FR3111713A1 - Procédé et dispositif de contrôle du déplacement d’un véhicule - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un procédé et dispositif de contrôle de déplacement d’un véhicule. Le procédé acquiert un nuage de données tridimensionnelles obtenues par réflexion d’ondes émises par des capteurs embarqués sur le véhicule ; transforme le nuage de données tridimensionnelles en un nuage de points bidimensionnels exprimés dans un repère de coordonnées polaires, modifie ce nuage de points bidimensionnels par suppression d’un point bidimensionnel courant dès lors que deux points bidimensionnels voisins du point bidimensionnel courant ne sont pas suffisamment distants l’un de l’autre pour éviter une collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule et contrôle le déplacement dudit véhicule en fonction d’une enveloppe convexe formée par le nuage de points bidimensionnels ainsi modifié et définissant un espace libre accessible au véhicule. Figure pour l’abrégé : Figure 3

Description

Procédé et dispositif de contrôle du déplacement d’un véhicule
L’invention concerne un procédé et dispositif de contrôle du déplacement d’un véhicule, notamment de type automobile, à partir d’un nuage de données tridimensionnelles obtenues par réflexion d’ondes émises par des capteurs embarqués sur le véhicule.
Arrière-plan technologique
Il est connu des systèmes d’aide à la conduite, dit ADAS (de l’anglais « Advanced Driver-Assistance System » ou en français « Système d’aide à la conduite avancé »), pour guider ou contrôler le déplacement d’un véhicule dans son environnement pour atteindre sa destination. Les systèmes d’aide à la conduite les plus aboutis assurent le contrôle du déplacement du véhicule qui devient un véhicule dit autonome, c’est-à-dire un véhicule apte à rouler dans l’environnement routier sans intervention du conducteur.
Un véhicule autonome de niveau supérieur à 2 doit être en mesure de pouvoir estimer l’espace libre tout autour du véhicule. Pour cela, ce type de véhicule est généralement équipé de divers capteurs tels que des caméras vidéo, LIDAR (en anglais « Laser Detection And Ranging ») ou autre qui sont répartis tout autour du véhicule, notamment sur le pare-brise, les pare-chocs avant et arrière ou encore sur le toit. Lorsque le véhicule se déplace dans un environnement, les données issues de ces capteurs peuvent être utilisés, par exemple par un système ADAS, pour estimer l’espace libre situé à proximité du véhicule et ainsi anticiper la conduite du véhicule pour éviter toute collision avec un objet de cet environnement. C’est le cas, notamment, lorsque le véhicule roule sur une voie et qu’il se rapproche d’un autre véhicule. Une estimation de l’espace libre situé entre ces deux véhicules permet alors d’anticiper un éventuel freinage. C’est aussi le cas lorsque le véhicule doit stationner sur une place de parking. Une estimation de l’espace libre entre le véhicule et tout objet, mur, plafond ou autre véhicule stationné permet d’éviter toute collision. C’est également le cas lorsque le véhicule circule dans une zone urbaine où l’estimation de l’espace libre situé devant, derrière ou sur ses côtés peut s’avérer utile pour anticiper toute collision avec d’éventuels cyclistes, véhicules, mobilier urbain ou autre objet.
Il est connu d’estimer l’espace libre situé à proximité d’un véhicule par des systèmes de contrôle du déplacement d’un véhicule, de type ADAS, basés sur des données issues de capteurs vidéo, le plus souvent placés sur le haut du pare-brise. Ces systèmes de contrôle fournissent des estimations d’espace libre satisfaisantes dans des conditions optimales. Par contre, l’estimation de l’espace libre ainsi que la résolution en distance se dégradent fortement lorsque ces conditions sont moins favorables notamment en cas de pluie intense, de brouillard, de faible luminosité (nuit), ou encore en cas d’éblouissement des capteurs vidéo. Ces défauts sont propres aux capteurs fonctionnant dans le spectre visible. Il est également connu d’utiliser des réseaux neuronaux pour estimer un espace libre à partir de données tridimensionnelles obtenus à partir de capteurs. Toutefois, ces solutions ont une complexité élevée et sont consommatrices en ressources. D’autres approches déterminent une intersection entre un volume de forme donnée et un nuage de données tridimensionnelles obtenues à partir de capteurs. Mais les résultats ne sont pas suffisamment probants pour pouvoir être utilisés.
Un objet de la présente invention est d’améliorer les procédés existants permettant de contrôler le déplacement d’un véhicule par estimation de l’espace libre accessible à ce véhicule à partir d’un nuage de données tridimensionnelles issues de capteurs embarqués dans ce véhicule.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de contrôle du déplacement d’un véhicule, comprenant une étape d’acquisition d’un nuage de données tridimensionnelles obtenues par réflexion d’ondes émises par des capteurs embarqués sur le véhicule ; une étape de transformation du nuage de données tridimensionnelles en un nuage de points bidimensionnels exprimés dans un repère de coordonnées polaires associé à un plan, à chaque donnée tridimensionnelle correspond un point bidimensionnel défini par une distance radiale entre un pôle du repère de coordonnées polaires et le point bidimensionnel, et un angle d’azimut défini entre le plan et un segment reliant le pôle et le point bidimensionnel ; une étape itérative de modification du nuage de points bidimensionnels par suppression d’un point bidimensionnel courant dès lors que deux points bidimensionnels voisins point bidimensionnel courant ne sont pas suffisamment distants l’un de l’autre pour éviter une collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule ; et une étape de contrôle du déplacement dudit véhicule en fonction d’une enveloppe convexe formée par le nuage de points bidimensionnels ainsi modifié et définissant un espace libre accessible au véhicule.
Le procédé transforme le nuage de données tridimensionnelles en un nuage de points bidimensionnels et détermine une enveloppe convexe polygonale à partir d’un nuage modifié de points bidimensionnels. Cette enveloppe convexe procure une estimation de l’espace libre accessible au véhicule. Un système de contrôle du déplacement du véhicule implémentant le procédé, peut alors contrôler le déplacement du véhicule en fonction de cette enveloppe convexe. En modifiant le nuage de points bidimensionnels en un nuage de points bidimensionnels suffisamment distants l’une de l’autre pour éviter une collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule, des espaces libres sont ainsi respectés entre ces points bidimensionnels pour assurer la non-collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule. Le procédé procure alors une information sémantique au nuage de données tridimensionnelles en définissant une enveloppe convexe à partir de ces points bidimensionnels.
Le procédé utilise des principes géométriques simples et de faible complexité comparés à ceux d’un procédé basé sur un réseau neuronal par exemple. Il requiert donc peu de ressources de calcul. Les enveloppes convexes obtenues sont représentatives de ce qui est attendu en termes d’enveloppe convexe épousant au plus près un nuage de points bidimensionnels tout en respectant des contraintes stériques de non-collision. De plus, le procédé ne faisant pas appel aux techniques d’intelligence artificielle, ne souffre donc pas des problèmes associés à ce type de techniques tels que, notamment des problèmes de validation et de sécurité. Le procédé est indépendant de la technologie ou du modèle de capteur employé, tant que celui-ci fournit un nuage de données tridimensionnelles obtenues par réflexion d’ondes émises par des capteurs embarqués sur le véhicule. Par ailleurs, le procédé est robuste et capable de respecter les contraintes de temps réel dur. Il s’agit d’un des éléments cruciaux pour la mise au point de systèmes de conduite autonome de niveau supérieur à 2 qui doit par ailleurs fonctionner en toute condition (nuit, précipitations, etc.).
Selon un exemple particulier et non limitatif de l’invention, une itération de l’étape itérative comporte une sous-étape d’obtention d’au moins un point bidimensionnel courant du nuage de points bidimensionnels ayant une distance radiale élevée ; et pour chaque point bidimensionnel courant,
une sous-étape de calcul d’une première distance minimale entre un segment reliant un point bidimensionnel courant et le pôle du repère de coordonnées polaires, et un autre point bidimensionnel du nuage de points bidimensionnels déterminé de manière à ce que la différence entre l’angle d’azimut dudit autre point bidimensionnel et l’angle d’azimut du point bidimensionnel courant est minimale et positive ;
une sous-étape de calcul d’une seconde distance minimale entre ledit segment et un autre point bidimensionnel du nuage de points bidimensionnels déterminé de manière à ce que la différence entre l’angle d’azimut dudit autre point bidimensionnel et l’angle d’azimut du point bidimensionnel courant est minimale et négative ; et
une sous-étape de suppression d’un point bidimensionnel courant du nuage de points bidimensionnels lorsque la somme des première et seconde distances est inférieure à une valeur seuil définie pour éviter une collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule ; un point bidimensionnel courant étant conservé lorsque la somme des première et seconde distances est supérieure à la valeur seuil.
Selon un autre exemple particulier et non limitatif de l’invention, une itération de l’étape itérative comporte une sous-étape d’obtention d’au moins un couple formé d’un premier et d’un second points bidimensionnels successifs ayant des distances radiales minimales parmi un ensemble de points bidimensionnels triés selon leur angle d’azimut ; et pour chaque couple courant de points bidimensionnels ainsi formé :
une sous-étape de suppression de tous les points bidimensionnels du nuage de points bidimensionnels dont les angles d’azimut sont compris entre les angles d’azimut des premier et second points bidimensionnels d’un couple courant lorsque la valeur absolue de la différence entre les angles d’azimut du premier et du second points bidimensionnels dudit couple courant est inférieure à une valeur seuil définie pour éviter une collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule ; lesdits points bidimensionnels du nuage de points bidimensionnels sont conservés lorsque la valeur absolue de ladite différence est supérieure à la valeur seuil.
Ces deux exemples particuliers tiennent compte d’une valeur de seuil qui est définie selon des caractéristiques dimensionnelles du véhicule de manière à ce que le véhicule puisse accéder à l’espace situé entre deux données tridimensionnelles du nuage.
Selon une variante du procédé, le procédé comporte en outre une étape (optionnelle) de suppression des données tridimensionnelles correspondant à des échos du sol.
Cette étape permet de supprimer les données tridimensionnelles qui correspondent à des échos du sol et qui ne sont donc pas pertinentes pour l’estimation de l’espace libre autour du véhicule.
Selon une variante du procédé, le procédé comporte en outre une étape de filtrage du nuage de points bidimensionnels permettant de ne conserver qu’un seul point bidimensionnel par angle d’azimut.
Selon une variante du procédé, au moins un capteur est un émetteur/récepteur d’ondes électromagnétiques, de préférence dans le domaine infrarouge, de type LIDAR ou un émetteur/récepteur d’onde radio tel qu’un radar.
L’emploi de capteurs de type LIDAR ou radar permet une bonne discrimination en distance et sont beaucoup moins sensibles aux conditions difficiles (brouillard, pluie, nuit, éblouissement, etc.), étant donné la robustesse de ces deux technologies de capteurs.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un dispositif du déplacement d’un véhicule, comprenant au moins un émetteur/récepteur d’ondes électromagnétiques et/ou d’ondes radio et une mémoire associée à au moins un processeur configuré pour la mise en œuvre des étapes du procédé ci-dessus.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne un véhicule comprenant un dispositif ci-dessus.
Selon un quatrième aspect, l’invention concerne un produit programme d’ordinateur comportant des instructions adaptées pour l’exécution des étapes du procédé ci-dessus lorsque le programme d’ordinateur est exécuté par au moins un processeur.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description des modes de réalisation non limitatifs de l’invention ci-après, en référence aux figures 1 à 8 annexées, sur lesquelles :
illustre de façon schématique un véhicule 1 embarquant plusieurs capteurs 10, 11, 12, 13 et 14 selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention ;
illustre schématiquement un repère tridimensionnel associé à un véhicule selon un exemple de réalisation particulier de la présente invention ;
illustre un organigramme des différentes étapes d’un procédé de contrôle du déplacement d’un véhicule de la figure 1, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention ;
illustre un organigramme des différentes sous-étapes de l’étape 350 de la figure 1, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention ;
illustre de façon schématique les différentes sous-étapes de l’étape 350 de la figure 4, selon un autre exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention ;
illustre un organigramme des différentes sous-étapes de l’étape 350 de la figure 1, selon un autre exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention ;
illustre de façon schématique les différentes sous-étapes de l’étape 350 de la figure 6, selon un autre exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention ;
illustre schématiquement un dispositif configuré pour contrôler le déplacement d’un véhicule de la figure 1, selon un exemple de réalisation particulier non limitatif de la présente invention.
Un procédé et dispositif vont maintenant être décrits dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 à 8. Des mêmes éléments sont identifiés avec des mêmes signes de référence tout au long de la description qui va suivre.
illustre de façon schématique un véhicule 1, par exemple automobile ou plus généralement un véhicule à moteur terrestre, embarquant plusieurs capteurs 10, 11, 12, 13 et 14 selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention. Selon cet exemple les capteurs 10 et 11 sont positionnés sur les pare-chocs avant et arrière du véhicule 1, les capteurs 12 et 13 sur les côtés et le capteur 14 sur le toit. Cet exemple de positionnement des capteurs ainsi que le nombre de capteurs ne sont donnés qu’à titre indicatif et ne limite en rien la portée de l’invention. En effet, plusieurs autres capteurs peuvent être positionnées à divers autres endroits du véhicule tel que sur le pare-brise, les vitres, portes, etc.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les capteurs 10 à 14 embarqués dans le véhicule 1 sont des capteurs adaptés pour émettre et recevoir des ondes et déterminer la distance des objets environnants par analyse des ondes émises qui sont réfléchies sur des objets situé à proximité du véhicule et dans le champ d’action de ces capteurs. Ces capteurs 10 à 14 sont actifs périodiquement. La période entre deux émissions peut dépendre du déplacement du véhicule. Elle peut par exemple dépendre de la vitesse du véhicule. Plus le véhicule va vite et plus la période peut être courte. L’activité des capteurs peut encore être en continu lorsque, notamment, le véhicule recherche une place de parking et/ou est en train de manœuvrer pour se garer dans une place de parking. L’activation de ces capteurs peut également être individualisée. Par exemple, si le véhicule est en train de reculer, les capteurs situés sur l’avant du véhicule ne sont pas activés. Un capteur, une fois activé, permet de détecter des objets dans l’environnement du véhicule et de mesurer la distance entre le capteur et les objets détectés. Ces objets peuvent être, par exemple, d’autres véhicules, des piétons, des cyclistes, du mobilier urbain, des bandes réfléchissantes délimitant une place de parking, etc. Pour détecter des objets environnants, le capteur actif émet des ondes qui se réfléchissent sur ces objets. Le capteur actif collecte alors ces ondes réfléchies et identifie la position et la distance des objets situés à proximité du véhicule 1 en fonction de ces ondes émises et réfléchies. Un nuage de données multi-dimensionnelles est alors formé. Chacune de ces données multidimensionnelles correspond à au moins une onde émise qui a été réfléchie par un objet.
De manière générale l’espace libre accessible à un véhicule se définit comme un ensemble des données exprimées dans un espace multi-dimensionnel. Ces données peuvent prendre théoriquement toutes les valeurs possibles dans cet espace des paramètres cinématiques du véhicule, compte tenu des contraintes de non-collision avec des objets présents autour de lui. Pour un véhicule se déplaçant dans un espace tridimensionnel, l’espace multi-dimensionnel est un sous-espace de correspondant aux trois paramètres de position et d’orientation du véhicule dans l’espace. Selon l’invention, le véhicule sera supposé sphérique avec un rayon suffisant pour assurer le respect des contraintes de non-collision. Dans ce cas, les dimensions relative à l’orientation sont dégénérées, et l’espace des données est réduit à un espace tridimensionnel (x,y,z) tel que illustré sur la figure 2. D’autre part, la dimensionnalité de cet espace tridimensionnel (x,y,z) peut être réduite en faisant l’hypothèse qu’un véhicule se déplace sur une surface localement plane, et que l’extension de la scène instantanée dont le véhicule est le centre est beaucoup moins importante selon l’axe que selon les axes et . La dimensionnalité de l’espace tridimensionnel peut donc être ramené à un espace bidimensionnel (x,y). Les données tridimensionnelles obtenues à partir des capteurs embarqués dans le véhicule seront donc représentées par des données bidimensionnelles exprimées dans un repère (O,x,y). L’invention consiste alors à déterminer une enveloppe convexe dans cet espace bidimensionnel représentant l’espace libre accessible au véhicule 1. Cette enveloppe convexe respecte des contraintes de non-collision entre ce véhicule et d’éventuels objets environnants. Du fait de la nature discrète des informations disponibles, sous forme de nuage de données tridimensionnelles, cette enveloppe convexe est un polygone dont les sommets sont des points bidimensionnels issus du nuage de données tridimensionnels.
illustre un organigramme des différentes étapes d’un procédé d’estimation d’espace libre accessible à un véhicule de la figure 1, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Dans une première étape 310, au moins un capteur 10 à 14 du véhicule 1 est actif et un nuage de données tridimensionnelles Pi(i=1 à N) est acquise par réflexion d’ondes émises par ces capteurs actifs. Chacune donnée tridimensionnelle représente les coordonnées d’un point dans l’espace tridimensionnel.
Mathématiquement, le nuage de données tridimensionnelles peut se représenter par une matrice P de dimension 3xN formée de trois vecteurs X, Y Z de dimension N représentant les coordonnées xi,yi,zi des données tridimensionnelles Pi:
avec , respectivement et de représente la transposée du vecteur X, respectivement Y et Z.
Selon un mode de réalisation de l’étape 310, au moins un capteur est un émetteur/récepteur d’ondes électromagnétiques par exemple de type LIDAR et/ou un émetteur/récepteur d’ondes radio.
Un capteur LIDAR permet de détecter des objets dans l’environnement du véhicule et de mesurer la distance entre le capteur et les objets détectés par l’émission de rayons lumineux (ondes électromagnétiques) émis par des lasers rayonnant de préférence dans le domaine non visible (infrarouge par exemple).
Selon un mode de réalisation, le procédé comporte une étape 320 (optionnelle) de suppression des données tridimensionnelles correspondant à des échos du sol.
Selon un exemple, l’algorithme de segmentation de B. Douillard et al. ("On the Segmentation of 3D LIDAR Point Clouds", 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation (http://dx.doi.org/10.1109/ICRA.2011.5979818)) peut être utilisé pour isoler les données tridimensionnelles qui correspondent à des échos du sol des autres données tridimensionnelles et supprimer ces données tridimensionnelles isolées. On peut encore utiliser l’algorithme de I. Bogoslavskiy & C. Stachniss("Efficient Online Segmentation for Sparse 3D Laser Scans", Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformation 85 , 41 (2016) (http://dx.doi.org/10.1007/s41064-016-0003-y), ou encore celui de Y. Zhou et al.("A Fast and Accurate Segmentation Method for Ordered LiDAR Point Cloud of Large-Scale Scenes", IEEE GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING LETTERS 11 , 1981 (2014) (http://dx.doi.org/10.1109/LGRS.2014.2316009).
Dans une étape 330, le nuage de données tridimensionnelles Piest transformé en un nuage de points bidimensionnels Miexprimés dans un repère de coordonnées polaires (r, associé à un plan P avecrune coordonnée polaire appelée distance radiale définie entre un pôle O du repère de coordonnées polaires et un point bidimensionnel appartenant au plan P et une autre coordonnée polaire appelée angle d’azimut défini entre le plan P et un segment reliant le pôle O et le point bidimensionnel du plan P tel que illustré sur la figure 5.
A chaque donnée tridimensionnelle Picorrespond un point bidimensionnel Midu plan P.
Cependant, il peut se produire le cas où plusieurs points bidimensionnels partagent le même angle d’azimut. Ceci peut être dû à un mode de fonctionnement d’un capteur qui peut enregistrer plusieurs échos pour une seule onde émise, par exemple quand le faisceau laser rencontre une vitre, puis un obstacle solide plus loin. Ceci peut aussi être dû au pas d’échantillonnage des capteurs pour déterminer un angle d’azimut.
Mathématiquement, la transformée du nuage de données tridimensionnelles Pi, représentées par des points Miexprimés dans le repère (O,x,y), en un nuage Psde points bidimensionnels Miexprimés dans un repère de coordonnées polaire est donné par:
où Psest une matrice de dimension 2xN formée de deux vecteurs R et de dimension N et la fonction est l’arc tangente à quatre quadrants donnant la valeur d’un angle dans l’intervalle . Le vecteur correspond aux distances radiales des points bidimensionnels Midu plan P, et le vecteur correspond à leurs angles azimut. Dans cette représentation, peut donc être décrit comme une fonction d’une seule variable scalaire .
Selon un mode de réalisation, le procédé comporte une étape 340 (optionnelle) qui filtre le nuage de données tridimensionnelles Pien ne conservant qu’un seul point bidimensionnel Mipar valeur d’angle d’azimut.
Selon une variante de l’étape 340, lorsque plusieurs points bidimensionnels partagent une même valeur d’angle d’azimut et différentes valeurs de distance radiale, seul le point bidimensionnel ayant la distance radiale la plus faible est conservé dans le nuage de point bidimensionnels.
Selon une autre variante de l’étape 340, lorsque plusieurs points bidimensionnels partagent une même valeur d’angle d’azimut et différentes valeurs de distance radiale, un point bidimensionnel est créé avec ladite valeur d’angle d’azimut et une distance radiale égale à une valeur obtenue à partir des valeurs des distances radiales de ces points bidimensionnels telle que la moyenne ou la médiane de ces distances radiales.
Dans une étape itérative 350, le nuage Psde points bidimensionnels est modifié par suppression d’un point bidimensionnel courant dès lors que deux points bidimensionnels voisins du point bidimensionnel courant ne sont pas suffisamment distants l’un de l’autre pour éviter une collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule. Le nuage Psde points bidimensionnels ainsi modifié forme une enveloppe convexe de l’espace libre accessible au véhicule.
Dans une étape 360, le déplacement du véhicule est contrôlé par un système de contrôle qui implémente les étapes précédentes pour obtenir ce nuage Psde points bidimensionnels. Ce nuage de points bidimensionnels forme une enveloppe convexe de l’espace libre accessible au véhicule et ce système de contrôle peut alors indiquer quels sont les déplacements possibles du véhicule en fonction de cette enveloppe convexe.
illustre un organigramme des différentes sous-étapes de l’étape 350 de la figure 1, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Dans une sous-étape 351, au moins un point bidimensionnel courant Mi,maxdu nuage Psde points bidimensionnels ayant une distance radiale élevée est obtenu.
Selon une variante de la sous-étape 351, un nombre donné de points bidimensionnels courant Mi,maxayant des distances radiales les plus élevées sont obtenus parmi le nuage Psde points bidimensionnels.
Selon une autre variante, tout point bidimensionnel du nuage Psde points bidimensionnels dont la distance radiale est supérieure à une valeur de seuil donnée est un point bidimensionnel courant Mi.
Selon une autre variante de la sous-étape 351, un point bidimensionnel courant Mi,maxest obtenu à partir d’un sous-ensemble des points bidimensionnels du nuage Psde points bidimensionnels. Un point bidimensionnel courant Mi,maxest alors un point bidimensionnel de ce sous-ensemble qui a la distance radiale maximale (la plus élevée parmi les distances radiales des autres points bidimensionnels de ce sous-ensemble).
Un sous-ensemble du nuage Ps de points bidimensionnels peut être obtenu, par exemple, en regroupant les points bidimensionnels selon leurs angles d’azimut triés par ordre croissant par exemple. On peut en effet partitionner un cercle en différents secteurs angulaires et créer un sous-ensemble de points bidimensionnels par secteur angulaire. Un point bidimensionnel ayant son angle d’azimut qui appartient à un secteur angulaire donné appartient alors au sous-ensemble associé à ce secteur angulaire. On peut également envisager de former des sous-ensembles d’un nombre donné de points bidimensionnels successifs c’est-à-dire de points bidimensionnels dont les angles d’azimut se suivent dans une liste des angles d’azimut des points bidimensionnels triés selon un ordre, par exemple croissant. Un premier point bidimensionnel est ajouté à un premier sous-ensemble. Puis le point bidimensionnel dont l’angle d’azimut est le suivant dans la liste est aussi ajouté à ce premier sous-ensemble, et ainsi de suite jusqu’à ce que le sous-ensemble de points bidimensionnels ait atteint un nombre donné de points bidimensionnels. Un autre sous-sous-ensemble est alors formé jusqu’à épuisement des points bidimensionnels du nuage Ps de points bidimensionnels.
Des sous-étapes 352, 353 et 354 sont exécutées pour chaque point bidimensionnel courant Mi,max
Dans une sous-étape 352 illustrée à la figure 5, une première distance minimale D1 est calculée entre un segment reliant le point bidimensionnel courant Mi,maxet le pôle O du repère de coordonnées polaires, et un autre point bidimensionnel Mi+1du nuage Psde points bidimensionnels ou, selon une variante, d’un sous-ensemble du nuage Ps. Ce point bidimensionnel Mi+1est déterminé de manière à ce que la différence entre son angle d’azimut et l’angle d’azimut du point bidimensionnel courant Mi,maxsoit minimale et positive lorsque l’on considère que les angles d’azimut croissent selon le sens anti-horaire.
Dans une sous-étape 353 illustrée à la figure 5, une seconde distance minimale D2 est calculée entre un segment reliant le point bidimensionnel courant Mi,maxet le pôle O du repère de coordonnées polaires, et un autre point bidimensionnel Mi-1du nuage Psde points bidimensionnels ou, selon une variante, d’un sous-ensemble du nuage Ps. Ce point bidimensionnel Mi-1est déterminé de manière à ce que la différence entre son angle d’azimut et l’angle d’azimut du point bidimensionnel courant Misoit minimale et négative lorsque l’on considère que les angles d’azimut croissent selon le sens anti-horaire. Les distances D1 et D2 assurent que les points bidimensionnels Mi+1et Mi-1sont les points bidimensionnels voisins « gauche » et « droit » du point bidimensionnel courant Mi,maxles plus proches.
Dans une sous-étape 354, le point bidimensionnel courante Mi,maxest alors supprimé du nuage Psde points bidimensionnels lorsque la somme des première et seconde distances D1 et D2 est inférieure à une valeur seuil T. Le point bidimensionnel courant Mi,maxest conservé lorsque la somme des première et seconde distances est supérieure à la valeur seuil.
Une fois que tous les points bidimensionnels courants Mi,maxont été considérés, le procédé détermine alors si une nouvelle itération de l’étape 350 est nécessaire en vérifiant si une condition est vérifiée ou pas. Si une nouvelle itération de l’étape 350 est requise, les sous-étapes 351 à 354 sont à nouveau exécutées.
Selon un exemple, le procédé s’arrête lorsqu’aucun point bidimensionnel Mi,maxn’est supprimé à l’étape précédente.
Selon un exemple, le procédé s’arrête lorsqu’un nombre de points bidimensionnels a été supprimé.
illustre un organigramme des différentes sous-étapes de l’étape 350 de la figure 1, selon un autre exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Dans la sous-étape 355 illustrée à la figure 7, au moins un couple formé d’un premier et d’un second points bidimensionnels successifs est formé. Pour cela, les points bidimensionnels du nuage de points Pssont triés selon un ordre, par exemple croissant, de leurs angles d’azimut. Deux points bidimensionnels sont alors dits successifs lorsque la différence d’angles d’azimut est minimale. Un premier et un second point bidimensionnels forment un couple lorsqu’ils sont successifs et qu’ils ont des distances radiales les plus faibles (minimales) parmi les distances radiales d’un ensemble de points bidimensionnels.
Selon une variante de la sous-étape 355, chaque couple de points bidimensionnels Mjet Mkest obtenu à partir du nuage Psde points bidimensionnels. Les points bidimensionnels Mjet Mksont alors des points bidimensionnels successifs du nuage Psqui ont une distance radiale inférieure à une valeur de seuil.
Selon une autre variante de la sous-étape 355, chaque couple de points bidimensionnels Mjet Mkest obtenu à partir d’un sous-ensemble des points bidimensionnels du nuage Ps. Les points bidimensionnels Mjet Mksont alors des points bidimensionnels successifs de ce sous-ensemble du nuage Psqui ont des distances radiales minimales (les plus faibles parmi les distances radiales des autres points bidimensionnels de ce sous-ensemble du nuage Ps).
Un sous-ensemble du nuage Ps peut être obtenu, par exemple, en regroupant les points bidimensionnels selon leurs angles d’azimut. On peut en effet partitionner un cercle en différents secteurs angulaires et créer un sous-ensemble de points bidimensionnels par secteur angulaire. Un point bidimensionnel ayant son angle d’azimut qui appartient à un secteur angulaire donné appartient alors au sous-ensemble associé à ce secteur angulaire. On peut également envisager de former des sous-ensembles d’un nombre de points bidimensionnels successifs donné. Un premier point bidimensionnel est ajouté à un premier sous-ensemble. Puis le point bidimensionnel ayant une différence d’angle d’azimut positive et minimale avec le premier point bidimensionnel est aussi ajouté à ce premier sous-ensemble. Et ainsi de suite jusqu’à ce que le sous-ensemble de points bidimensionnels ait atteint un nombre donné de points bidimensionnels. Un autre sous-sous-ensemble est alors formé jusqu’à épuisement des points bidimensionnels du nuage Ps.
Dans une sous-étape 356 illustrée à la figure 7, pour chaque couple de points bidimensionnels Mjet Mk,, tous les points bidimensionnels Mpavec j < p < k , correspondants aux points bidimensionnels dont les angles d’azimut sont compris entre les angles d’azimut des points bidimensionnels Mjet Mksont alors supprimés lorsque la valeur absolue de la différence entre les angles d’azimut des points bidimensionnels Mjet Mkest inférieure à une valeur seuil T. Lesdits points bidimensionnels sont conservés lorsque la valeur absolue de ladite différence est supérieure à la valeur seuil T.
Une fois que tous les couples courants de points bidimensionnels ont été considérés, le procédé détermine alors si une nouvelle itération de l’étape 350 est nécessaire en vérifiant si une condition est vérifiée ou pas. Si une nouvelle itération de l’étape 350 est requise, les sous-étapes 355 à 357 sont à nouveau exécutées.
Selon un exemple, le procédé s’arrête lorsqu’un nombre donné de points bidimensionnels a été supprimé.
Selon un autre exemple, le procédé s’arrête lorsque aucun point bidimensionnel n’a été supprimé à une itération précédente.
La valeur de seuil T est définie pour éviter toute collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule. En effet, seuls les points bidimensionnels distants d’une valeur supérieure à la valeur de seuil T sont utilisés pour former l’enveloppe convexe de l’espace libre. Ainsi, admettons que le nuage Pssoit formé de données tridimensionnelles issues de capteurs situés sur l’avant du véhicule, l’enveloppe convexe formée par les points bidimensionnels correspondant indiquera que le véhicule peut passer entre ces points bidimensionnels sans risque de collision. Il en est de même pour toute enveloppe convexe formée d’un nuage de données tridimensionnelles modifié selon l’invention. Le véhicule peut ainsi se déplacer sans risque de collision entre les données tridimensionnelles de l’enveloppe convexe.
Selon une variante, la valeur de seuil T varie selon les dimensions du véhicule. Ainsi, par exemple, pour une enveloppe formée à partir de points bidimensionnels correspondant à des données tridimensionnelles issues de capteur situés sur l’avant ou l’arrière du véhicule, la valeur de seuil T est au moins égale à la largeur du véhicule. Pour ceux situés sur les côtés, la valeur de seuil est au moins égale à la longueur du véhicule.
Selon une variante, la valeur de seuil T est supérieure aux dimensions du véhicule pour augmenter l’espace libre et ainsi faciliter les manœuvres du véhicule à l’intérieur de l’enveloppe convexe représentant cet espace libre sans risque de collision
illustre schématiquement un dispositif 400 configuré pour contrôler le déplacement d’un véhicule basé sur l’estimation de l’espace libre accessible à ce véhicule, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention. Le dispositif 400 correspond par exemple à un dispositif embarqué dans le véhicule, tel que par exemple un calculateur ou un ensemble de calculateurs.
Le dispositif 400 est par exemple configuré pour la mise en œuvre des étapes du procédé décrit en regard des figures 3, 4 et/ou 6. Des exemples d’un tel dispositif 400 comprennent, sans y être limités, un équipement électronique embarqué tel qu’un ordinateur de bord d’un véhicule, un calculateur électronique tel qu’une UCE (« Unité de Commande Electronique »), un téléphone intelligent (de l’anglais « smartphone »), une tablette, un ordinateur portable. Les éléments du dispositif 400, individuellement ou en combinaison, peuvent être intégrés dans un unique circuit intégré, dans plusieurs circuits intégrés, et/ou dans des composants discrets. Le dispositif 400 peut être réalisé sous la forme de circuits électroniques ou de modules logiciels (ou informatiques) ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels. Selon différents modes de réalisation particuliers, le dispositif 400 est couplé en communication avec d’autres dispositifs ou systèmes similaires, par exemple par l’intermédiaire d’un bus de communication ou au travers de ports d’entrée / sortie dédiés.
Le dispositif 400 comprend un (ou plusieurs) processeur(s) 410 configurés pour exécuter des instructions pour la réalisation des étapes du procédé et/ou pour l’exécution des instructions du ou des logiciels embarqués dans le dispositif 410. Le processeur 410 peut inclure de la mémoire intégrée, une interface d’entrée/sortie, et différents circuits connus de l’homme du métier. Le dispositif 410 comprend en outre au moins une mémoire 420 correspondant par exemple à une mémoire volatile et/ou non volatile et/ou comprend un dispositif de stockage mémoire qui peut comprendre de la mémoire volatile et/ou non volatile, telle que EEPROM, ROM, PROM, RAM, DRAM, SRAM, flash, disque magnétique ou optique.
Le code informatique du ou des logiciels embarqués comprenant les instructions à charger et exécuter par le processeur est par exemple stocké sur la mémoire 420.
Selon un mode de réalisation particulier et non limitatif, le dispositif 400 comprend un bloc 430 d’éléments d’interface pour communiquer avec des dispositifs externes, par exemple un serveur distant ou le « cloud », des dispositifs tels qu’un lecteur de communication en champ proche ou un récepteur radio. Le bloc 430 d’éléments d’interface est également configuré pour recevoir un nuage de données tridimensionnelles issues de capteurs embarqués tels que les capteurs 10 à 14. Le bloc 430 d’éléments d’interface est également configuré pour émettre un nuage de points bidimensionnel et/ou d’une enveloppe convexe formée à partir de ce nuage de points bidimensionnels issu du procédé décrit en regard des figures 3, 4 et/ou 6. Les éléments d’interface du bloc 430 comprennent une ou plusieurs des interfaces suivantes :
- interface radiofréquence RF, par exemple de type Bluetooth® ou Wi-Fi®, LTE (de l’anglais « Long-Term Evolution » ou en français « Evolution à long terme »), LTE-Advanced (ou en français LTE-avancé) ;
- interface USB (de l’anglais « Universal Serial Bus » ou « Bus Universel en Série » en français) ;
- interface HDMI (de l’anglais « High Definition Multimedia Interface », ou « Interface Multimedia Haute Definition » en français) ;
- interface LIN (de l’anglais « Local Interconnect Network », ou en français « Réseau interconnecté local »).
Selon un autre mode de réalisation particulier, le dispositif 400 comprend une interface de communication 440 qui permet d’établir une communication avec d’autres dispositifs via un canal de communication 450. L’interface de communication 440 correspond par exemple à un transmetteur configuré pour transmettre et recevoir des informations et/ou des données via le canal de communication 450 tels que des nuages de données tridimensionnelles, des nuages de points bidimensionnels et/ou des enveloppes convexes formées à partir de ces nuages de points bidimensionnels. L’interface de communication 440 correspond par exemple à un réseau filaire de type CAN (de l’anglais « Controller Area Network » ou en français « Réseau de contrôleurs »), CAN FD (de l’anglais « Controller Area Network Flexible Data-Rate » ou en français « Réseau de contrôleurs à débit de données flexible »), FlexRay (selon la norme ISO 17458) ou Ethernet (selon la norme ISO/IEC 802.3).
Selon un mode de réalisation particulier supplémentaire, le dispositif 400 peut fournir des signaux de sortie à un ou plusieurs dispositifs externes, tels qu’un écran d’affichage, un ou des haut-parleurs et/ou d’autres périphériques via respectivement des interfaces de sortie non représentées.
Selon un mode de réalisation, le véhicule 1 de la figure 1 embarque un dispositif de la figure 7.
Bien entendu, l’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant mais s’étend à un procédé de contrôle d’utilisation d’un véhicule, et au dispositif configuré pour la mise en œuvre du procédé.

Claims (9)

  1. Procédé de contrôle de déplacement d’un véhicule, comprenant :
    une étape (310) d’acquisition d’un nuage de données tridimensionnelles obtenues par réflexion d’ondes émises par des capteurs embarqués sur le véhicule;
    une étape (330) de transformation du nuage de données tridimensionnelles en un nuage de points bidimensionnels exprimés dans un repère de coordonnées polaires associé à un plan, à chaque donnée tridimensionnelle correspond un point bidimensionnel défini par une distance radiale entre un pôle du repère de coordonnées polaires et le point bidimensionnel, et un angle d’azimut défini entre le plan et un segment reliant le pôle et le point bidimensionnel ;
    une étape (350) itérative de modification du nuage de points bidimensionnels par suppression d’un point bidimensionnel courant dès lors que deux points bidimensionnels voisins du point bidimensionnel courant ne sont pas suffisamment distants l’un de l’autre pour éviter une collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule ; et
    une étape (360) de contrôle du déplacement dudit véhicule en fonction d’une enveloppe convexe formée par le nuage de points bidimensionnels ainsi modifié et définissant un espace libre accessible au véhicule.
  2. Procédé selon la revendication 1, pour lequel une itération de l’étape itérative (350) comporte une sous-étape d’obtention (351) d’au moins un point bidimensionnel courant du nuage de points bidimensionnels ayant une distance radiale élevée ; et pour chaque point bidimensionnel courant,
    une sous-étape (352) de calcul d’une première distance minimale entre un segment reliant un point bidimensionnel courant et le pôle du repère de coordonnées polaires, et un autre point bidimensionnel du nuage de points bidimensionnels déterminé de manière à ce que la différence entre l’angle d’azimut dudit autre point bidimensionnel et l’angle d’azimut du point bidimensionnel courant est minimale et positive ;
    une sous-étape (353) de calcul d’une seconde distance minimale entre ledit segment et un autre point bidimensionnel du nuage de points bidimensionnels déterminé de manière à ce que la différence entre l’angle d’azimut dudit autre point bidimensionnel et l’angle d’azimut du point bidimensionnel courant est minimale et négative ; et
    une sous-étape (354) de suppression d’un point bidimensionnel courant du nuage de points bidimensionnels lorsque la somme des première et seconde distances est inférieure à une valeur seuil définie pour éviter une collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule ; un point bidimensionnel courant étant conservé lorsque la somme des première et seconde distances est supérieure à la valeur seuil.
  3. Procédé selon la revendication 1, pour lequel une itération de l’étape itérative (350) comporte une sous-étape (355) d’obtention d’au moins un couple formé d’un premier et d’un second points bidimensionnels successifs ayant des distances radiales minimales parmi un ensemble de points bidimensionnels triés selon leur angle d’azimut ; et pour chaque couple courant de points bidimensionnels ainsi formé :
    une sous-étape (356) de suppression de tous les points bidimensionnels du nuage de points bidimensionnels dont les angles d’azimut sont compris entre les angles d’azimut des premier et second points bidimensionnels d’un couple courant lorsque la valeur absolue de la différence entre les angles d’azimut du premier et du second points bidimensionnels dudit couple courant est inférieure à une valeur seuil définie pour éviter une collision entre le véhicule et un objet à proximité de ce véhicule ; lesdits points bidimensionnels du nuage de points bidimensionnels sont conservés lorsque la valeur absolue de ladite différence est supérieure à la valeur seuil.
  4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, qui comporte en outre une étape de suppression (320) des données tridimensionnelles correspondant à des échos du sol.
  5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, qui comporte en outre une étape (340) de filtrage du nuage de points bidimensionnels permettant de ne conserver qu’un seul point bidimensionnel par angle d’azimut.
  6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, pour lequel au moins un capteur est un émetteur/récepteur d’ondes électromagnétiques et/ou d’ondes radio.
  7. Dispositif de contrôle du déplacement d’un véhicule, comprenant au moins un émetteur/récepteur d’ondes électromagnétiques et/ou d’ondes radio et une mémoire associée à au moins un processeur configuré pour la mise en œuvre des étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
  8. Véhicule comprenant un dispositif selon la revendication 7.
  9. Produit programme d’ordinateur comportant des instructions adaptées pour l’exécution des étapes du procédé selon l’une des revendications 1 à 6, lorsque le programme d’ordinateur est exécuté par au moins un processeur.
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