FR3117974A1

FR3117974A1 - Procédé et dispositif de contrôle d’un véhicule

Info

Publication number: FR3117974A1
Application number: FR2013857A
Authority: FR
Inventors: Mickael Grandsire
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-06-24

Abstract

L’invention concerne un procédé et un dispositif de détermination d’une trajectoire d’un véhicule (10). A cet effet, des premières informations représentatives de chaque élément d’un ensemble d’éléments (11, 12) présents dans un environnement du véhicule (10) sont obtenues. Au moins une partie de l’environnement est subdivisée en une pluralité de cellules (201 à 204, 211, 221 à 225). Pour chaque cellule, une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur le véhicule (10) est déterminée à partir des premières informations, de deuxièmes informations représentatives du véhicule (10) et de troisièmes informations représentatives de l’environnement. Une trajectoire minimisant le niveau de nuisance associée à la trajectoire est déterminée. Figure pour l’abrégé : Figure 2

Description

Procédé et dispositif de contrôle d’un véhicule

L’invention concerne les procédés et dispositifs de détermination d’une trajectoire de véhicule, notamment un véhicule autonome. L’invention concerne également un procédé et un dispositif de modélisation de l’environnement dynamique d’un véhicule. L’invention concerne également un procédé et un dispositif de contrôle de la trajectoire d’un véhicule, notamment un véhicule autonome.

Arrière-plan technologique

Une partie des véhicules contemporains est maintenant équipée de système d’aide à la conduite, les plus aboutis de ces systèmes assurant le contrôle 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. On distingue alors deux modes de conduite, un mode de conduite (ou pilotage) manuel où la conduite du véhicule est assurée par le conducteur et un mode de conduite autonome, c’est-à-dire sans intervention active du conducteur.

Dans un mode de conduite autonome, le véhicule doit connaitre son environnement pour déterminer la meilleure trajectoire et éviter toute collision avec les objets présents dans son environnement. Différentes méthodes permettant au véhicule de prendre une décision face à un risque potentiel sont connues à ce jour.

Parmi ces méthodes, une première méthode consiste à édicter un certain nombre de règles conditionnelles de la forme « si condition X, alors mise en œuvre de l’action Y ». Un des problèmes associés à cette méthode est qu’il est difficile voire impossible de prévoir toutes les conditions que va rencontrer le véhicule, ce qui est générateur de risque pour le véhicule, ses passagers et les usagers de la route si le véhicule fait face à une condition non prévue.

Une deuxième famille de méthodes correspond aux méthodes dites de « machine learning » (ou en français « méthode d’apprentissage » ou encore « apprentissage par machine »), mettant en œuvre une intelligence artificielle avec notamment du « deep learning » (ou en français « apprentissage profond ») mettant par exemple en œuvre un réseau de neurones. Un des problèmes associés aux méthodes d’apprentissage de type « deep learning » notamment est qu’elles mettent en œuvre une approche non déterministe. Il est alors difficile d’évaluer ce qui a été appris par le réseau de neurones, si certaines situations ont été oubliées et quelles décisions seront prises dans le cas de situations non apprises.

Un objet de la présente invention est d’améliorer la représentation de l’environnement d’un véhicule.

Un autre objet de la présente invention est d’améliorer la prise de décision d’un véhicule dans le cadre d’une conduite autonome.

Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de détermination d’une trajectoire d’un véhicule, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- obtention de premières informations représentatives de chaque élément d’un ensemble d’éléments présents dans un environnement du véhicule, l’ensemble d’éléments comprenant au moins un élément ;

- subdivision d’au moins une partie de l’environnement en une pluralité de cellules ;

- pour chaque cellule, détermination d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur le véhicule à partir des premières informations, de deuxièmes informations représentatives du véhicule et de troisièmes informations représentatives de l’environnement ;

- détermination d’une trajectoire minimisant le niveau de nuisance associée à la trajectoire.

Selon une variante, le niveau de nuisance est fonction de :

- une énergie cinétique résultante en cas de collision du véhicule avec un élément de l’ensemble ; et/ou

- une force de freinage résultant d’un freinage du véhicule pour éviter une collision avec un élément de l’ensemble ; et/ou

- une force centrifuge résultant d’un changement de direction du véhicule.

Selon une autre variante, les premières informations appartiennent à un ensemble d’informations comprenant :

- des informations représentatives de position ;

- des informations représentatives d’un type d’élément ;

- des informations représentatives de dimension ;

- des informations cinématiques de l’élément associé.

Selon une variante supplémentaire, les deuxièmes informations appartiennent à un ensemble d’informations comprenant :

- des informations représentatives de position ;

- des informations cinématiques dudit véhicule ;

- des informations représentatives de trajectoire du véhicule.

Selon encore une variante, les premières informations sont obtenues d’au moins un capteur d’un système de détection d’objet embarqué dans le véhicule et/ou d’au moins un élément de l’ensemble d’éléments selon un mode de communication de type véhicule vers tout, dit V2X.

Selon une variante additionnelle, le procédé comprend en outre une étape d’estimation d’une probabilité de comportement dynamique d’au moins un élément de l’ensemble d’éléments, la détermination d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance étant en outre fonction d’un résultat de l’estimation.

Selon une autre variante, le procédé comprend en outre une étape de détermination d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur au moins un élément de l’ensemble d’éléments en fonction des premières informations et des troisièmes informations, la détermination d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur le véhicule étant en outre fonction d’un résultat de la détermination.

Selon une variante supplémentaire, la détermination d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur le véhicule est en outre fonction d’une trajectoire courante du véhicule.

Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un dispositif de détermination d’une trajectoire d’un véhicule, le dispositif comprenant une mémoire associée à un processeur configuré pour la mise en œuvre des étapes du procédé selon le premier aspect de l’invention.

Selon un troisième aspect, l’invention concerne un véhicule, notamment autonome, par exemple de type automobile, comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus selon le deuxième aspect de l’invention.

Selon un quatrième aspect, l’invention concerne un programme d’ordinateur qui comporte des instructions adaptées pour l’exécution des étapes du procédé selon le premier aspect de l’invention, ceci notamment lorsque le programme d’ordinateur est exécuté par au moins un processeur.

Un tel programme d’ordinateur peut utiliser n’importe quel langage de programmation, et être sous la forme d’un code source, d’un code objet, ou d’un code intermédiaire entre un code source et un code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n’importe quelle autre forme souhaitable.

Selon un cinquième aspect, l’invention concerne un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions pour l’exécution des étapes du procédé selon le premier aspect de l’invention.

D’une part, le support d’enregistrement peut être n'importe quel entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une mémoire ROM, un CD-ROM ou une mémoire ROM de type circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique ou un disque dur.

D'autre part, ce support d’enregistrement peut également être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, un tel signal pouvant être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio classique ou hertzienne ou par faisceau laser autodirigé ou par d'autres moyens. Le programme d’ordinateur selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.

Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme d’ordinateur est incorporé, le circuit intégré étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.

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 5 annexées, sur lesquelles :

illustre schématiquement un véhicule dans son environnement, selon un exemple de réalisation particulier de la présente invention ;

illustre schématiquement une subdivision spatiale de l’environnement de la , selon un exemple de réalisation particulier de la présente invention ;

illustre schématiquement un profil de nuisance pesant sur le véhicule de la le long d’une portion de trajectoire, selon un exemple de réalisation particulier de la présente invention ;

illustre schématiquement un dispositif configuré pour déterminer une trajectoire du véhicule de la , selon un exemple de réalisation particulier de la présente invention ;

illustre un organigramme des différentes étapes d’un procédé de détermination d’une trajectoire du véhicule de la , selon un exemple de réalisation particulier de la présente invention.

Un procédé et un dispositif de détermination d’une trajectoire d’un véhicule vont maintenant être décrits dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 à 5. Des mêmes éléments sont identifiés avec des mêmes signes de référence tout au long de la description qui va suivre.

Selon un exemple particulier et non limitatif de réalisation de l’invention, un véhicule circulant dans un environnement comprenant un ou plusieurs éléments, par exemple un ou plusieurs véhicules ou autres objets obtient des premières informations représentatives de chaque élément. Ces premières informations comprennent par exemple la position de chaque élément (ou la distance par rapport au véhicule), des informations cinématiques si l’élément est en mouvement, les dimensions, etc. L’espace entourant le véhicule est par exemple subdivisé ou discrétisé en zones ou cellules. Pour chaque zone ou cellule, une valeur représentant un niveau de nuisance pesant sur le véhicule est déterminée à partir des premières informations, de deuxièmes informations sur le véhicule (par exemple la vitesse) et de troisièmes informations sur l’environnement (par exemple un taux d’humidité). Le niveau de nuisance associé à une cellule considérée correspond par exemple au niveau de nuisance subit par le véhicule s’il se trouvait dans la cellule considérée, c’est-à-dire aux effets des forces agissant sur le véhicule s’il était dans la cellule considérée, le niveau de nuisance étant lié à la présence du véhicule dans la cellule considérée. Le niveau de nuisance associé à chaque cellule est par exemple utilisé pour déterminer une trajectoire du véhicule minimisant la nuisance, c’est-à-dire maximisant le confort des passagers et/ou minimisant les risques (par exemple de collision) pour le véhicule.

Une telle approche à l’avantage d’être déterministe en associant un niveau de nuisance ou d’inconfort pour le véhicule à des zones ou cellules situées le long de la trajectoire du véhicule et/ou autour du véhicule en fonction des éléments, un tel niveau de nuisance étant déterminé en fonction des éléments détectés par le véhicule dans son environnement.

illustre schématiquement un environnement 1 dans lequel évolue un véhicule 10, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.

Selon l’exemple de la , le véhicule 10 correspond à un véhicule automobile. Cependant, l’objet de l’invention ne se limite pas aux véhicules automobiles, mais s’étend à tout type de véhicule, qu’il soit terrestre (par exemple automobile, motocyclette, camion, bus), maritime (par exemple bateau ou sous-marin) ou aérien (par exemple avion ou drone).

Le véhicule 10 correspond par exemple à un véhicule circulant dans un mode autonome ou semi-autonome, par exemple selon un niveau supérieur ou égal à 3 selon l’échelle définie par l’agence fédérale américaine qui a établi 5 niveaux d’autonomie allant de 1 à 5, le niveau 0 correspondant à un véhicule n’ayant aucune autonomie, dont la conduite est sous la supervision totale du conducteur, et le niveau 5 correspondant à un véhicule complètement autonome. Le véhicule 10 correspond ainsi par exemple à un véhicule adapté pour circuler dans un mode de conduite autonome. Le véhicule 10 correspond à un véhicule équipé d’un ou plusieurs 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 »), assurant le contrôle du véhicule 10 qui est apte à rouler dans son environnement 1 avec une intervention limitée du conducteur, voire sans intervention du conducteur.

L’environnement 1 du véhicule 10 illustré en correspond à un environnement routier avec deux voies de circulation dans chaque sens, un seul sens de circulation étant illustré sur la avec une voie de droite 101 et une voie de gauche 102. Selon l’exemple de la , un camion 12 circule sur la voie de droite 101, le véhicule 10 circulant sur la voie de gauche 102 et étant précédé par un autre véhicule 11 circulant lui aussi sur la voie de gauche 102, par exemple pour dépasser le camion 12 circulant sur la voie de droite 101 à une vitesse inférieure à la vitesse du véhicule 10 et à la vitesse du véhicule 11.

Le véhicule 10 embarque avantageusement un ou plusieurs capteurs de systèmes de détection d’objets ou d’éléments de l’environnement du véhicule 10, ce ou ces capteurs étant par exemple associés à un ou plusieurs système ADAS pour fournir un ensemble de premières informations aux systèmes ADAS et au véhicule 10 sur son environnement et sur les éléments détectés par ce ou ces capteurs dans cet environnement. Un élément de l’environnement 1 correspond par exemple à un objet physique tel que le camion 12 et l’autre véhicule 11. Selon d’autres exemples, un élément correspond à un obstacle localisé sur une des voies de circulation, une barrière de sécurité située le long de l’une et/ou de l’autre des voies de circulation, un bâtiment, un piéton, un cycliste, etc.

Le ou les capteurs associés à ces systèmes de détection d’objet correspondent par exemple à un ou plusieurs des capteurs suivants :

- un ou plusieurs radars à ondes millimétriques arrangés sur le véhicule, par exemple à l’avant, à l’arrière, sur chaque coin avant/arrière du véhicule ; chaque radar est adapté pour émettre des ondes électromagnétiques et pour recevoir les échos de ces ondes renvoyées par un ou plusieurs objets, dans le but de détecter des obstacles et leurs distances vis-à-vis du véhicule 10 ; et/ou

- un ou plusieurs LIDAR(s) (de l’anglais « Light Detection And Ranging », ou « Détection et estimation de la distance par la lumière » en français), un capteur LIDAR correspondant à un système optoélectronique composé d’un dispositif émetteur laser, d’un dispositif récepteur comprenant un collecteur de lumière (pour collecter la partie du rayonnement lumineux émis par l’émetteur et réfléchi par tout objet situé sur le trajet des rayons lumineux émis par l’émetteur) et d’un photodétecteur qui transforme la lumière collectée en signal électrique ; un capteur LIDAR permet ainsi de détecter la présence d’objets situés dans le faisceau lumineux émis et de mesurer la distance entre le capteur et chaque objet détecté ; et/ou

- une ou plusieurs caméras (associées ou non à un capteur de profondeur) pour l’acquisition d’une ou plusieurs images de l’environnement autour du véhicule 10 se trouvant dans le champ de vision de la ou les caméras.

Selon une variante de réalisation, le véhicule 10 embarque en outre un ou plusieurs capteurs configurés pour obtenir un ensemble de troisièmes informations représentatives de l’environnement du véhicule 10, telles que le taux d’humidité, la pression atmosphérique, la présence de pluie, de neige ou de verglas, la température de l’air.

Selon une autre variante de réalisation, le véhicule 10 et un ou plusieurs véhicules, par exemple le véhicule 11, et/ou certains éléments de l’infrastructure routière (par exemple des panneaux d’avertissement) embarquent des moyens de communication d’un système de communication de type V2X (de l’anglais « Vehicle to Everything » ou en français « Véhicule vers tout »). Par exemple, les premières informations ou une partie d’entre elles, par exemple les premières informations relatives au véhicule 11, sont communiquées par le véhicule 11 au véhicule 10, via une liaison sans fil selon un mode de communication dit V2V (de l’anglais « vehicle-to-vehicle »), ou par l’intermédiaire d’une infrastructure mise en place dans le cadre d’une communication véhicule à infrastructure V2I (de l’anglais « vehicle-to-infrastructure »), dans le cadre d’une infrastructure réseau utilisant des technologies de communication telles que l’ITS G5 (de l’anglais « Intelligent Transportation System G5 » ou en français « Système de transport intelligent G5 ») en Europe ou DSRC (de l’anglais « Dedicated Short Range Communications » ou en français « Communications dédiées à courte portée ») aux Etats-Unis d’Amérique qui reposent tous les deux sur le standard IEEE 802.11p ou encore la technologie basée sur les réseaux cellulaires nommée C-V2X (de l’anglais « Cellular - Vehicle to Everything » ou en français « Cellulaire – Véhicule vers tout ») qui s’appuie sur la 4G basé sur LTE (de l’anglais « Long Term Evolution » ou en français « Evolution à long terme ») et bientôt la 5G.

Selon cette autre variante, le véhicule 10 reçoit par exemple en outre les troisièmes informations ou une partie d’entre elles, par exemple des informations routières et/ou des informations météorologiques d’un ou plusieurs serveurs du cloud 110 (ou « nuage » en français) via une infrastructure réseau comprenant une ou plusieurs antennes et/ou une ou plusieurs UBR (« Unité Bord de Route ») 111. Les troisièmes informations sont par exemple collectées par le serveur depuis les infrastructures routières et/ou depuis d’autres véhicules 11 communiquant avec l’infrastructure (et le « cloud » 110) selon un mode de communication V2X.

Les premières informations représentatives d’un élément de l’environnement 1 comprennent tout ou partie des informations suivantes :

- type de l’élément (par exemple voiture, camion, cycliste, dispositif de sécurité routière) ; et/ou

- dimensions et forme de l’élément (par exemple dimensions d’un polygone (par exemple un rectangle) englobant l’élément, par exemple la largeur, la longueur et la hauteur, ou dimensions d’une enveloppe d’un nuage de points représentant l’élément) ; et/ou

- données de position dans un repère monde ou dans un repère associé au véhicule 10 ; et/ou

- distance par rapport au véhicule 10 ; et/ou

- données cinématiques (par exemple vitesse, vitesse angulaire, accélération, accélération angulaire) ; et/ou

- données de trajectoire ; et/ou

- densité ; et/ou

- matériau constituant l’élément ; et/ou

- probabilité d’existence ; et/ou

- probabilité de comportement ou de trajectoire.

Les troisièmes informations représentatives de l’environnement 1 comprennent tout ou partie des informations suivantes :

- coefficient d’adhérence de la chaussée ;

- coefficient de viscosité, par exemple de l’eau si le véhicule correspond à un bateau ;

- données météorologiques telles que la température, le type et la quantité de précipitations, le taux d’humidité, la présence de nébulosité ou brouillard, la présence de givre, et/ou de verglas, un risque d’orage, la direction du vent, la vitesse du vent ;

- données de trafic routier avec par exemple la présence de bouchon et/ou d’accident ;

- présence de travaux sur une route ;

- liste de routes fermées.

Le véhicule 10 dispose également d’un ensemble de deuxièmes informations qui lui sont propres. Les deuxièmes informations représentatives du véhicule 10 comprennent tout ou partie des informations suivantes :

- données techniques telles que le type du système de freinage, le niveau d’usure des pneus et/ou des freins ; et/ou

- masse du véhicule 10 ; et/ou

- système(s) d’aide à la conduite et/ou de sécurité activé(s) (par exemple système ABS (de l’allemand « Antiblockiersystem » ou en français « système anti-blocage des roues » ou système ESP (de l’anglais « Electronic Stability Program » ou en français « Programme de stabilité électronique ») ; et/ou

- données représentatives de position dans le repère monde par exemple.

Les premières, deuxièmes et troisièmes informations sont avantageusement mises à jour au fur et à mesure du déplacement du véhicule 10, par exemple à intervalles réguliers, sur requêtes du véhicule 10 ou sur décision des éléments ou de l’infrastructure transmettant ces informations, notamment les premières et/ou troisièmes informations.

Les premières, deuxièmes et troisièmes informations sont avantageusement utilisées par le véhicule 10 pour déterminer un ensemble de valeurs représentatives d’un niveau de nuisance associées à des zones de l’environnement 1 entourant le véhicule 10, tel que cela sera expliqué plus en détail en regard de la .

illustre schématiquement une partie de l’environnement 1 comprenant les voies de circulations 101 et 102, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.

La illustre la subdivision spatiale d’une partie de l’environnement 1 en une pluralité de cellules 201 à 204, 211 et 221 à 223. La subdivision selon l’exemple de la suit les voies de circulation 101 et 102 qui sont rectilignes.

Selon un autre exemple non illustré, la subdivision suit le chemin prévu pour le véhicule 10, par exemple prévu par un système de navigation de type GPS en fonction de la position courante du véhicule 10 et de sa destination. Selon cet exemple, si le chemin présente des courbes ou virages, la subdivision se fera le long du chemin et suivra les courbes ou virages. Selon une variante de cet exemple, la subdivision suit le chemin et s’étend au voisinage du chemin et/ou au chemin déjà parcouru par le véhicule, sur une distance déterminée.

Un chemin correspond à un objet géométrique représentant le déplacement spatial d’un véhicule sans considération de vitesse. Une trajectoire est un objet géométrique représentant le déplacement spatial et temporel d’un véhicule.

Selon une variante de réalisation, la subdivision spatiale est appliquée à tout l’environnement 1 connu du véhicule 10, par exemple dans la limite de détection des capteurs de système(s) de détection d’objets embarqué(s) dans le véhicule 10. Selon une autre variante, la subdivision spatiale est appliquée à un environnement du véhicule 10 allant au-delà de la limite des capteurs embarqués dans le véhicule 10, par exemple en s’appuyant sur des données spatiales reçues de l’infrastructure réseau (par exemple de type V2X) et/ou reçues d’autres véhicules tels que le véhicule 11 eux-mêmes équipés de capteurs de détection d’objets et aptes à communiquer avec le véhicule 10, par exemple selon un mode de communication de type V2X.

Selon un premier exemple de réalisation, la subdivision spatiale est uniforme ou homogène, c’est-à-dire que toutes les cellules 201 à 204, 211 et 221 à 223 générées lors de la subdivision ont une même taille, c’est-à-dire de mêmes dimensions et de même forme (par exemple la forme d’un carré ou d’un rectangle en représentation bidimensionnelle ou d’un cube ou d’un parallélépipède en représentation tridimensionnelle).

Selon un deuxième premier exemple de réalisation, la subdivision spatiale n’est pas uniforme ou est hétérogène, c’est-à-dire que la taille des cellules 201 à 204, 211 et 221 à 223 varie d’une cellule à l’autre ou d’un groupe de cellules à un autre groupe de cellules. La taille dépend par exemple de la distance ente la cellule considérée et le véhicule 10 et/ou de la proximité de la cellule considérée d’un élément 11, 12 de l’environnement 1.

La subdivision de l’environnement en cellules ou zones distinctes fait partie d’un processus de représentation de l’environnement dynamique du véhicule 10 comprenant un ensemble d’opérations ou d’étapes décrites ci-après.

Dans une première opération, le véhicule 10 obtient ou reçoit un ensemble de premières informations tel que décrit en regard de la . Les premières informations sont par exemple reçues d’un ou plusieurs capteurs de système(s) de détection d’objets ou d’éléments embarqué(s) dans le véhicule 10 et/ou reçues via une liaison sans fil d’équipement d’infrastructure réseaux et/ou d’élément(s) 11 selon un mode de communication de type V2X par exemple. Un ensemble de troisièmes informations est également obtenu ou reçu par le véhicule 10, par exemple reçues d’un ou plusieurs capteurs ad hoc embarqué(s) dans le véhicule 10 et/ou reçues via une liaison sans fil d’équipement d’infrastructure réseaux et/ou d’élément(s) 11 selon le mode de communication de type V2X.

Dans une deuxième opération, tout ou partie de l’environnement du véhicule 10 est subdivisé ou discrétisé en une pluralité de cellules, tel qu’expliqué ci-dessus.

Dans une troisième opération, une valeur représentative d’un niveau de nuisance supportée par le véhicule 10 (ou pesant sur le véhicule 10) est déterminée pour chaque cellule. Une telle valeur est par exemple codée sur 4, 6, 8, 10 ou 12 bits. La nuisance correspond par exemple à une collision, une décélération, un virage. Dit autrement, une nuisance correspond à la somme des effets ressentis par le ou les passagers du véhicule 10 en cas de collision et/ou de décélération et/ou de virage, c’est-à-dire toute transmission d’énergie ou de force au véhicule 10 due à un évènement particulier subi par le véhicule 10 du type collision (énergie cinétique résultante), freinage (force de freinage), virage (force centrifuge).

Par exemple, la valeur du niveau de nuisance pesant sur le véhicule 10 et associée à chacune des cellules 201 à 204 représente essentiellement le risque de collision avec le véhicule 11 qui précède le véhicule 10. La valeur associée à chaque cellule 201 à 204 est déterminée en fonction de :

- des informations cinématiques associées au véhicule 10, par exemple la vitesse du véhicule 10 en supposant que l’accélération est nulle ;

- des informations cinématiques associées au véhicule 11, par exemple la vitesse du véhicule 11 en supposant que l’accélération est nulle ;

- de la distance entre chaque cellule et l’arrière du véhicule 11 ;

- du coefficient d’adhérence de la route.

Selon une variante, la valeur associée à chaque cellule 201 à 204 prend en outre en compte l’usure des freins, des pneus et toute informations ayant un impact sur la distance de freinage nécessaire au véhicule 10 pour s’arrêter.

Les informations ci-dessus permettent de calculer la distance de freinage nécessaire au véhicule 10 pour s’arrêter (aussi appelée distance d’arrêt et égale à V²/2a, avec V la vitesse du véhicule et a la constante de décélération en m/s²) et ainsi de calculer le risque de collision entre le véhicule 10 et le véhicule 11 si le véhicule 10 se trouve dans la cellule 201, 202, 203 et 204. Par exemple, la distance d’arrêt calculée pour le véhicule 10 roulant à 90 km/h sur sol sec est de 44 m. Connaissant la distance entre chaque cellule 201 à 204 et l’arrière du véhicule 11 et la vitesse du véhicule 11, il est possible de déterminer un niveau de nuisance pour chaque cellule 201 à 204 associé au risque de collision.

Par exemple, la cellule 201 est à distance du véhicule 11 supérieure à la distance d’arrêt avec une marge de sécurité importante (par exemple 2 fois la distance d’arrêt). Le niveau de nuisance associée à la cellule 201 est donc faible, c’est-à-dire inférieur à une première valeur seuil.

Concernant la cellule 202, il est déterminé qu’elle est à une distance du véhicule 11 supérieure à la distance d’arrêt mais requérant un freinage du véhicule 10 pour éviter la collision avec le véhicule 11. Le niveau de nuisance associé à la cellule 202 est ainsi supérieur au niveau de nuisance associé à la cellule 201 car les passagers du véhicule 10 auraient à subir les effets de la force de freinage nécessaire pour éviter la collision. Le niveau de nuisance associé à la cellule 202 est par exemple inférieur à une deuxième valeur seuil.

Concernant la cellule 203, il est déterminé qu’elle est à une distance du véhicule 11 supérieure ou égale à la distance d’arrêt mais requérant un freinage important du véhicule 10 pour éviter la collision avec le véhicule 11. Le niveau de nuisance associé à la cellule 203 est ainsi supérieur au niveau de nuisance associé à la cellule 202 car les passagers du véhicule 10 auraient à subir les effets d’une force de freinage nécessaire pour éviter la collision plus importante que la force d’arrêt nécessaire si le véhicule 10 était dans la cellule 202. Le niveau de nuisance associé à la cellule 203 est par exemple inférieur à une troisième valeur seuil.

Enfin, concernant la cellule 204, il est déterminé qu’elle est à une distance du véhicule 11 inférieure à la distance d’arrêt nécessaire pour éviter la collision avec le véhicule 11. Le niveau de nuisance associé à la cellule 204 est ainsi élevé car la collision serait inévitable si le véhicule 11 venait à freiner, voire à s’arrêter brutalement. Les passagers du véhicule 10 auraient à subir les effets d’une force de freinage forte et aux effets de la collision, les effets de la collision dépendant notamment de l’énergie cinétique restante au niveau du choc (donc dépendant de la masse du véhicule 10 et de sa vitesse au carré au moment du choc).

Selon une variante de réalisation, les niveaux de nuisance calculés pour les cellules 201 à 204 prennent en outre en compte la probabilité que le véhicule 11 soit amené à freiner soudainement, voire à s’arrêter brutalement en cas de collision avec un élément précédent le véhicule 11. La détermination d’une telle probabilité est par exemple mise en œuvre en fonction de la connaissance du véhicule 10 de la présence d’élément(s) sur la trajectoire du véhicule 11, cette connaissance étant par exemple obtenus par les capteurs de détection d’objet embarqués sur le véhicule 10 et/ou de premières informations reçues du véhicule 11 si les deux véhicules 10 et 11 sont configurés pour communiquer entre eux, par exemple selon un mode de communication V2X. Selon un autre exemple, une telle probabilité est déterminée à partir d’informations de nuisance pesant le sur le véhicule 11 et calculées par le véhicule 11 selon le même procédé que celui décrit ci-dessus, par exemple pour la cellule 211. De telles informations de nuisance sont par exemple transmises au véhicule 10 par le véhicule 11 selon un mode de communication V2X. Selon cet exemple, le véhicule 10 effectue une fusion des informations pour obtenir une représentation dynamique de l’environnement prenant en compte les informations de nuisance associées au véhicule 10 et au véhicule 11.

De la même manière, le véhicule 10 détermine une valeur de niveau de nuisance pour chacune des cellules 221 à 225. Par exemple, concernant les cellules 221 et 222, le niveau de nuisance associée à chacune d’elle prend en compte les effets de la force centrifuge sur le véhicule 10 pour passer de la voie de gauche 102 à la voie de droite 201, les risques de collision avec le camion 12 (fonction de l’énergie cinétique résultante en cas de choc), de la force de freinage pour éviter une collision avec le camion 12. Le calcul de ces valeurs prend par exemple les informations cinématiques associées au camion 12 et le type du véhicule 12, à savoir un camion, ce qui a un impact sur la distance d’arrêt, la distance d’arrêt étant plus importante pour un camion que pour une voiture à vitesses égales.

Concernant les cellules 223, 224 et 225, le calcul de la valeur de niveau de nuisance associée est notamment fonction des effets de la force centrifuge sur le véhicule 10 pour passer de la voie de gauche 102 à la voie de droite 201, des risques de collision par l’arrière avec le camion 12 (fonction de l’énergie cinétique résultante en cas de choc).

Selon une variante de réalisation, la détermination du niveau de nuisance associé à chaque cellule 221 à 225 par le véhicule 10 est fonction d’informations de nuisance pesant le sur le camion 12 et calculées par le camion 12, ces informations étant par exemple transmises par le camion 12 au véhicule 10 selon un mode de communication V2X.

Selon un mode de réalisation particulier, le véhicule 10 détermine les informations de nuisance pour chacun des éléments de son environnement en fonction des premières informations associées à chaque élément ou en fonction des informations de nuisance déterminées par chacun des éléments et communiquées au véhicule 10. Ces informations de nuisance sont fusionnées par le véhicule 10 pour obtenir une représentation dynamique de son environnement.

Les données d’une telle représentation dynamique sont par exemple transmises à une unité décisionnelle embarquée dans le véhicule 10 qui prend en compte les valeurs de nuisance associées à chaque cellule, la trajectoire courante du véhicule pour déterminer quelle est la meilleure trajectoire à suivre par le véhicule 10 pour minimiser les nuisances et les risques, selon toute méthode connue de l’homme du métier. Par exemple, une trajectoire minimisant les nuisances passe par les cellules dont le niveau de nuisance est inférieur à un seuil déterminé ou dont la somme des niveaux de nuisance de chaque cellule traversée est minimale.

illustre schématiquement un profil de nuisance 3 pesant sur le véhicule 10 le long d’une portion d’un chemin, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.

Le profil de nuisance 3 correspond par exemple au profil de nuisance sur la portion de chemin comprise entre le véhicule 10 et le véhicule 11 sur la voie de circulation 102.

Le diagramme de la représente le niveau de nuisance (en ordonnée Y) en fonction d’une zone spatiale (en abscisse X). Une zone spatiale représente une portion de chemin et comprend par exemple une ou plusieurs cellules telles que définies en regard de la .

Le diagramme 3 présente 4 zones 31, 32, 33 et 34 avec pour chacune de ces zones des valeurs de nuisance associées. Une zone comprend par exemple toutes les cellules dont le niveau de nuisance est inférieur à un seuil déterminé 300, 301, 302, 303.

Par exemple, la zone 31 correspond à une zone pour laquelle le niveau de nuisance est inférieur au seuil 300 et correspond par exemple à une zone sans nuisance ou contrainte particulière. Dans une telle zone, en prenant l’exemple de la nuisance associée avec une collision avec le véhicule 11, le risque de collision est proche de zéro, le véhicule 10 pouvant s’arrêter en roue libre sans heurter le véhicule 11 qui le précède. La zone 31 comprend notamment la cellule 201.

La zone 32 correspond à une zone pour laquelle le niveau de nuisance est inférieur au seuil 301 et correspond à une zone imposant un freinage plus ou moins fort, avec un arrêt du véhicule 10 avant la collision avec le véhicule 11. La zone 32 comprend par exemple notamment les cellules 202 et 203.

La zone 33 correspond à une zone pour laquelle le niveau de nuisance est inférieur au seuil 302 et correspond à une zone dans laquelle la collision avec le véhicule 11 avec une vitesse décroissante inférieure à un seuil et avec une force de freinage importante.

Enfin, la zone 34 correspond à la zone pour laquelle le niveau de nuisance est le plus élevé, et inférieur à un maximum ou un seuil 303, et correspond à une zone dans laquelle la collision avec le véhicule 11 se produirait une vitesse élevée, donc avec une énergie cinétique résultante élevée.

Les lois de variations de la nuisance sont par exemple fixes, linéaires ou exponentielles selon les zones, avec des seuils 300 à 303 paramétrables ou configurables.

illustre schématiquement un dispositif 4 configuré pour la représentation d’un environnement dynamique et/ou pour la détermination d’une trajectoire, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention. Le dispositif 4 correspond par exemple à un dispositif embarqué dans le véhicule 10, par exemple un calculateur.

Le dispositif 4 est par exemple configuré pour la mise en œuvre des opérations décrites en regard des à 3 et/ou des étapes du procédé décrit en regard de la . Des exemples d’un tel dispositif 5 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, une tablette, un ordinateur portable. Les éléments du dispositif 4, individuellement ou en combinaison, peuvent être intégrés dans un unique circuit intégré, dans plusieurs circuits intégrés, et/ou dans des composants discrets. Le dispositif 4 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 4 est couplé en communication avec d’autres dispositifs ou systèmes similaires et/ou avec des dispositifs de communication, par exemple une TCU (de l’anglais « Telematic Control Unit » ou en français « Unité de Contrôle Télématique »), par exemple par l’intermédiaire d’un bus de communication ou au travers de ports d’entrée / sortie dédiés.

Le dispositif 4 comprend un (ou plusieurs) processeur(s) 40 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 4. Le processeur 40 peut inclure de la mémoire intégrée, une interface d’entrée/sortie, et différents circuits connus de l’homme du métier. Le dispositif 4 comprend en outre au moins une mémoire 41 correspondant par exemple 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 41.

Selon un mode de réalisation particulier et non limitatif, le dispositif 4 comprend un bloc 42 d’éléments d’interface pour communiquer avec des dispositifs externes, par exemple un serveur distant ou le « cloud », d’autres dispositifs de communication embarqués dans d’autres véhicules de l’environnement. Les éléments d’interface du bloc 42 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 Ethernet (standardisé par la norme ISO/IEC 802-3) ;

- interface LIN (de l’anglais « Local Interconnect Network », ou en français « Réseau interconnecté local »).

Des données sont par exemples chargées vers le dispositif 4 via l’interface du bloc 42 en utilisant un réseau Wi-Fi® tel que selon IEEE 802.11, un réseau ITS G5 basé sur IEEE 802.11p ou un réseau mobile tel qu’un réseau 4G (ou LTE Advanced selon 3GPP release 10 – version 10) ou 5G, notamment un réseau LTE-V2X.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le dispositif 4 comprend une interface de communication 43 qui permet d’établir une communication avec d’autres dispositifs (tels que d’autres calculateurs du système embarqué) via un canal de communication 430. L’interface de communication 43 correspond par exemple à un transmetteur configuré pour transmettre et recevoir des informations et/ou des données via le canal de communication 430. L’interface de communication 43 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 (standardisé par la norme ISO 17458) ou Ethernet (standardisé par la norme ISO/IEC 802-3).

Selon un mode de réalisation particulier supplémentaire, le dispositif 4 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.

illustre un organigramme des différentes étapes d’un procédé de représentation d’un environnement dynamique d’un véhicule et/ou de détermination d’une trajectoire d’un véhicule, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention. Le procédé est par exemple mis en œuvre par un dispositif embarqué dans le véhicule 10 ou par le dispositif 4 de la .

Dans une première étape 51, des premières informations représentatives de chaque élément d’un ensemble d’éléments présents dans un environnement du véhicule sont obtenues, par exemple reçues. L’ensemble d’éléments comprenant au moins un élément.

Dans une deuxième étape 52, au moins une partie de l’environnement du véhicule est subdivisée ou discrétisée en une pluralité de cellules.

Dans une troisième étape 53, une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur le véhicule est déterminée pour chaque cellule à partir des premières informations, de deuxièmes informations représentatives du véhicule et de troisièmes informations représentatives de l’environnement du véhicule.

Dans une quatrième étape 54, une trajectoire minimisant le niveau de nuisance associée à la trajectoire est déterminée.

Les étapes 51 à 54 sont par exemple réitérées en fonction du déplacement du véhicule, en fonction de la détection de nouveaux éléments dans l’environnement et/ou à intervalles réguliers.

Selon une variante de réalisation, la détermination de la trajectoire selon le procédé décrit ci-dessus est déterminée en parallèle selon une autre méthode connue de l’homme du métier. Selon cette variante, les deux résultats de détermination de la trajectoire sont par exemple comparés pour détecter d’éventuelles erreurs. Une telle variante mettant en œuvre de la redondance dans la détermination de la trajectoire permet d’améliorer la sécurité du véhicule.

Bien entendu, l’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant mais s’étend à un procédé de détermination e/ou de représentation d’un environnement d’un véhicule, ainsi qu’au dispositif configuré pour la mise en œuvre d’un tel procédé.

L’invention concerne également un véhicule, par exemple automobile ou plus généralement un véhicule autonome à moteur terrestre, comprenant le dispositif 4 de la .

Claims

Procédé de détermination d’une trajectoire d’un véhicule (10), ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- obtention (51) de premières informations représentatives de chaque élément d’un ensemble d’éléments (11, 12) présents dans un environnement (1) dudit véhicule (10), ledit ensemble d’éléments (11, 12) comprenant au moins un élément ;
- subdivision (52) d’au moins une partie dudit environnement en une pluralité de cellules (201 à 204, 211, 221 à 225) ;
- pour chaque cellule, détermination (53) d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur ledit véhicule (10) à partir desdites premières informations, de deuxièmes informations représentatives dudit véhicule (10) et de troisièmes informations représentatives dudit environnement (1) ;
- détermination (54) d’une trajectoire minimisant le niveau de nuisance associée à la trajectoire.
Procédé selon la revendication 1, pour lequel ledit niveau de nuisance est fonction de :
- une énergie cinétique résultante en cas de collision dudit véhicule (10) avec un élément (11, 12) dudit ensemble ; et/ou
- une force de freinage résultant d’un freinage dudit véhicule (10) pour éviter une collision avec un élément dudit ensemble ; et/ou
- une force centrifuge résultant d’un changement de direction dudit véhicule (10).
Procédé selon la revendication 1 ou 2, pour lequel lesdites premières informations appartiennent à un ensemble d’informations comprenant :
- des informations représentatives de position ;
- des informations représentatives d’un type d’élément ;
- des informations représentatives de dimension ;
- des informations cinématiques de l’élément associé.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, pour lequel lesdites deuxièmes informations appartiennent à un ensemble d’informations comprenant :
- des informations représentatives de position ;
- des informations cinématiques dudit véhicule ;
- des informations représentatives de trajectoire dudit véhicule.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, pour lequel lesdites premières informations sont obtenues d’au moins un capteur d’un système de détection d’objet embarqué dans ledit véhicule (10) et/ou d’au moins un élément dudit ensemble d’éléments (11, 12) selon un mode de communication de type véhicule vers tout, dit V2X.
Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant en outre une étape d’estimation d’une probabilité de comportement dynamique d’au moins un élément dudit ensemble d’éléments (11, 12), ladite détermination (53) d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance étant en outre fonction d’un résultat de ladite estimation.
Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant en outre une étape de détermination d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur au moins un élément dudit ensemble d’éléments en fonction desdites premières informations et desdites troisièmes informations, ladite détermination d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur ledit véhicule étant en outre fonction d’un résultat de ladite détermination.
Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, pour lequel ladite détermination (53)à d’une valeur représentative d’un niveau de nuisance pesant sur ledit véhicule est en outre fonction d’une trajectoire courante dudit véhicule (10).
Dispositif de détermination d’une trajectoire d’un véhicule, ledit dispositif (4) comprenant une mémoire (41) associée à au moins un processeur (40) configuré pour la mise en œuvre des étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
Véhicule (10) comprenant le dispositif (4) selon la revendication 9.