour ne pas ralentir la boucle de régulation Br et nuire au confort des passagers, et de sorte qu’il ne soit pas excessivement grand afin de minimiser la charge de calcul de l’unité de traitement UT.

N est par exemple égal à 50, la courbe P étant discrétisée en 50 points.

Bien entendu la valeur de N peut être différente de 50.

La valeur de N peut être choisie de manière à ne pas discrétiser excessivement la trajectoire, la valeur de N étant par exemple supérieure à 30.

En outre, la valeur de N peut être choisie de manière à ne pas surcharger l’unité de traitement UT, la valeur de N étant par exemple inférieure à 100.

Le module 6 comprend en outre un compteur CP temporel, le module 6 enclenchant le compteur CP lors du changement de voie de trajectoire et arrêtant le compteur lorsque la valeur atteinte par le compteur est supérieure ou égale à la valeur de la variable temporelle x associée au point de contrôle de la courbe de Bézier P₃comprenant la plus grande valeur de la variable temporelle P_3x.

Le compteur CP fonctionne selon une période Tc.

La période Tc est choisie selon la fréquence de fonctionnement du module 6 et de la boucle Br.

La période Tc est par exemple égale à 10 ms.

L’arrêt du compteur CP indique la fin du changement de voie de circulation.

Un changement de trajectoire est détecté par exemple lorsqu’un couple exercé sur la colonne de direction du véhicule 1 est supérieur à un seuil de détection et une impulsion électrique émise notamment par un dispositif de changement de direction est détectée.

Si le véhicule 1 n’est pas complétement aligné sur le centre C1 de la deuxième voie VC2 à l’issue du changement de trajectoire, la boucle de régulation Br aligne le véhicule 1 sur le centre C1 ultérieurement.

La figure 5 illustre un exemple de mise en œuvre du dispositif 5 de contrôle de trajectoire lors du changement de voie de circulation.

On suppose que l’équation (15) et les points de contrôle P₀, P₁, P₂et P₃sont stockés dans une mémoire MEM du module 6.

Dans une étape 10, le changement de voie de circulation est initié.

Puis, dans une étape 11, le module 6 enclenche le compteur CP.

Pour chaque incrément Tc du compteur, le module 6 détermine le vecteur d’état de consigne ξ* à partir de l’écart latéral yl_i, de la variable temporelle x_iet du paramètre S_i.

Le vecteur d’état de consigne ξ* comprend des valeurs de consigne comprenant par exemple la vitesse de lacet de consigne , un angle de cap de consigne Ψ_ref, et une vitesse latérale de consigne et l’écart latéral de consigne yl_ref.

L’angle de braquage de consigne , la variation de l’angle de braquage et l’intégrale de la position latérale de consigne sont égaux à zéro.

En variante, L’angle de braquage de consigne , la variation de l’angle de braquage et l’intégrale de la position latérale peuvent être calculés à partir de l’écart latéral yli.

Deux incréments consécutifs sont séparés par la durée Tc.

Le module 6 détermine une valeur du paramètre S_ide sorte que chaque incrément Tc du compteur temporel Cp soit compris entre deux variables temporelles x_iet x_i+1consécutives.

Puis le module 6 détermine les deux écarts latéraux consécutifs yl_iet yl_i+1à partir de la valeur du paramètre S_i.

Le module 6 détermine un écart latéral intermédiaire yl₁par interpolation des deux écarts latéraux consécutifs yl_iet yl_i+1.

Puis le module 6 détermine des valeurs de consigne selon les équations suivantes :

(16)

(17)

où V est la vitesse longitudinale du véhicule 1 et a_latest l’accélération latérale instantanée de la trajectoire égale à :

(18)

et

(19)

L’écart latéral de consigne yl_refest égal à :

(20)

Dans une étape optionnelle 12, le module 6 peut déterminer un rayon de courbure correctif à partir l’accélération latérale instantanée a_lat, la vitesse latérale , et de la vitesse longitudinale V du véhicule selon l’équation suivante :

(21)

La valeur du rayon de courbure correctif est transmise au module anticipateur 4 et additionner à la deuxième commande Uff permettant d’améliorer la dynamique du suivi de trajectoire.

Les étapes 11 et 12 sont répétées jusqu’à ce que la valeur atteinte par le compteur CP soit supérieure ou égale à la valeur P_3xdu point de contrôle P₃(étape 13) pour chaque incrément du compteur CP.

Dès que la valeur du compteur CP est supérieure ou égale à la valeur P_3x, on poursuit à l’étape 14 d’attente jusqu’au prochain changement de voie de circulation.

Suivant des données reçues, notamment par la caméra, le module 6 peut modifier les coordonnées P_2yet P_3ypour tenir compte dynamiquement de l’évolution de la largeur de la deuxième voie de circulation VC2 permettant de recalculer la courbe P pour adapter la trajectoire du véhicule 1 à son environnement lors du changement de voie de circulation.

La figure 6 représente l’évolution temporelle de la position latérale de consigne yl_ref(courbe CB1), de la position latérale yl du véhicule 1 (courbe CB2) et l’angle des roues avant (courbe CB3) lors d’un changement de voie de circulation vers la droite puis vers la gauche du véhicule 1 circulant à la vitesse V de 90 km/h.

La modélisation de la trajectoire de changement de voie de circulation par la courbe de Bézier P permet d’adapter de façon aisée les propriétés géométriques de la courbe P pour prendre en compte l’environnement dans lequel évolue le véhicule 1, notamment la largeur de la voie de circulation sur laquelle le véhicule s’engage.

De plus, le calcul du vecteur d’état de consigne ξ* pour le changement de trajectoire et l’adaptation des propriétés géométriques de la courbe P ne nécessitent pas d’importants moyens de calcul.

La détermination initiale des propriétés géométriques de la courbe P nécessite seulement de paramétrer en amont la vitesse latérale maximale et l’accélération latérale maximale du véhicule, et la durée de l’opération de changement de voie de circulation.

En outre, si les changements de voie de circulation vers la droite ou la gauche du véhicule sont symétriques dans leur trajectoire (même accélération latérale au début et à la fin des trajectoires), il suffit de déterminer la vitesse latérale et l’accélération latérale.

Les paramètres de réglages comprenant par exemple l’accélération latérale, la vitesse latérale, la durée de l’opération de changement de voie de circulation, peuvent être déterminés en fonction de contraintes réglementaires et de manière à assurer le confort des passagers du véhicule lors du changement de trajectoire.

Enfin, la trajectoire de changement de voie de circulation est aisément adaptable à la boucle de régulation Br existante sur la plupart des véhicules permettant de réutiliser des lois de commande existantes.

Claims

Procédé de contrôle de trajectoire pour véhicule automobile (1), caractérisé en ce que le procédé comprend :
une modélisation de la trajectoire du véhicule lors d’un changement de voie de circulation par une courbe de Bézier (P) reliant une valeur d’un paramètre (Si) à une valeur d’un écart latéral (yl_i, yl_i+1) du véhicule par rapport au centre d’une voie de circulation et à une valeur d’une variable temporelle (x_i, x_i+1) représentative de l’évolution du changement de trajectoire ;

la détermination d’un vecteur d’état de consigne (ξ*) d’un dispositif de contrôle de trajectoire (5) à partir de l’écart latéral, de la variable temporelle et du paramètre, et

le pilotage du véhicule par le dispositif de contrôle de trajectoire à partir de la variable d’état de sorte que le véhicule suive la trajectoire modélisée.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination du vecteur d’état de consigne comprend :
la détermination d’une valeur du paramètre (Si) de sorte que chaque incrément (Tc) d’un compteur temporel (CP) du dispositif de contrôle de trajectoire soit compris entre deux variables temporelles (x_i, x_i+1) consécutives ;

la détermination de deux écarts latéraux (yl_i, yl_i+1) consécutifs à partir de la valeur du paramètre ;

la détermination d’un l’écart latéral intermédiaire (yl₁) par interpolation des deux écarts latéraux consécutifs ; et

la détermination de valeurs de consigne comprenant un écart latéral de consigne(yl_ref), une vitesse de lacet de consigne , un angle de cap de consigne ( , et une vitesse latérale de consigne , les valeurs de consigne étant déterminées à partir de l’écart latéral intermédiaire (yl₁), des deux variables temporelles (x_i, x_i+1) consécutives et des deux écarts latéraux (yl_i, yl_i+1) consécutifs ;
le vecteur d’état de consigne comprenant l’écart latéral de consigne et les valeurs de consigne.
Procédé selon la revendication 2, comprenant en outre la détermination d’un rayon de courbure correctif (ρ_SALC) à partir des deux variables temporelles (x_i, x_i+1) consécutives, des deux écarts latéraux (yl_i, yl_i+1) consécutifs, et de la vitesse longitudinale (V) du véhicule, et la transmission du rayon de courbure correctif au dispositif de contrôle de trajectoire (5).
Procédé selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel lorsque le changement de trajectoire est enclenché, le compteur temporel (CP) est démarré, et lorsque la valeur atteinte par le compteur est supérieure ou égale à la valeur de la variable temporelle associée au point de contrôle de la courbe de Bézier (P) comprenant la variable temporelle de plus grande valeur, le compteur est arrêté pour indiquer la fin du changement de trajectoire.
Procédé selon la revendication 4, dans comprenant la réitération des étapes a), b), c), d) et le cas échéant la réitération de la détermination de rayon de courbure correctif pour chaque incrément du compteur, deux incréments consécutifs étant séparés par une durée constante.
Module (6) de contrôle de trajectoire pour véhicule automobile, caractérisé en ce que le module est configuré pour :
modéliser la trajectoire du véhicule (1) lors d’un changement de voie de circulation par une courbe de Bézier (P) reliant une valeur d’un paramètre (Si) à une valeur d’un écart latéral (yl_i, yl_i+1) du véhicule par rapport au centre d’une voie de circulation et à une valeur d’une variable temporelle (x_i, x_i+1) représentative de l’évolution du changement de trajectoire ;

déterminer un vecteur d’état de consigne (ξ*) d’une boucle de régulation (Br) fermée d’un dispositif de contrôle de trajectoire (5), la boucle étant configurée pour piloter le véhicule automobile de sorte qu’il suive la trajectoire modélisée par le courbe de Bézier, le vecteur étant déterminé à partir à partir de l’écart latérale, de la variable temporelle et du paramètre, et

transmettre le vecteur d’état de consigne en entrée de la boucle.
Module selon la revendication 6, configuré pour :
déterminer une valeur du paramètre (Si) de sorte que chaque instant incrément (Tc) d’un compteur temporel (CP) du dispositif de contrôle de trajectoire soit compris entre deux variables temporelles (x_i, x_i+1) consécutives ;

déterminer deux écarts latéraux (yl_i, yl_i+1) consécutifs à partir de la valeur du paramètre ;

déterminer un écart latéral intermédiaire (yl₁) par interpolation des deux écarts latéraux consécutifs ; et

déterminer des valeurs de consigne comprenant un écart latéral de consigne (yl_ref), une vitesse de lacet de consigne , un angle de cap de consigne , et une vitesse latérale de consigne les valeurs de consigne étant déterminées à partir de l’écart latéral intermédiaire (yl₁), des deux variables temporelles (x_i, x_i+1) consécutives et des deux écarts latéraux (yl_i, yl_i+1) consécutifs ;
le vecteur d’état de consigne comprenant l’écart latéral de consigne et les valeurs de consigne.
Module selon la revendication 7, configuré en outre pour déterminer un rayon de courbure correctif (ρ_SALC) à partir des deux variables temporelles (x_i, x_i+1) consécutives, des deux écarts latéraux (yl_i, yl_i+1) consécutifs, et de la vitesse longitudinale (V) du véhicule, et la transmission du rayon de courbure correctif au dispositif de contrôle de trajectoire (5).
Module selon l’une des revendications 6 à 8, configuré pour démarrer le compteur temporel (CP) lorsqu’un changement de trajectoire est enclenché et arrêter le compteur pour indiquer la fin du changement de trajectoire lorsque la valeur atteinte par le compteur est supérieure ou égale à la valeur de la variable temporelle associée au point de contrôle de la courbe de Bézier (P) comprenant la variable temporelle de plus grande valeur.
Dispositif de contrôle de trajectoire (5) comprenant un module de contrôle de trajectoire (6) selon l’une des revendications 6 à 9, et une boucle de régulation fermée (Br) configurée pour recevoir en consigne le vecteur d’état de consigne déterminé par le module de contrôle de trajectoire, la boucle de régulation étant en outre configurée pour piloter le véhicule automobile (1) de sorte qu’il suive la trajectoire modélisée par le courbe de Bézier.