FR3111314A1 - Procédé et système d'aide au stationnement d'un véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
Procédé (30) d’aide au stationnement d’un véhicule automobile permettant le stationnement du véhicule depuis une voie de circulation vers un emplacement libre de stationnement et la sortie de ladite place de stationnement vers la voie de circulation, dans lequel on calcule une trajectoire complète du véhicule basée sur un procédé de braquage maximal utilisant deux arcs de cercle de courbure opposée se rejoignant à un point d’inflexion et l’on optimise ladite trajectoire du véhicule pour assurer la continuité de la vitesse du véhicule lors de la manœuvre de stationnement et sans immobilisation lors du changement de signe de l’angle de braquage du volant lors du premier mouvement.
Figure pour l’abrégé : Fig 5
Description
La présente invention concerne le domaine d’aides à la conduite d’un véhicule automobile, et notamment les aides au stationnement.
Plus particulièrement, l’invention concerne les procédés et systèmes d’aide au stationnement entièrement ou semi automatisés pour la réalisation de manœuvre de stationnement, par exemple de type créneau.
De tels procédés et systèmes d’aide au stationnement permettent la détection d’une place de stationnement puis prennent le contrôle sur la direction assistée électrique du véhicule afin de réaliser la manœuvre de stationnement. L’opération de braquage des roues en vue de la manœuvre de stationnement est ainsi entièrement réalisée de manière automatique.
Le conducteur reste cependant responsable du changement de rapport, de l’accélération et du freinage du véhicule.
On connait du document WO 2014/167255 – A1 (Renault) un procédé de planification de trajectoire pour effectuer une manœuvre de stationnement de type créneau de façon automatisée d’un véhicule automobile.
On peut également se référer au document WO 2014/191209 – A1 (Renault) qui décrit un procédé de supervision de la délégation du contrôle du véhicule à un système automatisé.
Dans de tels procédés, la problématique de l’automatisation d’une manœuvre de parking et, plus particulièrement le calcul d’une trajectoire, ne sont pas traités, du fait que leur système repose sur la détection des marquages au sols dans la voie de circulation entre autres.
Les manœuvres de stationnement deviennent de plus en plus automatisées, notamment l’accélération et le freinage du véhicule. Il devient donc primordial que les procédés et systèmes d’aide au stationnement soient configurés pour anticiper et gérer les opérations habituellement sous la responsabilité du conducteur.
On connait du document FR 3 063 701 – A1 (Renault) un procédé de régulation en boucle fermée de la vitesse et de la position du véhicule depuis une position donnée vers une place de stationnement libre précédemment détectée et proposée au conducteur.
A tout instant, un tel procédé est capable de prendre le contrôle du moteur de la boite de vitesses et du frein afin d’obtenir une vitesse longitudinale du véhicule suivant une valeur cible de consigne de vitesse tout en respectant une distance restante à parcourir en fonction de la vitesse effective du véhicule.
Lorsque la distance restante à parcourir devient nulle, le véhicule doit avoir une vitesse proche de zéro. La vitesse du véhicule étant asservie à la valeur cible de consigne de vitesse, ladite valeur cible doit également être proche de zéro.
Le document FR 3 063 701 – A1 (Renault) propose ainsi une régulation en boucle ouverte configurée pour activer le système de freinage lorsque la distance restante à parcourir est proche de zéro.
Toutefois, dans un tel procédé, le calcul de la trajectoire et le contrôle de la direction assistée repose sur un procédé de commande issu du fournisseur alors que la régulation en boucle fermée de la vitesse et de la position repose sur un procédé de commande issu du constructeur automobile. On se retrouve donc le plus souvent dans une architecture faisant intervenir deux calculateurs différents. Cela impose qu’il est nécessaire, pour chaque système de stationnement automatisé, de s’assurer que les procédés du fournisseur et du constructeur automobile sont en adéquation en termes de repère, de convention de signe ou encore de résolution.
On connait également le document EP 2 885 195 – B1 (Renault) un procédé de stationnement automatisé dans lequel le calcul de la trajectoire du véhicule est basé sur une méthode géométrique. En utilisant des considérations géométriques, un tel procédé permet de calculer d’une part, une consigne d’angle de braquage de la roue permettant à la trajectoire de suivre deux arcs de cercle de courbures opposées se rejoignant en un point d’inflexion, et d’autre part, une consigne d’angle de braquage finale permettant au procédé de finaliser la manœuvre de stationnement jusqu’à un point dit de « fond de place ».
Un tel procédé ne prend pas en compte les contraintes dynamiques du véhicule. De plus, le passage de l’angle de braquage au point d’inflexion nécessite une immobilisation du véhicule. En effet, une fois le véhicule immobilisé, le procédé peut contre braquer les roues et reprendre la manœuvre de stationnement. Une telle immobilisation du véhicule rallonge le temps de la manœuvre de stationnement et augmente la durée d’encombrement sur la voie de circulation.
On peut également se référer au document CN 108891412 – A qui décrit un procédé de stationnement d’un véhicule automobile utilisant des arcs de cercles pour définir la trajectoire. Là aussi, lors d’un changement de signe de l’angle de braquage des roues, le véhicule est immobilisé.
Il existe un besoin d’améliorer les procédés et systèmes d’aide à la conduite afin de proposer au conducteur une aide au stationnement la plus confortable possible sans compromis sur les performances et sur la sécurité.
La présente invention vise principalement à définir une trajectoire de parking, non par l’utilisation exclusive d’arcs de cercle, mais plus généralement par rayons à courbures continues (utilisation de clothoïdes et d’arc de cercles).
Par rapport au document EP 2885195-B1 (Renault), le procédé selon l’invention de calcul de trajectoire permet de résoudre le problème d’immobilisation du véhicule nécessaire durant le premier mouvement de marche arrière.
Le procédé selon l’invention propose une solution différente pour résoudre ce problème d’immobilisation du véhicule afin de changer d’angle de braquage.
Toutefois, avec le procédé WO 2014/167255 – A1 (Renault) la fin des clothoïdes formant la nouvelle trajectoire à suivre impose de finir le mouvement avec les roues droites. Cette contrainte impose d’augmenter le nombre de mouvements nécessaire pour effectuer complément la manœuvre de parking.
L’objet de la présente invention est donc de fournir un système et un procédé d’aide au stationnement capables de rendre la manœuvre de stationnement la plus fluide possible afin d’éviter l’immobilisation du véhicule lorsque l’angle de braquage des roues passe au point d’inflexion.
De plus, la présente invention est complémentaire avec le procédé FR 3 063 701 – A1 (Renault) afin de proposer un système complet de parking automatisé.
L’invention a pour objet un système d’aide au stationnement d’un véhicule automobile permettant le stationnement du véhicule depuis une voie de circulation vers un emplacement libre de stationnement et la sortie de ladite place de stationnement vers la voie de circulation, ledit véhicule automobile comprenant un système de détection d’obstacles, un système de détection de places de stationnement, une direction assistée électrique pilotable en angle de braquage, un moteur et un système de freinage pilotables en couple, une boite de vitesse automatique ou un système dit «shift by wire », au moins un capteur odométrique, tel que par exemple des capteurs de positions des roues, capteur d’angle volant, capteurs de sens de mouvement, etc..., un accéléromètre, et un moyen d’activation d’une fonction de pilotage automatique.
Le système d’aide au stationnement comprend un module de calcul d’une trajectoire complète du véhicule basée sur un procédé de braquage maximal utilisant deux arcs de cercle de courbure opposée se rejoignant à un point d’inflexion et un module d’optimisation de la trajectoire du véhicule configuré pour assurer la continuité de la vitesse du véhicule lors de la manœuvre de stationnement sans immobilisation du véhicule lors du changement de signe de l’angle de braquage du volant lors d’un premier mouvement de la manœuvre de stationnement, c’est-à-dire sans un passage par une valeur nulle lors du changement de signe de l’angle de braquage du volant lors du premier mouvement.
Ainsi, on évite l’immobilisation du véhicule lors du passage de l’angle de braquage au point d’inflexion.
Le changement de signe de l’angle de braquage du volant se produit au passage au point d’inflexion.
Ainsi, on peut optimiser la trajectoire du véhicule pendant la manœuvre de stationnement pour éviter l’immobilisation du véhicule lors du changement de signe de l’angle de braquage.
Avantageusement, le module d’optimisation de la trajectoire comprend un module de calcul des erreurs en orientation et en position latérale pour chaque couple de pente et d’angle de braquage.
Les erreurs sont issues respectivement d’une cartographie d’erreurs obtenues à partir d’essai de simulations de trajectoire en partant du point d’inflexion I jusqu’au point de départ du véhicule, avec pour critère d’arrêt de la simulation une abscisse nulle correspondant à l’abscisse d’origine du véhicule. Pour chaque couple de pente et d’angle de braquage choisi, la simulation a permis de relever des matrices d’erreurs en ordonnée et en orientation afin d’en déduire les erreurs en orientation et en position latérale.
La pente traduit la vitesse de braquage des roues
Le calcul des erreurs permet de conserver une vitesse du véhicule constante jusqu’au point I d’inflexion, c’est-à-dire lorsque l’angle de braquage change de signe, puis de faire progressivement décroître la vitesse du véhicule afin d’atteindre une vitesse nulle lorsque le véhicule arrive à la fin F du premier mouvement.
Par exemple, le module d’optimisation de la trajectoire comprend un module de calcul des valeurs optimales d’angle de braquage et de pente par minimisation d’un critère sur les erreurs en orientation et en position latérale du véhicule.
Avantageusement, le module d’optimisation de la trajectoire comprend un module de calcul de profils corrigés d’angle de braquage et de vitesse pour un premier mouvement du véhicule en fonction des valeurs optimales d’angle de braquage et de pente et un module de calcul des profils corrigés pour les mouvements ultérieurs jusqu’à la fin de la manœuvre de stationnement.
Par exemple, le module d’optimisation de la trajectoire comprend un module de détermination de la trajectoire de référence en utilisant le modèle cinématique bicycle par concaténation des profils complets corrigés d’angle de braquage et de vitesse.
Selon un second aspect, l’invention concerne un procédé d’aide au stationnement d’un véhicule automobile permettant le stationnement du véhicule depuis une voie de circulation vers un emplacement libre de stationnement et la sortie de ladite place de stationnement vers la voie de circulation, ledit véhicule automobile comprenant un système de détection d’obstacles, un système de détection de places de stationnement, une direction assistée électrique pilotable en angle de braquage, un moteur et un système de freinage pilotables en couple, une boite de vitesse automatique ou un système dit «shift by wire », au moins un capteur odométrique, un accéléromètre, une interface visuelle et sonore et un moyen d’activation d’une fonction pilotage automatique.
Le procédé comprend une étape de calcul d’une trajectoire complète du véhicule basée sur un procédé de braquage maximal utilisant deux arcs de cercle de courbure opposée se rejoignant à un point d’inflexion et une étape d’optimisation de la trajectoire du véhicule pour assurer la continuité de la vitesse du véhicule lors de la manœuvre de stationnement sans immobilisation du véhicule lors du changement de signe de l’angle de braquage du volant lors d’un premier mouvement de la manœuvre de stationnement, c’est-à-dire sans un passage par une valeur nulle lors du changement de signe de l’angle de braquage du volant lors du premier mouvement.
Ainsi, on évite l’immobilisation du véhicule lors du passage de l’angle de braquage au point d’inflexion.
Le changement de signe de l’angle de braquage du volant se produit au passage au point d’inflexion.
Avantageusement, pour optimiser la trajectoire, on calcule des erreurs en orientation et en position latérale pour chaque couple de pente et d’angle de braquage. La pente traduit la vitesse de braquage des roues.
Les erreurs sont issues respectivement d’une cartographie d’erreurs obtenues à partir d’essai de simulations de trajectoire en partant du point d’inflexion jusqu’au point de départ du véhicule, avec pour critère d’arrêt de la simulation une abscisse nulle correspondant à l’abscisse d’origine du véhicule. Pour chaque couple de pente et d’angle de braquage choisi, la simulation a permis de relever des matrices d’erreurs en ordonnée et en orientation afin d’en déduire les erreurs en orientation et en position latérale.
Le calcul des erreurs permet de conserver une vitesse du véhicule constante jusqu’au point d’inflexion, c’est-à-dire lorsque l’angle de braquage change de signe, puis de faire progressivement décroître la vitesse du véhicule afin d’atteindre une vitesse nulle lorsque le véhicule arrive à la fin du premier mouvement.
Avantageusement, pour optimiser la trajectoire, on calcule des valeurs optimales d’angle de braquage et de pente par minimisation d’un critère sur les erreurs en orientation et en position latérale du véhicule.
Par exemple, pour optimiser la trajectoire, on calcule des profils corrigés d’angle de braquage et de vitesse pour un premier mouvement du véhicule en fonction des valeurs optimales d’angle de braquage et de pente et pour optimiser la trajectoire, on calcule des profils corrigés pour les mouvements ultérieurs jusqu’à la fin de la manœuvre de stationnement.
Pour optimiser la trajectoire, on peut ensuite déterminer une trajectoire de référence en utilisant le modèle cinématique bicycle par concaténation des profils complets corrigés d’angle de braquage et de vitesse.
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 :
Sur la figure 1, on a représenté de manière très schématique un véhicule automobile 10, de type véhicule à quatre roues, modélisé ici par un rectangle. En prenant en compte les hypothèses d’Ackermann sur le braquage des roues avant, on assimile le véhicule à un bicycle. Ainsi, le véhicule 10 comprend deux roues virtuelles E et D situées aux centres des essieux respectivement arrière et avant dudit véhicule.
Les caractéristiques de dimensionnement du véhicule nécessaires aux différents calculs de trajectoire sont définies ainsi :
xE, l’abscisse du centre E de l’essieu arrière du véhicule, dans un repère fixe terrestre ;
yE, l’ordonnée du centre E de l’essieu arrière du véhicule, dans un repère fixe terrestre ;
a, l’empattement du véhicule ;
2b, la voie du véhicule ;
R_Eg, le rayon de courbure ;
CIR, le centre instantané de rotation
Le rayon de courbure se définit selon l’équation suivante :
La géométrie du modèle cinématique bicycle est modélisée selon l’équation suivante :
La trajectoire que le véhicule doit suivre pour se garer prend en compte les contraintes du véhicule, notamment les dimensions, les angles de braquage maximaux et les contraintes de l’environnement autour dudit véhicule, notamment les dimensions de la place de parking 11.
Les différentes manœuvres de stationnement sont basées essentiellement sur des arcs de cercle au rayon de braquage maximal.
La détermination des profils cibles d’angle de braquage des roues et de la vitesse selon les procédés basés sur des arcs de cercle est connue et ne sera pas davantage décrite dans la suite de la description. On peut notamment se référer au document EP 2 885 195 - B1.
La figure 3 représente, de manière très schématique un système 20 d’aide à la conduite et notamment au stationnement du véhicule automobile 10 dans la place de stationnement 11. Le véhicule automobile comprend les éléments suivants qui ne sont pas représentés sur les figures pour plus de clarté : un système de détection d’obstacles situés à proximité du véhicule, par exemple à une distance inférieure à 2m, un système de détection de places de stationnement, une direction assistée électrique pilotable en angle de braquage, au moins un capteur odométrique, un accéléromètre et une interface visuelle et sonore.
Le véhicule automobile peut également comprendre un moteur et un système de freinage tous les deux pilotables en couple, une boite de vitesse automatique ou un système dit «shift by wire », ainsi qu’un moyen d’activation d’une fonction pilotage automatique ou « homme-mort ».
Le système 20 permet d’optimiser la trajectoire du véhicule afin d’assurer la continuité de la vitesse du véhicule lors de la manœuvre de stationnement, et ainsi d’éviter l’immobilisation du véhicule lors du passage de l’angle de braquage au point d’inflexion I.
L’état initial du système d’aide au stationnement, correspond à la phase de recherche d’une place de stationnement. A cet état, le système 20 d’aide au stationnement n’est pas actif, c’est-à-dire qu’aucun pilotage n’est réalisé sur les actionneurs. Le conducteur du véhicule reste entièrement responsable de son véhicule. Pour activer le système 20 d’aide au stationnement, le conducteur doit appuyer sur un moyen d’activation (non représenté) d’une fonction de pilotage automatique ou « homme-mort » présent par exemple sur le tableau de bord du véhicule, sur le volant, près du levier de vitesse, ou à un autre endroit à proximité du conducteur, sélectionner le type de manœuvre de stationnement, tel que par exemple un créneau, ainsi que le côté du véhicule à partir duquel le conducteur souhaite stationner le véhicule. L’interface homme-machine (non représentée) du véhicule invite alors le conducteur à avancer jusqu’à la détection d’une place de stationnement puis à arrêter le véhicule.
Les choix du type de place ainsi que du côté de stationnement sont optionnels dans le sens où le système d’aide au stationnement peut être configuré pour assurer une détection automatique du type de place au voisinage du véhicule. Le conducteur devra donc dans ce cas choisir une place parmi celles qui auraient pu être proposées par le système.
Une fois la place de stationnement validée par le conducteur, le système 20 d’aide au stationnement passe à un état correspondant à une phase d’attente du début de la manœuvre.
En cas de stationnement par créneau, le conducteur doit engager la marche arrière. Lorsque la marche arrière est engagée et que le conducteur transmet l’ordre de démarrer la manœuvre de stationnement au système d’aide au stationnement, et que la position du véhicule est correcte par rapport à la place de stationnement, le système d’aide au stationnement est activé.
Le système 20 comprend un module 21 de calcul d’une trajectoire complète du véhicule basée sur la méthode de braquage maximal utilisant les deux arcs de cercle de la figure 2. On obtient ainsi une trajectoire initiale permettant de garer le véhicule dans la place de stationnement détectée.
Le système 20 comprend en outre un module 22 d’optimisation de la trajectoire du véhicule afin d’assurer la continuité de la vitesse du véhicule lors de la manœuvre de stationnement, et ainsi d’éviter l’immobilisation du véhicule lors du passage de l’angle de braquage au point d’inflexion I.
Le module 22 d’optimisation de la trajectoire comprend un module 23 de calcul des erreurs en orientation Δϕ et en position latérale Δy pour chaque couple (ρ ; θf) de pente ρ et d’angle de braquage θf.
Les erreurs Δϕ et Δy sont issues respectivement d’une cartographie d’erreurs obtenues à partir d’essai de simulations de trajectoire en partant du point d’inflexion I jusqu’au point de départ du véhicule, avec pour critère d’arrêt de la simulation une abscisse nulle correspondant à l’abscisse d’origine du véhicule. Pour chaque couple de pente et d’angle de braquage (ρ ; θf) choisi, la simulation a permis de relever l’ordonnée et l’orientation (yf; ϕf) du point E au point d’inflexion I afin d’en déduire les matrices d’erreurs Δϕ et Δy selon les équations suivantes :
Avec :
yi, la valeur de l’ordonnée du centre de l’essieu arrière au point d’inflexion I avec la méthode du braquage maximal; et
ϕi ,les erreurs en écart de valeur d’orientation de l’axe par le centre des deux essieux au point d’inflexion I avec la méthode du braquage maximal.
On considère pour l’angle de braquage :
Avec un pas de 0.5 °.
Et pour la pente :
Avec un pas de 1 °/s, la valeur 10 étant prédéterminée. Par exemple, pour les véhicules comprenant un système de direction pilotable en angle, la plus faible vitesse de rotation du volant (amené à la roue) est de l’ordre de 10°/s. Cette valeur dépend donc beaucoup des performances du système de direction assistée du véhicule.
Le calcul des erreurs Δϕ et Δy permet de conserver une vitesse du véhicule constante jusqu’au point I d’inflexion, c’est-à-dire lorsque l’angle de braquage θ change de signe, puis de faire progressivement décroître la vitesse du véhicule afin d’atteindre une vitesse nulle lorsque le véhicule arrive à la fin F du premier mouvement.
Pour cela, la valeur d’angle de braquage des roues doit être égale à θmax lorsque la trajectoire arrive au point d’inflexion I. L’angle de braquage des roues θ doit donc passer de -θf à θmax avec une pente ρ prenant en compte les contraintes dynamiques et physiques du véhicule. L’angle de braquage des roues initial -θf est compris entre -θi calculé par le procédé de braquage maximal et l’angle maximal de braquage des roues -θmax. La pente ρ traduit la vitesse de braquage des roues, exprimée en °/sec. La limite supérieure de cette pente est imposée par la vitesse maximale de braquage du volant, par exemple de l’ordre de 400°/sec au volant. En fonction du rapport de réduction entre l’angle de braquage et la vitesse de rotation du volant vers le rapport entre l’angle de braquage et la vitesse de braquage de la roue, on peut en déduire une valeur maximale de la pente, en valeur absolue, de l’ordre de 25°/sec.
A partir du point d’inflexion I, le profil d’angle de braquage est constant jusqu’à la fin du premier mouvement F.
Les profils d’angle de braquage et de vitesse sont illustrés sur la figure 4, en pointillés pour les profils déterminés selon un procédé connu utilisant les arcs de cercle et en trait épais pour les profils déterminés selon le procédé de l’invention.
Le module 22 d’optimisation de la trajectoire comprend en outre un module 24 de calcul des valeurs optimales d’angle de braquage θ_opti et de pente ρ_opti par minimisation d’un critère J sur les erreurs quadratiques en ordonnée et en orientation du véhicule. Le critère J correspond à un critère de raccordement J entre la trajectoire optimisée à la trajectoire initiale au point d’inflexion I.
Le critère J s’écrit selon l’équation suivante :
Avec λ, un paramètre de pondération, égal ici à 0.5, choisi de manière heuristique afin de limiter une erreur trop importante sur un de deux paramètres d’orientation et d’ordonnée Δϕ et Δy.
Grâce aux valeurs d’erreurs calculées, et avec la condition fixée sur la trajectoire qui est de rejoindre le point d’inflexion I sans erreurs pour assurer une continuité de la vitesse du véhicule, on obtient le couple optimal suivant, minimisant cette erreur :
ρ_opti = 25°/s et - θ_opti= -15.5°.
De telles valeurs correspondent aux erreurs suivantes :
Δϕ = -7.4°et Δy = 0.042m.
Le module 22 d’optimisation de la trajectoire comprend en outre un module 25 de calcul des profils corrigés d’angle de braquage et de vitesse pour un premier mouvement du véhicule en fonction des valeurs optimales θ_opti et ρ_opti d’angle de braquage et de pente, et un module 26 de calcul des profils corrigés pour les mouvements ultérieurs jusqu’à la fin de la manœuvre de stationnement.
Le module 22 d’optimisation de la trajectoire comprend en outre un module 27 de détermination de la trajectoire de référence (xref, yref, ϕref) en utilisant le modèle cinématique bicycle par concaténation des profils complets corrigés d’angle de braquage et de vitesse.
La trajectoire ainsi déterminée correspond aux consignes à transmettre à un module (non représenté) de régulation de couple afin d’adapter en permanence le pilotage des actionneurs du véhicule pour le déplacement longitudinal et à un module (non représenté) de régulation de l’angle de braquage des roues (ou du volant) pour le déplacement latéral du véhicule.
La figure 5 représente un organigramme de mise en œuvre d’un procédé 30 d’aide au stationnement d’un véhicule automobile.
Le procédé 30 permet le stationnement du véhicule 10 depuis une voie de circulation vers un emplacement libre de stationnement 11, ainsi que la sortie dudit emplacement de stationnement vers la voie de circulation.
Le procédé 30 comprend une étape 31 de recherche d’une place de stationnement. Une fois la place de stationnement détectée par le système de perception du véhicule et validée par le conducteur, le procédé comprend une étape 32 d’arrêt du véhicule correspondant à un état d’attente du début de la manœuvre.
Lors de l’étape 32, on vérifie que les conditions sont réunies pour engager la manœuvre de stationnement, c’est-à-dire, en cas de stationnement par créneau, que la marche arrière est engagée par le conducteur, que la position du véhicule par rapport à la place de stationnement est bonne et que le conducteur transmet l’ordre de démarrer la manœuvre de stationnement.
On vérifie ensuite, à l’étape 33 si le véhicule est immobilisé.
Si le véhicule est immobilisé, on effectue, à l’étape 34 la mise à jour de la trajectoire du véhicule pour effectuer la manœuvre de stationnement, lors de laquelle on détermine les profils d’angle de braquage et de vitesse optimisés.
L’étape 34 de mise à jour de la trajectoire comprend une première étape 34a de calcul d’une trajectoire complète du véhicule basée sur la méthode de braquage maximal utilisant les deux arcs de cercle de la figure 2. On obtient ainsi une trajectoire initiale permettant de garer le véhicule dans la place de stationnement détectée.
A l’étape 34b, on calcule les erreurs en orientation Δϕ et en position latérale Δy pour chaque couple de pente et d’angle de braquage (ρ; θf).
Les erreurs Δϕ et Δy sont issues respectivement d’une cartographie d’erreurs obtenues à partir d’essais de simulations de trajectoire en partant du point d’inflexion I jusqu’au point de départ du véhicule, avec pour critère d’arrêt de la simulation une abscisse nulle correspondant à l’abscisse d’origine du véhicule. Pour chaque couple de pente et d’angle de braquage (ρ ; θf) choisi, la simulation a permis de relever l’ordonnée et l’orientation (yf; ϕf) du point E au point d’inflexion I afin d’en déduire les matrices d’erreurs Δϕ et Δy selon les Math 4 à Math 7 ci-dessus.
Le calcul des erreurs Δϕ et Δy permet de conserver une vitesse du véhicule constante jusqu’au point I d’inflexion, c’est-à-dire lorsque l’angle de braquage change de signe, puis de faire progressivement décroître la vitesse du véhicule afin d’atteindre une vitesse nulle lorsque le véhicule arrive à la fin F du premier mouvement.
Pour cela, la valeur d’angle de braquage des roues doit être égale à θmax lorsque la trajectoire arrive au point d’inflexion I. L’angle de braquage des roues θ doit donc passer de -θf à θmax avec une pente ρ prenant en compte les contraintes dynamiques et physiques du véhicule. L’angle de braquage des roues initial -θf est compris entre -θi calculé par le procédé de braquage maximal et l’angle maximal de braquage des roues -θmax. La pente ρ traduit la vitesse de braquage des roues, exprimée en °/sec. La limite supérieure de cette pente est imposée par la vitesse maximale de braquage du volant, par exemple de l’ordre de 400°/sec au volant. En fonction du rapport de réduction entre l’angle de braquage et la vitesse de rotation du volant vers le rapport entre l’angle de braquage et la vitesse de braquage de la roue, on peut en déduire une valeur maximale de la pente, en valeur absolue, de l’ordre de 25°/sec.
A partir du point d’inflexion I, le profil d’angle de braquage est constant jusqu’à la fin du premier mouvement F.
Les profils d’angle de braquage et de vitesse sont illustrés sur la figure 4, en pointillés pour les profils déterminés selon un procédé connu utilisant les arcs de cercle et en trait épais pour les profils déterminés selon le procédé de l’invention.
A l’étape 34c, on calcule des valeurs optimales θ_opti et ρ_opti par minimisation d’un critère J sur les erreurs quadratiques en ordonnée et en orientation du véhicule. Le critère J correspond à un critère de raccordement J entre la trajectoire optimisée à la trajectoire initiale au point d’inflexion I.
Le critère J s’écrit selon l’équation Math 8 ci-dessus.
Grace aux valeurs d’erreurs calculées, et avec la condition fixée sur la trajectoire qui est de rejoindre le point d’inflexion I sans erreur pour assurer une continuité de la vitesse du véhicule, on obtient le couple optimal suivant, minimisant ces erreurs :
ρ_opti = 25°/s et - θ_opti= -15.5°.
De telles valeurs correspondent aux erreurs suivantes :
Δϕ = -7.4°et Δy = 0.042m.
On peut ensuite lancer l’étape 35 de calcul des profils corrigés comprenant les étapes 35a, 35b de calcul des profils corrigés d’angle de braquage et de vitesse pour un premier mouvement du véhicule, ainsi que le calcul, à l’étape 36, des profils corrigés pour les mouvements ultérieurs jusqu’à la fin de la manœuvre de stationnement.
Pour la réalisation de l’étape 35, on utilise les valeurs optimales ρ_opti et θ_opti obtenues précédemment.
A l’étape 35a, on détermine les valeurs du profil de l’angle de braquage θ corrigé lors du premier mouvement comme suit :
Avec θcorrigésaturé à l’angle de braquage maximal +θmax.
A l’étape 35b, avec l’hypothèse de position initiale du véhicule au début de la manœuvre, on a pour la vitesse, un profil qui prévoit un passage progressif d’une vitesse nulle à une vitesse cible Vmax selon une accélération prédéterminée (Acc). Cette accélération est calibrée en tenant compte des performances dynamiques du véhicule et/ou du confort des occupants du véhicule. On garde cette valeur à Vmax jusqu’à l’instant où il faut passer de façon progressive avec une décélération prédéterminée (Adec) à une vitesse nulle correspondant au fond de place (point F).
La valeur du profil corrigé de vitesse est alors décrite comme suit :
Avec,
t0, l’instant de départ où le véhicule est à l’arrêt à la position initiale ;
t1, l’instant où la trajectoire corrigée arrive au point d’inflexion ;
tE, l’instant où la trajectoire corrigée arrive au point E ;
Acc, l’accélération cible du véhicule (positive) sur le premier mouvement ;
Adec, la décélération cible du véhicule (négative) pour l’immobilisation en fin du premier mouvement ; et
T1, l’instant où le profil de vitesse corrigé atteint la valeur -Vmax et défini comme suit :
Lors de l’étape 37, on rassemble par concaténation les profils complets corrigés d’angle de braquage et de vitesse afin de déterminer, à l’étape 38, la trajectoire de référence (xref, yref, ϕref) en utilisant le modèle cinématique du bicycle.
Ce profil prend comme hypothèse qu’au point initial du début du mouvement, le profil d’angle de braquage est égal à θ_opti.
En variante, il est possible de généraliser cette trajectoire en rajoutant un mouvement de recul départ arrêté afin de rejoindre le point initial présenté dans un procédé avec un angle de braquage égal à θ_opti sans immobilisation du véhicule et d’enchaîner sur la trajectoire présentée dans ce procédé décrit précédemment.
La trajectoire ainsi déterminée correspond aux consignes à transmettre à un module (non représenté) de régulation de couple afin d’adapter en permanence le pilotage des actionneurs du véhicule pour le déplacement longitudinal et à un module (non représenté) de régulation de l’angle de braquage des roues (ou du volant) pour le déplacement latéral du véhicule.
Le système et le procédé selon l’invention permet d’optimiser la trajectoire du véhicule lors de la manœuvre de stationnement afin d’éviter toute immobilisation du véhicule lors de l’inversion de l’angle de braquage. De plus, en complément du profil de vitesse, il est possible de calculer, pour chaque mouvement, la distance curviligne du centre de l’essieu arrière. Ces deux informations sont des entrées pour un module de régulation de la vitesse et de la position du véhicule non représenté dans ce document.
Claims (10)
- Système (20) d’aide au stationnement d’un véhicule automobile permettant le stationnement du véhicule depuis une voie de circulation vers un emplacement libre de stationnement et la sortie de ladite place de stationnement vers la voie de circulation, ledit véhicule automobile comprenant un système de détection d’obstacles, un système de détection de places de stationnement, une direction assistée électrique pilotable en angle de braquage, un moteur et un système de freinage pilotables en couple, une boite de vitesse automatique ou un système dit «shift by wire », au moins un capteur odométrique, un accéléromètre, et un moyen d’activation d’une fonction de pilotage automatique, le système (20) d’aide au stationnement comprenant un module (21) de calcul d’une trajectoire complète du véhicule basée sur un procédé de braquage maximal utilisant deux arcs de cercle de courbure opposée se rejoignant à un point d’inflexion (I), caractérisé en ce que le système d’aide au stationnement comprend un module (22) d’optimisation de ladite trajectoire du véhicule configuré pour assurer la continuité de la vitesse (V) du véhicule lors de la manœuvre de stationnement sans immobilisation du véhicule lors du changement de signe de l’angle de braquage du volant lors d’un premier mouvement de la manœuvre de stationnement.
- Système selon la revendication 1, dans lequel le module (22) d’optimisation de la trajectoire comprend un module (23) de calcul des erreurs en orientation (Δϕ) et en position latérale (Δy) pour chaque couple de pente et d’angle de braquage (ρ ; θf), la pente traduisant la vitesse de braquage des roues.
- Système selon la revendication 2, dans lequel le module (22) d’optimisation de la trajectoire comprend un module (24) de calcul des valeurs optimales (θ_opti ; ρ_opti) d’angle de braquage et de pente par minimisation d’un critère (J) sur les erreurs en orientation (Δϕ) et en position latérale (Δy) du véhicule.
- Système selon la revendication 3, dans lequel le module (22) d’optimisation de la trajectoire comprend un module (25) de calcul de profils corrigés d’angle de braquage et de vitesse pour un premier mouvement du véhicule en fonction des valeurs optimales (θ_opti ; ρ_opti) d’angle de braquage et de pente et un module (26) de calcul des profils corrigés pour les mouvements ultérieurs jusqu’à la fin de la manœuvre de stationnement.
- Système selon la revendication 4, dans lequel le module (22) d’optimisation de la trajectoire comprend un module (27) de détermination de la trajectoire de référence (xref, yref, ϕref) par concaténation les profils complets corrigés d’angle de braquage et de vitesse.
- Procédé (30) d’aide au stationnement d’un véhicule automobile permettant le stationnement du véhicule depuis une voie de circulation vers un emplacement libre de stationnement et la sortie de ladite place de stationnement vers la voie de circulation, ledit véhicule automobile comprenant un système de détection d’obstacles, un système de détection de places de stationnement, une direction assistée électrique pilotable en angle de braquage, un moteur et un système de freinage pilotables en couple, une boite de vitesse automatique ou un système dit «shift by wire », au moins un capteur œdométrique, un accéléromètre, une interface visuelle et sonore et un moyen d’activation d’une fonction pilotage automatique, le procédé comprend une étape de calcul d’une trajectoire complète du véhicule basée sur un procédé de braquage maximal utilisant deux arcs de cercle de courbure opposée se rejoignant à un point d’inflexion (I), caractérisé en ce que l’on optimise ladite trajectoire du véhicule pour assurer la continuité de la vitesse (V) du véhicule lors de la manœuvre de stationnement, sans immobilisation du véhicule lors du changement de signe de l’angle de braquage du volant lors d’un premier mouvement de la manœuvre de stationnement.
- Procédé selon la revendication 6, dans lequel pour optimiser la trajectoire, on calcule des erreurs en orientation (Δϕ) et en position latérale (Δy) pour chaque couple de pente et d’angle de braquage (ρ ; θf), la pente traduisant la vitesse de braquage des roues.
- Procédé selon la revendication 7, dans lequel pour optimiser la trajectoire, on calcule des valeurs optimales (θ_opti ; ρ_opti) d’angle de braquage et de pente par minimisation d’un critère (J) sur les erreurs en orientation (Δϕ) et en position latérale (Δy) du véhicule.
- Procédé selon la revendication 8, pour optimiser la trajectoire, on calcule des profils corrigés d’angle de braquage et de vitesse pour un premier mouvement du véhicule en fonction des valeurs optimales (θ_opti ; ρ_opti) d’angle de braquage et de pente et pour optimiser la trajectoire, on calcule des profils corrigés pour les mouvements ultérieurs jusqu’à la fin de la manœuvre de stationnement.
- Procédé selon la revendication 9, dans lequel pour optimiser la trajectoire, on détermine une trajectoire de référence (xref, yref, ϕref) en utilisant le modèle cinématique du bicycle par concaténation les profils complets corrigés d’angle de braquage et de vitesse.
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|---|---|---|---|
| FR2006120A FR3111314B1 (fr) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Procédé et système d'aide au stationnement d'un véhicule automobile |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024001758A1 (fr) * | 2022-06-27 | 2024-01-04 | 中国第一汽车股份有限公司 | Procédé et appareil de détermination de vitesse de service voiturier, et dispositif et support |
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-
2020
- 2020-06-11 FR FR2006120A patent/FR3111314B1/fr active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3111314B1 (fr) | 2022-07-29 |
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