FR3135048A1 - Procédé de suivi d’au moins une limite de bord de voie de circulation et véhicule automobile associé - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un procédé de suivi d’au moins une limite (1A, 1B, 2A, 3B) de bord de voie d’une voie de circulation (1, 2, 3) sur laquelle se déplace un véhicule automobile (10), le procédé comprenant des étapes de : à un premier pas de temps, - acquisition d’au moins une donnée initiale associée à ladite limite de bord de voie, - détermination d’une première représentation de la limite de bord de voie sur la base de ladite donnée initiale acquise, puis, à un deuxième pas de temps, - acquisition d’au moins une donnée actualisée de ladite limite de bord de voie, - détermination d’une deuxième représentation de la limite de bord de voie sur la base de la donnée actualisée, et - détermination d’une représentation finale de la limite de bord de voie par combinaison de la première représentation et de la deuxième représentation. Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Procédé de suivi d’au moins une limite de bord de voie de circulation et véhicule automobile associé Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne de manière générale les aides à la conduite de véhicules automobiles.

Elle s’applique plus particulièrement aux voitures et autres engins motorisés circulant sur routes, mais s’applique également à d’autres domaines tels que la robotique.

L’invention concerne un procédé de suivi d’au moins une limite de bord de voie de circulation qu’emprunte un véhicule automobile.

Elle concerne également un véhicule automobile adapté à mettre en œuvre un tel procédé de suivi.

Etat de la technique

Dans un souci de sécurisation des véhicules automobiles, on équipe actuellement ces derniers de systèmes d’aide à la conduite (ou ADAS pour «Advanced driver-assistance systems» selon l’acronyme d’origine anglo-saxonne couramment utilisé) voire de systèmes de conduite hautement automatisée.

Dans le cas de tels systèmes ou du véhicule autonome, la détection et la représentation des délimitations des voies de circulation doivent être fiables puisqu’elles conditionnent les commandes générées ensuite.

Actuellement, il est connu d’utiliser un capteur, tel qu’une caméra, qui embarque des moyens de traitement d’images afin de représenter les bords des voies de circulation.

Il est également connu d’utiliser plusieurs capteurs, tels qu’une caméra couplée à un télédétecteur RADAR, puis de traiter ensemble les données issues de ces différents capteurs, par exemple par fusion de données, afin de caractériser ces bords de voies de circulation (notamment en précisant le type de bord, par exemple une ligne continue, discontinue, une bordure, et les caractéristiques qui y sont associées).

Ces différentes solutions permettent d’obtenir une représentation instantanée des bords des voies de circulation empruntées par le véhicule automobile.

Cependant, elles ne donnent pas entière satisfaction car, dans le cas d’un défaut instantané d’un capteur, aucune information sur les bords des voies de circulation n’est disponible pour assurer la commande du véhicule automobile. Cela n’offre donc pas les garanties de sécurité souhaitées.

Présentation de l'invention

Afin de remédier aux inconvénients précités, la présente invention propose d’améliorer le suivi des bords des voies de circulation.

Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé de suivi d’au moins une limite de bord de voie d’une voie de circulation sur laquelle se déplace un véhicule automobile, le procédé comprenant des étapes de :
à un premier pas de temps,
- acquisition d’au moins une donnée initiale associée à ladite limite de bord de voie,
- détermination d’une première représentation de la limite de bord de voie sur la base de ladite donnée initiale acquise,
puis, à un deuxième pas de temps,
- acquisition d’au moins une donnée actualisée de ladite limite de bord de voie,
- détermination d’une deuxième représentation de la limite de bord de voie sur la base de la donnée actualisée, et
- détermination d’une représentation finale de la limite de bord de voie par combinaison de la première représentation et de la deuxième représentation.

Ainsi, grâce à l’invention, les limites de bord de voie sont représentées sur la base des données acquises à l’instant courant mais aussi à un ou plusieurs instants précédents, lors du déplacement du véhicule automobile sur sa voie de circulation. Un suivi « continu » de ces limites de bord de voie est donc possible tout au long du déplacement du véhicule.

Cela permet de garantir une sécurité dans la conduite du véhicule car les limites de bord de voie, nécessaires à la génération des consignes de commande de conduite, sont alors toujours connues.

De plus, l’utilisation des données antérieures acquises rend plus fiable la représentation instantanée de chaque limite de bord de voie. Cela permet donc d’éviter des erreurs de représentation basées sur des défauts instantanés des différents capteurs permettant l’acquisition de donnée.

Par ailleurs, ce suivi est uniquement basé sur les données acquises par les différents capteurs présents dans le véhicule automobile. Aucune connectivité avec d’autres véhicules automobiles ou d’autres infrastructures n’est nécessaire pour permettre le suivi.

D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé de suivi conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- il est également prévu une étape d’évaluation d’une compatibilité de ladite première représentation et de ladite deuxième représentation par détermination d’une distance entre ladite première représentation et de ladite deuxième représentation, la détermination de la représentation finale étant mise en œuvre uniquement si la première représentation et de la deuxième représentation sont compatibles ;
- la détermination de la représentation finale est mise en œuvre uniquement si la distance déterminée est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée ;
- la distance déterminée est une distance de Mahalanobis ;
- si la distance déterminée est supérieure à la valeur seuil prédéterminée, la représentation finale de la limite de bord de voie est déterminée à partir de ladite deuxième représentation uniquement ;
- il est prévu, lors de l’étape d’évaluation, des sous-étapes de :
a) projection d’un point initial de la première représentation en un premier point projeté sur la deuxième représentation, et
b) projection d’un point initial de la deuxième représentation en un deuxième point projeté sur la première représentation,
la détermination de la distance étant mise en œuvre lorsque l’un au moins du premier point projeté et du deuxième point projeté appartient respectivement à la deuxième représentation ou à la première représentation ;
- si aucun du premier point projeté ou du deuxième point projeté appartient à l’une ou l’autre de la première représentation ou de la deuxième représentation, la représentation finale est déterminée à partir de la deuxième représentation uniquement ;
- la première représentation et la deuxième représentation ont une forme de clothoïde ;
- la détermination de la deuxième représentation est fonction du déplacement du véhicule entre le premier pas de temps et le deuxième pas de temps ;
- l’une au moins de la première représentation et de la deuxième représentation est déterminée à partir d’une pluralité de données initiales acquises par plusieurs capteurs compris dans le véhicule automobile ; et
- à l’étape de détermination de la représentation finale, la combinaison de la première représentation et de la deuxième représentation est mise en œuvre par fusion par filtrage de Kalman.

L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un calculateur configuré pour mettre en œuvre un procédé de suivi tel qu’introduit précédemment.

Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Description détaillée de l'invention

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.

Sur les dessins annexés :

représente une vue schématique d’un véhicule automobile adapté à mettre en œuvre un procédé conforme à la présente invention ;

est une vue schématique de dessus du véhicule automobile de la , sur laquelle apparaissent des voies de circulation et des limites de bord de ces voies de circulation ;

représente, sous forme de logigramme, un exemple de procédé de suivi des limites de bords de voie de circulation conforme à l’invention ;

illustre un exemple de représentation finale pour une limite de bord de voie de circulation obtenue à l’issue de la mise en œuvre du procédé de suivi conforme à l’invention et un premier exemple de projections orthogonales utilisées dans ce procédé ;

représente un deuxième exemple de projections orthogonales utilisées dans ce procédé ; et

représente un troisième exemple de projections orthogonales utilisées dans ce procédé.

Sur la , on a représenté un véhicule 10 automobile adapté à mettre en œuvre l’invention.

Il s’agit ici d’une voiture. En variante, il pourrait s’agir d’un autre type de véhicule (camion, moto…).

Ici, ce véhicule 10 comporte classiquement un habitacle dans lequel se trouvent notamment un siège pour le conducteur 20 du véhicule, une planche de bord avec un écran d’affichage, et un volant 12.

Ce véhicule 10 comporte un groupe motopropulseur, un système de freinage et un système de direction permettant de faire tourner le véhicule (non visibles sur la figure). Classiquement, le système de direction comporte un actionneur de direction assistée pilotable électroniquement, le groupe motopropulseur comporte un actionneur de commande de moteur pilotable électroniquement, et le système de freinage comporte un actionneur de freinage pilotable électroniquement.

Le véhicule 10 comporte par ailleurs une unité électronique et/ou informatique de traitement (ci-après appelée calculateur 11) comprenant au moins un microprocesseur ou microcontrôleur, au moins une mémoire et des interfaces d'entrée et de sortie.

Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur 11 est adapté à recevoir différentes données d’entrée, qui proviennent de capteurs ou de calculateurs tiers.

Parmi ces capteurs, il est par exemple prévu :
- un dispositif tel qu’une caméra frontale et/ou une caméra latérale, permettant de repérer la position du véhicule automobile 10 par rapport à sa voie de circulation, et
- un dispositif tel qu’un télédétecteur RADAR et/ou un télédétecteur LIDAR, permettant de détecter les bords de la route.

Grâce à ses interfaces de sortie, le calculateur 11 est adapté à commander l’écran d’affichage, l’actionneur de direction assistée, l’actionneur de commande de moteur, et l’actionneur de freinage.

Ainsi, le calculateur 11 est adapté à mettre en œuvre des fonctions d’aide à la conduite et/ou des fonctions de conduite automatisée (grâce auxquelles le véhicule peut évoluer dans la circulation de façon autonome, sans intervention du conducteur).

Grâce à sa mémoire, le calculateur 11 mémorise une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le calculateur permet la mise en œuvre du procédé de suivi décrit ci-après.

De manière générale, le véhicule 10 circule sur une voie de circulation 1. Sur la situation représentée sur la , le véhicule 10 circule sur une route R à trois voies de circulation 1, 2, 3.

Chaque voie de circulation 1, 2, 3 est délimitée, de part et d’autre de la zone de circulation, par deux limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie.

Dans cette description, on entend par « limite de bord de voie » tout moyen de délimitation de voies de circulation. Il s’agit par exemple de lignes de marquage au sol continue, de lignes de marquage au sol discontinue, de ligne double de marquage au sol, de barrières, de bordures, ou encore de bords de routes.

Ici, en considérant le sens de déplacement du véhicule 10 matérialisé par une flèche sur la , la voie de circulation 1 centrale est délimitée, à gauche, par la limite 1A de bord de voie et, à droite, par la limite 1B de bord de voie.

De la même façon, comme cela est visible sur la , la voie de circulation 2 gauche est délimitée, à gauche, par la voie 2A de bord de voie et, à droite, par la voie 1A de bord de voie. Enfin, la voie de circulation 3 droite est délimitée, à gauche, par la limite 1B de bord de voie et, à droite, par la limite 3B de bord de voie.

La présente invention concerne un procédé de suivi d’au moins une limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie présente sur la route R qu’emprunte le véhicule 10 lors de son déplacement. Ce procédé vise à permettre un suivi temporel, régulier pendant le déplacement du véhicule, de chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie de la route R empruntée.

Plus particulièrement, les données mesurées par les différents capteurs compris dans le véhicule 10 permettent de représenter, à pas de temps régulier, chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie de manière à en avoir une connaissance fiable pour la génération ensuite des commandes de conduite du véhicule 10.

Le procédé permet de suivre, par exemple, l’une des limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie délimitant les voies de circulation 1, 2, 3 de la route R qu’emprunte le véhicule 10 lors de son déplacement.

De manière particulièrement avantageuse, le procédé conforme à l’invention permet le suivi simultané d’un nombre N de limites de bord de voie présentes sur la route empruntée par le véhicule 10, N étant un nombre entier compris entre 1 et 6. Par exemple ici, le procédé de suivi décrit ci-après permet le suivi simultané des quatre limites 1A, 1B, 2A, 3B de voie de la route R lors du déplacement du véhicule 10.

Pour cela, le procédé de suivi est mis en œuvre de manière itérative, à intervalles de temps réguliers, lors du déplacement du véhicule 10 sur la route R. Ce procédé est par exemple exécuté en continu entre le démarrage et l’arrêt du véhicule.

Comme cela ressort de la description qui suit et qui est représentée, sous forme de logigramme, sur la , certaines étapes du procédé sont donc répétées en boucle à pas de temps régulier. Ce pas de temps est par exemple compris entre 30 et 200 millisecondes, de préférence de l’ordre de 40 millisecondes.

Comme le montre la , le procédé débute à l’étape E2 d’initialisation d’une variable temporelle t. Cette variable temporelle t correspond à l’instant de début de mise en œuvre du procédé. Par exemple ici, cette variable temporelle t est initialisée à l’instant t₀. Cet instant t₀correspond par exemple à l’instant de démarrage du véhicule 10.

Le procédé se poursuit ensuite à l’étape E4. Lors de cette étape, l’un ou plusieurs des capteurs du véhicule 10 acquièrent des données initiales relatives aux limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie de la route R.

Ces données initiales comprennent notamment une donnée temporelle d’horodatage de celles-ci (par exemple ici l’instant t₀). Ces données initiales caractérisent également le nombre de limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie identifiées (ici quatre comme visible sur la ). Elles caractérisent également le type de limite de bord de voie identifiées, par exemple une ligne de marquage au sol continue pour les limites 2A, 3B de bord de voie ou une ligne de marquage au sol discontinue pour les limites 1A, 1B de bord de voie.

Les données initiales comprennent également des informations concernant par exemple la couleur ou l’épaisseur des lignes de marquage au sol.

Les données initiales comprennent enfin des données relatives à la posture et/ou à la cinématique du véhicule automobile 10 dans sa voie de circulation 1. Il s’agit ici de données cinématiques qui sont préférentiellement obtenues grâce aux seuls capteurs embarqués dans le véhicule automobile 10.

Ici, ces données comprennent des valeurs de :
- vitesse V du véhicule automobile par rapport au sol, exprimée en m/s,
- accélération longitudinale a_xdu véhicule automobile selon l’axe X, exprimée en m/s²,
- accélération latérale a_ydu véhicule automobile selon l’axe Y, exprimée en m/s²,
- vitesse de lacet du véhicule automobile, exprimée en rad/s,
- accélération en lacet du véhicule automobile, exprimée en rad/s²,
- angle de la roue avant du véhicule automobile, exprimée en rad,
- angle de la roue arrière du véhicule automobile, exprimée en rad, et
- courbure instantanée c_0,egode la trajectoire du véhicule automobile (cette courbure étant ici définie par l’inverse du rayon de courbure, exprimé en m^-1).

En pratique, les données initiales peuvent être fournies directement par un capteur ou pré-traitée. Si plusieurs capteurs fournissent des mesures simultanément à l’instant t₀, les données initiales sont obtenues par fusion de ces différentes mesures.

Les données initiales acquises sont ensuite mémorisées dans la mémoire du calculateur 11 (étape E6).

Le procédé se poursuit à l’étape E8, lors de laquelle le calculateur 11 détermine une première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btde chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie identifiée à l’étape E4.

A titre d’exemple, on pourrait prévoir que la première représentation de chaque limite de bord de voie soit modélisée sous une forme polynomiale. Toutefois, ici, elle est modélisée sous forme de clothoïde, cette forme étant privilégiée car fournissant de meilleurs résultats (pour un nombre identique de coefficients pris en compte). De plus, cette forme de clothoïde est particulièrement avantageuse pour représenter les limites de bord de voie des routes car les routes elles-mêmes présentent généralement une forme de clothoïde.

Une telle clothoïde est définie comme présentant une courbure c qui dépend de sa longueur, ce que l’on peut écrire :

Dans cette équation :
- c est donc l’équation de la clothoïde,
- l est l’abscisse curviligne de l’arc de la clothoïde, qui varie entre 0 compris et L compris,
- L est la longueur de l’arc de la clothoïde,
- c₀est la courbure à l’origine de l’arc, et
- c₁est le taux de variation de courbure de l’arc.

En d’autres termes, une clothoïde peut être définie par six coefficients que sont :
- x₀, l’abscisse du point d’origine de la clothoïde dans le repère (X, Y),
- y₀l’ordonnée de ce point d’origine,
- Ψ₀qui est l’angle de cap à l’origine de l’arc,
- L,
- c₀, et
- c₁.

Dans la suite, chaque clothoïde sera définie par l’ensemble C de ces six coefficients, ce que l’on pourra noter de la façon suivante : C (x₀, y₀, Ψ₀, c₀, c₁, L).

Pour information, l’angle de cap le long de la clothoïde peut s’écrire de la manière suivante :

Les coordonnées cartésiennes (x, y) d’un point situé le long de la clothoïde peuvent s’écrire de la manière suivante :

Pour la suite, on définit également, pour chaque clothoïde C, le vecteur d’état associé s(l) dépendant de l’abscisse curviligne l (avec l appartenant à l’intervalle [0 ; L]) et se notant de la manière suivante : s(l)=(x(l), y(l), Ψ(l), c(l), c₁). Pour le point de départ de la clothoïde, ce vecteur d’état s(0) s’écrit donc : s(0)=(x₀, y₀, Ψ₀, c₀, c₁).

Lors de cette étape E8, on peut envisager que le calculateur 11 reçoive les coefficients définissant chaque clothoïde C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Bt(pour chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie concernée) de l’un des capteurs embarqués dans le véhicule (par exemple de la caméra si cette dernière est équipée d’un processeur adapté à réaliser les opérations nécessaires à la détermination des coefficients permettant la détermination des clothoïdes).

En variante, le calculateur 11 pourrait recevoir les données relevées par plusieurs des capteurs du véhicule, fusionner ces données, et en déduire les coefficients recherchés.

Encore en variante, le calculateur pourrait recevoir des coefficients définissant les limites de bord de voie sous formes polynomiales (par exemple sous la forme de coefficients de polynômes d’ordre 3). Dès lors, le calculateur devrait transformer ces coefficients de façon à trouver, par calcul, les valeurs des six coefficients recherchés. Un tel calcul est bien connu de l’Homme du métier et ne sera donc pas ici fourni.

Lors de cette étape E8, en plus des coefficients précités, le calculateur 11 reçoit des matrices de variance-covariance Σ (ci-après appelées matrices de covariance Σ) associées respectivement aux coefficients des limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie. Chaque matrice de covariance Σ permet de tenir compte de l’incertitude dans la détection de chaque limite de bord de voie par le ou les capteurs.

Ces matrices sont par exemple fournies par le constructeur des capteurs employés. En variante, elles peuvent être déterminées lors d’une campagne de test des capteurs et enregistrées dans la mémoire du calculateur. Les coefficients de ces matrices sont de préférence invariables.

On notera ici que si plusieurs capteurs sont utilisés pour déterminer les coefficients caractérisant une limite de bord de voie, leurs incertitudes seront associées entre elles afin d’obtenir la matrice de covariance d’une limite de bord de voie détectée.

Ainsi, à l’issue de l’étape E8, une première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btsous forme de clothoïde est associée à chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie identifiée sur la route R à l’instant t0. Dans l’exemple ici, quatre premières représentations C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btsous forme de clothoïdes sont donc déterminées.

Celles-ci sont mémorisées dans la mémoire du calculateur 11 à l’étape E10.

Comme cela est représenté sur la , le procédé de suivi se poursuit à l’étape E12, lors de laquelle la variable temporelle t est incrémentée d’un pas de temps prédéterminé. L’instant auquel sont mises en œuvre les étapes suivantes (après incrémentation) est appelé dans la suite « instant courant ».

Les étapes E12 à E32 sont ici mises en œuvre en boucle à pas de temps régulier. Par exemple, elles sont mises en œuvre toutes les 40 millisecondes, lors du déplacement du véhicule 10 sur la route R. En variante, le pas de temps pourrait être supérieur à 40 millisecondes, par exemple de l’ordre de la centaine de millisecondes.

A l’étape E14, le calculateur 11 reçoit, de la part des différents capteurs, des données actualisées concernant les limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie à l’instant courant. Comme pour les données initiales acquises à l’étape E14, ces données actualisées concernent également des données relatives à la posture et et/ou à la cinématique du véhicule automobile 10 dans sa voie de circulation 1 à l’instant courant.

A l’étape E16, le calculateur 11 vérifie que les données actualisées présentent un horodatage plus récent que les données utilisées à l’instant t₀. Il peut en effet arriver que ce ne soit pas le cas en cas de problème sur les capteurs par exemple. Si les données actualisées ne sont pas plus récentes que les données utilisées à l’instant t₀, le procédé reprend à l’étape E12, pour que de nouvelles données, plus récentes, soient acquises.

Si l’horodatage des données actualisées obtenues à l’instant courant est plus récent que celui des données utilisées à l’instant t₀, le procédé se poursuit à l’étape E18, lors de laquelle les données actualisées sont mémorisées, avec les données utilisées lors des instants précédents, dans la mémoire du calculateur 11.

Comme le montre la , le procédé se poursuit ensuite à l’étape E20. Lors de cette étape, et de manière similaire à l’étape E8 décrite précédemment, le calculateur 11 détermine une deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmde chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie identifiée à l’étape E4. Ici aussi, on pourrait prévoir que la deuxième représentation de chaque limite de bord de voie soit modélisée sous une forme polynomiale. Toutefois, elle est modélisée là aussi sous forme de clothoïde C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bm.

Comme chaque deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bm, ici chaque clothoïde C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bm, est déterminée sur la base des données actualisées acquises à l’étape E14, chaque deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmtient donc compte du déplacement du véhicule 10 depuis l’instant t₀jusqu’à l’instant courant.

Afin de réaliser un suivi fiable des limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie, le procédé se poursuit par l’étape E22, lors de laquelle le calculateur 11 évalue s’il est possible d’associer chaque deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmavec la première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btcorrespondante pour reconstituer de chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie de manière quasi continue malgré le déplacement du véhicule 10 entre l’instant t₀et l’instant courant.

De manière générale, il sera possible d’associer, pour chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B, une première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btavec une deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmsi celles-ci concernent la même limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie et si elles ne sont pas trop éloignées afin de réaliser un suivi fiable de chacune des limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie. L’étape E22 vise donc à déterminer une distance entre chaque première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet chaque deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bm.

En pratique, l’étape E22 est mise en œuvre par couple de première et deuxième représentations qui ont été mémorisées dans la mémoire du calculateur 11. Elle est mise en œuvre pour tous les couples possibles entre les premières et deuxièmes représentations (même ceux qui impliquent des première et deuxième représentations qui ne concernent pas la même limite de bord de voie).

Dans le cas de la , comme il y a quatre limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie et donc quatre premières représentations C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btcorrespondantes et quatre deuxièmes représentations C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmcorrespondantes, seize couples sont donc considérés à l’étape E22.

Comme le montre la , l’étape E22 comprend deux sous-étapes E22a et E22b.

Afin de s’assurer qu’il est cohérent de déterminer une distance entre une première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet une deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmde chaque couple, le calculateur 11 détermine tout d’abord les couples qui sont compatibles (c’est-à-dire ceux pour lesquels une distance calculée aurait du sens).

Cette compatibilité est évaluée par projection orthogonale de points appartenant respectivement à la première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet à la deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmsur l’autre représentation.

De manière avantageuse, ce sont des points proches de chaque origine de chaque clothoïde qui sont projetés sur l’autre clothoïde car la variance est minimale au niveau des origines des clothoïdes. Pour la suite, la projection orthogonale de chaque origine de la première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet de la deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmest effectuée.

En pratique, on considère la représentant, pour un couple donné, une première représentation C_{i t}sous forme de clothoïde, d’origine M_t, et une deuxième représentation C_{j m}sous forme de clothoïde, d’origine l’origine M_m. Comme le montre la , le projeté orthogonal de l’origine M_tde la première représentation C_itest un point projeté P_msur la deuxième représentation C_{i m}. De la même façon, le projeté orthogonal de l’origine M_mde la deuxième représentation C_{i m}est un point projeté P_tsur la première représentation C_t.

A partir de ces projections orthogonales, le calculateur 11 considère que la première représentation C_{i t}et la deuxième représentation C_{i m}du couple concerné sont compatibles si l’un au moins des points projetés appartient à la première représentation C_itou à la deuxième représentation C_{i m}.

Par exemple, sur la , le point projeté P_tappartient à la première représentation C_{i t}tandis que le point projeté P_mn’appartient pas à la deuxième représentation C_{i m}(il est localisé en dehors de la clothoïde correspondant à cette deuxième représentation C_{i m}). Comme l’un des deux points projetés appartient à l’une des première ou deuxième représentations (ici la première représentation C_it), la première représentation C_{i t}et la deuxième représentation C_{i m}sont considérées comme compatibles.

A titre d’illustration, la montre un exemple dans lequel les points projetés P_m, P_tappartiennent tous les deux aux première et deuxième représentations C_it, C_im. La montre, quant à elle, un exemple dans lequel les points projetés P_m, P_tn’appartiennent à aucune de la première et de la deuxième représentation.

Sur la base des projections orthogonales réalisées, le procédé se poursuit à l’étape E22b, lors de laquelle, pour chaque couple de première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bm, est déterminée la distance entre les deux.

En pratique, ce calcul de distance permet de sélectionner, pour chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie, le meilleur candidat de couple de première et deuxième représentations pour représenter son suivi le long du déplacement du véhicule 10 sur la route R.

Cette distance tient compte ici de l’incertitude dans le paramétrage des clothoïdes, du fait des erreurs potentiels des capteurs. Il s’agit alors ici d’une distance de Mahalanobis d_M.

D’une manière générale, la distance de Mahalanobis entre deux vecteurs x et y auxquels sont respectivement associées les matrices de covariance Σx et Σy s’exprime de la manière suivante :

Cette formule peut être adaptée pour un calcul de distance entre deux clothoïdes C₁et C₂, auxquelles sont respectivement associés les vecteurs d’état s₁(l₁) à une première abscisse curviligne l₁et s₂(l₂) à une deuxième abscisse curviligne l₂et les matrices de covariance Σ₁(l₁) et Σ₂(l₂) correspondantes :

Par définition, la matrice de covariance Σ dépend de l’abscisse curviligne correspondante. Au point de départ de la clothoïde, la matrice de covariance est nulle.

On considère alors les cas de figure suivants, en fonction du résultat des projections orthogonales réalisées à l’étape E22a pour déterminer la distance entre la première représentation Ct et la deuxième représentation Cm de chaque couple.

Selon un premier cas (correspondant à la situation de la ), si aucun des points projetés n’appartient à l’une ou l’autre de la première et de la deuxième représentation, la distance entre la première représentation et la deuxième représentation est fixée égale à une distance maximale d_maxprédéterminée. Cette distance maximale est par exemple de l’ordre de 100 mètres. En pratique, dans ce cas, la première représentation et la deuxième représentation ne sont pas compatibles car elles sont considérées comme étant trop éloignées et ne seront pas associées dans la suite du procédé.

Selon un deuxième cas de figure, représenté sur la , seul l’un des points projetés existe (c’est-à-dire appartient à l’une ou l’autre de la première représentation et deuxième représentation, ici avec le point projeté P_tqui appartient à la première représentation C_it). Dans ce cas, la distance est calculée entre l’origine M_mde la clothoïde C_{i m}et le point projeté P_tsur la clothoïde C_{i t}est donnée par la formule suivante :

Selon un troisième cas de figure (correspondant à la ), les deux points projetés existent (c’est-à-dire que les deux points projetés P_t, P_mappartiennent chacun à l’une ou l’autre des première et deuxième représentations). Ce cas se produit notamment lorsque la première représentation et la deuxième représentation ne présentent pas la même courbure au niveau des projections orthogonales comme cela est visible sur la .

Dans ce cas, la projection (c’est-à-dire le point projeté) présentant la plus petite abscisse curviligne est utilisée pour déterminer la distance entre la première représentation et la deuxième représentation. Dans le cas de la , c’est le point projeté P_tqui est utilisé car correspondant à l’abscisse curviligne la plus faible au niveau de la projection orthogonale. Ce choix est avantageux car il correspond au point projeté qui est le plus proche de l’origine de la clothoïde associée, ce qui correspond alors à la plus petite covariance et donc à l’incertitude la plus petite.

Ainsi, en considérant les deux clothoïdes C_itet C_{i m}et les abscisses curvilignes associées au niveau des points projetés l_Ptet l_Pm, la distance s’exprime selon ou l’autre des deux formules suivantes :

Dans le cas de la , c’est la première formule de l’équation Math. 7 qui est appliquée (utilisant le point projeté P_tcomme indiqué précédemment).

Ainsi, à l’issue de l’étape E22b, la distance est déterminée entre chaque première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmde chaque couple. Ici, il y a donc seize distances déterminées.

A l’issue de l’étape E22, le calculateur 11 détermine alors, pour chaque limite 1A, 1B, 2A, 2B de bord de voie, le couple de première et deuxième représentations pour lesquels une association est possible. En pratique, les couples correspondant au premier cas de figure décrit précédemment, c’est-à-dire dont la distance a été fixée égale à la distance maximale (les points projetés n’existant pas), sont éliminés pour la suite du procédé.

Plus particulièrement, pour chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie, les couples de première et deuxième représentations pour lesquels une association est possible correspondent à une distance minimale parmi les distances déterminées à l’étape E22b., Il est important de noter qu’il n’existe qu’une seule combinaison possible d’association entre une première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet une deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmpour pouvoir suivre la limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie correspondante. Avec les notations utilisées, les couples qui peuvent faire l’objet d’association entre les première et deuxième représentations sont les suivants : (C_1At, C_1Am), (C_{1B t}, C_{1 B m}), (C_{2 At}, C_{2 Am}) et (C_{3B t}, C_{3B m}). La distance minimale permet donc de s’assurer que, pour chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie, ce sont les première et deuxième représentations pertinentes qui seront associées (c’est-à-dire que ce ne sont pas par exemple la première représentation associée à la limite 1A de bord de voie qui est associée avec la deuxième représentation associée à la limite 3B de bord de voie).

A l’issue de l’étape E22, les autres couples sont donc éliminés (et non utilisés pour la suite du procédé). En d’autres termes, la sélection mise en œuvre à cette étape permet de s’assurer que la première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet la deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmdu couple concerné sont relatives à la même limite de bord de voie.

Si l’étape E22 conduit à l’élimination concernant l’une des limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie (en pratique, si les points projetés n’existent pas par exemple pour cette limite de bord de voie), cela signifie que le suivi de cette limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie ne peut pas être effectué par association d’une première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet d’une deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmtelles que déterminées respectivement aux étapes E8 et E20. Le procédé se poursuit alors à l’étape E24.

Lors de cette étape, le calculateur 11 définit, pour la limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie concernée (par l’élimination de tous les couples l’impliquant), la deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmcorrespondante comme la représentation finale C_1Af, C_1Bf, C_2Af, C_3Bfde cette limite 1A, 1B, 2A, 3B de voie de bord à l’instant courant.

Cette représentation finale C_1Af, C_1Bf, C_2Af, C_3Bfest ensuite mémorisée dans la mémoire du calculateur 11 (étape E26). Elle devient alors la représentation courante pour la limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie concernée, c’est-à-dire la première représentation de cette limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie pour l’instant suivant auquel est mis en œuvre le procédé.

D’ailleurs, à l’étape E28, la variable temporelle est incrémentée d’un pas de temps pour exécuter le procédé de suivi à l’instant suivant. Le procédé reprend alors à l’étape E12.

Pour les limites 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie qui n’ont pas été concernées par l’étape E24 et les couples de première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmqui n’ont pas été éliminés à l’étape E22, le calculateur 11 considère que l’association des première et deuxième représentations est possible pour représenter chaque limite de bord de voie. Le procédé de suivi se poursuit alors à l’étape E30.

Ainsi, lors de l’étape E30, et afin de s’assurer que, pour chaque limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie, les candidates pertinentes des première et deuxième représentations peuvent effectivement être associées, les distances déterminées sont comparées à une valeur seuil prédéterminée. Cette valeur seuil prédéterminée est par ici de l’ordre de 2 mètres, garantissant alors que chaque couple sélectionné comprend la première représentation C_1At, C_1Bt, C_2At, C_3Btet la deuxième représentation C_1Am, C_1Bm, C_2Am, C_3Bmassociées à une limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie concernée et que ces première et deuxième représentations ne sont pas trop éloignées.

Ainsi, seuls les couples pour lesquels la distance associée déterminée à l’étape E22b est inférieure à cette valeur seuil prédéterminée sont sélectionnés pour la suite du procédé.

Pour les couples non sélectionnés, c’est-à-dire dont la distance associée est supérieure à la valeur seuil prédéterminée, le procédé se poursuit à aux étapes E24 à E28 décrites précédemment. Pour l’essentiel dans ce cas, le calculateur 11 définit la deuxième représentation comme la représentation finale.

Pour les couples (C_1At, C_1Am), (C_{1B t}, C_{1 B m}), (C_{2 At}, C_{2 Am}) et (C_{3B t}, C_{3B m}) sélectionnés, dont la distance est inférieure à la valeur seuil prédéterminée, le procédé se poursuit à l’étape E32.

Lors de cette étape, pour chaque couple (C_1At, C_1Am), (C_{1B t}, C_{1 B m}), (C_{2 At}, C_{2 Am}) et (C_{3B t}, C_{3B m}) sélectionné, le calculateur 11 détermine la représentation finale C_1Af, C_1Bf, C_2Af, C_3Bfde la limite 1A, 1B, 2A, 3B de bord de voie concernée en combinant les première et deuxième représentation de ce couple.

Plus précisément ici, les deux clothoïdes correspondant aux première et deuxième représentations sont fusionnées de manière à former une clothoïde finale C_1Af, C_1Bf, C_2Af, C_3Bf(qui correspond à la représentation finale C_1Af, C_1Bf, C_2Af, C_3Bf).

Ici, cette combinaison est mise en œuvre par fusion par filtrage de Kalman.

Lors de cette étape, le calculateur 11 détermine donc le vecteur d’état s_fet la matrice de covariance Σ_fdéfinissant la clothoïde finale C_1Af, C_1Bf, C_2Af, C_3Bfà partir des vecteurs d’état et matrices de covariance respectifs des deux clothoïdes du couple concerné.

Plus précisément, la fusion par filtrage de Kalman fait intervenir un vecteur innovation y_Ket une matrice de covariance S_K. Ces deux paramètres sont définis par les formules suivantes :

Par ailleurs, un gain K de Kalman est également déterminé :

A partir de ces grandeurs, le calculateur 11 détermine donc le vecteur d’état s_fet la matrice de covariance Σ_fdéfinissant la clothoïde finale C_1Af, C_1Bf, C_2Af, C_3Bf:

Avec I une matrice identité et la notation ..^Tcorrespondant à l’opérateur de transposition de matrice.

Un exemple de clothoïde finale C_ifobtenue à l’issue de cette étape est représenté sur la .

Par construction ici, la longueur totale L_ifde la clothoïde finale C_ifcorrespond à la partie commune des deux clothoïdes C_itet C_imfusionnées. Cette partie commune est obtenue par projection des points finaux de chacune des clothoïdes C_itet C_imsur la clothoïde finale C_if. Après cette projection, l’abscisse curviligne l_ifde la clothoïde finale C_ifcorrespond à la plus petite des deux abscisses curvilignes issues des deux projections sur la clothoïde finale C_if.

En variante, il peut être possible de définir l’abscisse curviligne l_ifde la clothoïde finale C_ifcomme la plus grande des deux abscisses curvilignes issues des deux projections sur la clothoïde finale C_if.

En variante encore, il pourrait être possible d’utiliser une combinaison des deux abscisses curvilignes issues des deux projections sur la clothoïde finale C_if.

En variante encore, la longueur totale et l’abscisse curviligne de la clothoïde finale pourraient être définies autrement, par exemple en considérant une origine différente pour cette clothoïde finale.

Comme le montre la , le procédé se poursuit avec les étapes E26 et E28 décrites précédemment de manière à exécuter le procédé à l’instant suivant à partir de la nouvelle représentation finale obtenue.

Bien que cela ne soit pas représenté sur la , il est important de noter que la représentation finale déterminée est ensuite utilisée pour générer la commande du véhicule 10.

En variante, la combinaison des première et deuxième représentations pourrait être mise en œuvre autrement que par fusion par filtrage de Kalman. Par exemple, il serait possible de déterminer une clothoïde moyenne à partir des clothoïdes correspondant aux première et deuxième représentations, par exemple en appliquant une pondération aux première et deuxième représentations.

En variante encore, la combinaison des première et deuxième représentations pourrait reposer sur l’identification de points critiques des première et deuxième représentations (comme par exemple des points de départ et points finaux de chacune des première et deuxième représentations) et de définir une clothoïde finale sur la base de ces points critiques identifiés (tout en respectant des conditions de continuité prédéfinies).

Claims (10)

1. Procédé de suivi d’au moins une limite (1A, 1B, 2A, 3B) de bord de voie d’une voie de circulation (1, 2, 3) sur laquelle se déplace un véhicule automobile (10), le procédé comprenant des étapes de :
   à un premier pas de temps,
   - acquisition d’au moins une donnée initiale associée à ladite limite (1A, 1B, 2A, 3B) de bord de voie,
   - détermination d’une première représentation (C_it) de la limite (1A, 1B, 2A, 3B) de bord de voie sur la base de ladite donnée initiale acquise,
   puis, à un deuxième pas de temps,
   - acquisition d’au moins une donnée actualisée de ladite limite (1A, 1B, 2A, 3B) de bord de voie,
   - détermination d’une deuxième représentation (C_im) de la limite (1A, 1B, 2A, 3B) de bord de voie sur la base de la donnée actualisée, et
   - détermination d’une représentation finale (C_if) de la limite (1A, 1B, 2A, 3B) de bord de voie par combinaison de la première représentation (C_it) et de la deuxième représentation (C_im).
2. Procédé selon la revendication 1, comprenant également une étape d’évaluation d’une compatibilité de ladite première représentation (C_it) et de ladite deuxième représentation (C_im) par détermination d’une distance entre ladite première représentation (C_it) et de ladite deuxième représentation (C_{i m}), la détermination de la représentation finale (C_if) étant mise en œuvre si ladite première représentation (C_it) et de ladite deuxième représentation (C_im) sont compatibles.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la détermination de la représentation finale (C_{i f}) est mise en œuvre uniquement si la distance déterminée est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée.
4. Procédé selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel la distance déterminée est une distance de Mahalanobis.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel il est prévu, lors de l’étape d’évaluation, des sous-étapes de :
   - projection d’un point initial (M_t) de la première représentation (C_it) en un premier point projeté (P_m) sur la deuxième représentation (C_{i m}), et
   - projection d’un point initial (M_m) de la deuxième représentation (C_{i m}) en un deuxième point projeté (P_t) sur la première représentation (C_it),
   la détermination de la distance étant mise en œuvre lorsque l’un au moins du premier point projeté (P_m) et du deuxième point projeté (P_t) appartient respectivement à la deuxième représentation (C_{i m}) ou à la première représentation (C_it).
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, si aucun du premier point projeté (P_m) ou du deuxième point projeté (P_t) appartient à l’une ou l’autre de la première représentation (C_it) ou de la deuxième représentation (C_{i m}), la représentation finale (C_{i f}) est déterminée à partir de la deuxième représentation (C_{i m}) uniquement.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première représentation (C_it) et la deuxième représentation (C_{i m}) ont une forme de clothoïde.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’une au moins de la première représentation (C_it) et de la deuxième représentation (C_{i m}) est déterminée à partir d’une pluralité de données initiales acquises par plusieurs capteurs compris dans le véhicule automobile (10).
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, à l’étape de détermination de la représentation finale (C_{i f}), la combinaison de la première représentation (C_it) et de la deuxième représentation (C_{i m}) est mise en œuvre par fusion par filtrage de Kalman.
10. Véhicule automobile (10) comprenant un calculateur (11) configuré pour mettre en œuvre le procédé de suivi selon les revendications 1 à 9.