FR3142427A1

FR3142427A1 - Procédé de suivi de trajectoire de véhicule automobile

Info

Publication number: FR3142427A1
Application number: FR2212361A
Authority: FR
Inventors: Abdou-Salam GUEYE; Marion MELLINAS; Khoa Duc NGUYEN; Karima SAIED TURKI
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2022-11-25
Filing date: 2022-11-25
Publication date: 2024-05-31

Abstract

L’invention concerne un procédé de pilotage d’un véhicule automobile (10) circulant sur une voie de circulation d’une route, comprenant des étapes de : - acquisition de premières données relatives à des lignes de bord de voie, - estimation d’une trajectoire de voie de circulation, - détermination d’une première consigne de pilotage du véhicule automobile au moyen d’un contrôleur et en fonction de ladite trajectoire de voie de circulation. Selon l’invention, le procédé comporte également, lorsque le véhicule automobile suit un véhicule tiers (20), des étapes de : - acquisition de secondes données relatives au véhicule tiers, - évaluation d’une trajectoire de véhicule tiers (29), - détermination d’une seconde consigne de pilotage du véhicule automobile au moyen dudit contrôleur et en fonction de la trajectoire de véhicule tiers, et - sélection de l’une des deux consignes de pilotage, ledit actionneur de direction étant piloté selon cette consigne. Figure pour l’abrégé : Fig.4

Description

Procédé de suivi de trajectoire de véhicule automobile

Domaine technique de l'invention

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

L’invention concerne plus précisément un procédé de pilotage d’un véhicule automobile circulant sur une voie de circulation d’une route, ce procédé comprenant des étapes de :
- acquisition de premières données relatives à des lignes de bord de ladite voie de circulation,
- estimation d’une trajectoire de voie de circulation compte tenue desdites premières données,
- détermination d’une première consigne de pilotage du véhicule automobile au moyen d’un contrôleur et en fonction de ladite trajectoire de voie de circulation, et
- pilotage du véhicule automobile par un actionneur de direction.

L’invention concerne également un véhicule automobile adapté à mettre en œuvre un tel procédé. Elle s’applique plus particulièrement aux voitures et autres engins motorisés circulant sur routes.

Etat de la technique

Dans un souci de sécurisation des véhicules automobiles, on équipe actuellement ces derniers de systèmes d’aide à la conduite voire de systèmes de conduite hautement automatisée.

Il s’agit typiquement de systèmes de maintien au centre de la voie (plus connus sous l’acronyme anglais de LCA pour « Lane Centering Assist »).

Un tel système a besoin, pour fonctionner, de connaître la position des bords de la voie de circulation empruntée par le véhicule. Actuellement, il est connu pour cela d’utiliser un capteur, tel qu’une caméra, qui embarque des moyens de traitement d’images afin de déterminer la position des lignes de marquages des bords de voie.

On comprend que la détection des bords de la voie de circulation doit être extrêmement fiable pour éviter que le véhicule n’en sorte.

Malheureusement, cette détection ne donne pas toujours entière satisfaction.

C’est notamment le cas lorsque la caméra ne parvient pas à détecter ces bords de voie (par exemple parce que les lignes de marquage sont effacées, ou parce que la luminosité est défavorable, ou encore parce que les lignes de marquage sont cachées par un camion qui précède le véhicule) ou lorsque les marquages sont absents (par exemple parce que la voie se divise en deux voies ou parce que deux voies fusionnent en une seule voie).

Dans ces conditions, la solution actuelle consiste à désactiver la fonction LCA. Cette solution est peu pratique pour le conducteur, qui doit alors reprendre en main le pilotage du véhicule puis réactiver manuellement la fonction LCA dès que possible.

On connaît par ailleurs une autre fonction dite de suivi de cible (communément appelée fonction « Autosteer »), qui consiste à repérer le véhicule qui précède le véhicule considéré (ci-après respectivement appelés « véhicule-cible » et « véhicule-ego ») et à le suivre. Cette fonction permet typiquement à un conducteur de camion de suivre un autre camion en toute sécurité.

Dans le cadre de cette fonction de suivi de cible, deux méthodes sont connues. La première consiste à repérer le véhicule-cible et à le suivre. Cette méthode a pour inconvénient qu’en virage, le véhicule-ego aura tendance à couper le virage, ce qui peut s’avérer dangereux. La seconde méthode consiste à suivre la trajectoire du véhicule-cible.

En résumé, les fonctions LCA et de suivi de cible fonctionnent de manière disjointes et différentes, si bien qu’elles sont difficiles à gérer conjointement.

Présentation de l'invention

La présente invention propose au contraire de combiner ces deux fonctions en utilisant à cet effet un seul et même contrôleur, qui reçoit en entrée des données différentes mais de même nature selon que l’une ou l’autre des fonctions est sélectionnée.

Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé tel que défini dans l’introduction, dans lequel il est prévu, lorsque le véhicule automobile suit un véhicule tiers, des étapes de :
- acquisition de secondes données relatives au véhicule tiers,
- évaluation d’une trajectoire de véhicule tiers compte tenue desdites secondes données,
- détermination d’une seconde consigne de pilotage du véhicule automobile au moyen dudit contrôleur et en fonction de la trajectoire de véhicule tiers, et
- sélection de l’une des première et seconde consignes de pilotage, ledit actionneur de direction étant piloté selon la consigne de pilotage sélectionnée.

Ainsi, grâce à l’invention, le contrôleur utilise soit la trajectoire de voie de circulation (qui correspond par exemple à la ligne médiane de la voie de circulation), soit la trajectoire du véhicule tiers afin de déterminer la consigne de pilotage du véhicule. L’élaboration et la mise au point d’un seul et même contrôleur suffit donc à assurer la mise en œuvre des deux fonctions LCA et de suivi de cible puisque ces deux trajectoires sont distinctes mais de même nature, si bien que le contrôleur peut les traiter de la même manière. En outre, la gestion du passage de l’une à l’autre des fonctions est plus simple, et peut être plus douce pour le conducteur.

D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- il est prévu de déterminer un niveau de fiabilité de ladite première consigne de pilotage ;
- la seconde consigne de pilotage est sélectionnée uniquement si ledit niveau de fiabilité est inférieur à un seuil ;
- ledit niveau de fiabilité est calculé en fonction d’au moins une des informations suivantes : une qualité de marquage des lignes de bord, un critère de visibilité de la route par des capteurs d’acquisition des premières données, une caractéristique géométrique de la voie de circulation, une caractéristique dynamique du véhicule automobile ;
- il est prévu de mesurer et enregistrer des positions successives du véhicule tiers ;
- à l’étape d’évaluation, la trajectoire de véhicule tiers est déterminée en fonction desdites positions successives ;
- il est prévu d’estimer une position au moins du véhicule tiers ;
- à l’étape d’évaluation, la trajectoire de véhicule tiers est déterminée en fonction d’un écart entre la position estimée et l’une des positions successives mesurées ;
- les positions successives étant mesurées à des pas de temps successifs, lors de la mesure et de l’enregistrement d’une nouvelle position du véhicule tiers à un pas de temps courant, une partie au moins desdites positions successives déjà enregistrées sont corrigées compte tenu du déplacement du véhicule automobile entre le pas de temps courant et le pas de temps précédant le pas de temps courant ;
- le contrôleur varie en fonction d’un écart latéral entre une trajectoire du véhicule automobile et la trajectoire de véhicule tiers, mesuré à une distance à l’avant du véhicule automobile qui varie en fonction de la vitesse du véhicule automobile ;
- lorsqu’à un premier pas de temps, l’une des première et seconde consignes de pilotage est sélectionnée et que, à un second pas de temps succédant au premier pas de temps, l’autre des première et seconde consignes de pilotage est sélectionnée, l’actionneur de direction est piloté en fonction des deux consignes de pilotage pendant une durée déterminée après le second pas de temps ;
- lorsqu’à un premier pas de temps, la première consigne de pilotage est sélectionnée et que, à un second pas de temps succédant au premier pas de temps, la seconde consigne de pilotage est sélectionnée, la seconde consigne de pilotage est filtrée pendant une durée au moins égale au temps nécessaire pour que le véhicule automobile parcourt la distance séparant, au moment du second pas de temps, le véhicule automobile du véhicule tiers.

L’invention propose également un véhicule automobile comportant :
- des premiers moyens d’acquisition adaptés à acquérir, lorsque le véhicule automobile évolue sur une voie de circulation et est précédé par un véhicule tiers, des premières données relatives aux lignes de bord de ladite voie de circulation,
- des seconds moyens d’acquisition adaptés à acquérir des secondes données relatives au véhicule tiers,
- un actionneur de direction adapté à piloter le véhicule automobile, et
- un calculateur programmé pour mettre en œuvre un procédé de pilotage tel que précité.

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 :

est une vue schématique d’un véhicule automobile adapté à mettre en œuvre un procédé conforme à l’invention ;

est un schéma illustrant des blocs algorithmiques d’un calculateur du véhicule automobile de la ;

est un graphique illustrant un exemple de variation d’une constante de temps utilisée dans le cadre du procédé de la ;

est un schéma représentant le véhicule automobile de la , vu de dessus, et un véhicule qui le précède ;

est un schéma représentant le véhicule automobile de la à deux instants successifs.

Sur la , on a représenté un véhicule automobile 10 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…).

Sur cette figure, le véhicule automobile 10 roule sur une voie de circulation 31 d’une route 30. On observe que la route 30 présente deux lignes de marquage latérales 34, 35 (qui la délimitent) et une ligne de marquage centrale 33 délimitant les deux voies de circulation 31, 32.

Une voie de circulation est ici définie comme la partie d’une route sur laquelle un seul véhicule uniquement est autorisé à circuler à la fois. Une telle voie de circulation est généralement délimitée entre des lignes de marquage.

Une route (ou chaussée) est quant à elle définie comme un ensemble de voies de circulation. Dans l’exemple ici considéré à titre illustratif, cette route 30 comporte donc deux voies de circulation 31 sur lesquelles les véhicules peuvent circuler dans le même sens.

Sur la , on a représenté le véhicule automobile 10 et un véhicule tiers qui le précède sur la même voie de circulation.

Le véhicule automobile 10 qui fait l’objet de la présente invention est donc celui qui suit l’autre. Il sera ci-après appelé véhicule-ego 10. Le véhicule tiers sera appelé véhicule-cible 20.

Le véhicule-cible 20 pourrait être de tout type. On considérera seulement qu’il est en mouvement et roule sur la même voie de circulation que le véhicule-ego 10, en le précédant.

Comme le montre la , le véhicule-ego 10 comporte classiquement un habitacle dans lequel se trouvent notamment un siège pour le conducteur 20 du véhicule et un volant 12.

Ce véhicule-ego 10 comporte classiquement un groupe motopropulseur, un système de freinage et un système de direction permettant de faire tourner le véhicule. 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-ego 10 comporte par ailleurs une unité électronique et/ou informatique de traitement (ci-après appelée calculateur 11) comprenant au moins un microprocesseur, 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 une caméra frontale permettant de repérer les bords de la voie de circulation 31 empruntée, et un télédétecteur (RADAR et/ou LIDAR) permettant de repérer les objets de l’environnement du véhicule-ego 10 (notamment le véhicule-cible 20).

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

Grâce à sa mémoire, le calculateur mémorise une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le calculateur permet la mise en œuvre d’une fonction de maintien automatique du véhicule dans sa voie de circulation (appelée ci-après fonction LCA), et d’une fonction de suivi de cible (appelée ci-après fonction AUS).

Pour résumer, la fonction LCA sera privilégiée pour piloter latéralement le véhicule-ego 10 afin de le maintenir dans sa voie de circulation. La fonction AUS sera quant à elle utilisée lorsque les marquages de bords de voie ne sont pas visibles ou pas exploitables si bien que la fonction LCA doit s’interrompre.

Sur la , on a schématisé une partie de l’architecture logicielle du calculateur 11, qui permet de choisir quelle fonction activer et comment la mettre en œuvre.

Un premier bloc B1 est conçu, lors d’une première étape, pour recevoir les données des capteurs.

Ces données pourraient être déjà traitées par des processeurs embarqués dans les capteurs. Typiquement, la caméra pourrait embarquer un processeur adapté à établir les équations mathématiques des lignes de bord de voies.

Toutefois, ici, on considérera qu’il s’agit de données brutes, non traitées. Lorsqu’il reçoit ces données, le calculateur les fusionne, c’est-à-dire qu’il les traite de manière combinée de façon à en déduire des informations sur les lignes de bord de voie (typiquement leurs équations) et des informations sur les objets présents dans l’environnement du véhicule-ego 10 (typiquement la position du véhicule-cible 20).

L’opération de fusion peut typiquement consister à confronter les données de la caméra et du télédétecteur afin d’obtenir de nouvelles données fiables et précises.

Un second bloc B2 reçoit ces informations et est conçu pour choisir, lors d’une seconde étape, quelle fonction activer parmi les fonctions LCA et AUS précitées. Typiquement, il peut privilégier la fonction LCA tant que les informations sur les lignes de bord de voie sont jugées fiables, et la fonction AUS sinon (pour autant qu’un véhicule-cible 20 précède le véhicule-ego 10). Ce bloc B2 envoie cette information à un bloc B5 en charge de transmettre une consigne de pilotage à l’actionneur de direction assistée. Cette consigne de pilotage se présente ici sous la forme d’un angle à appliquer au volant ou aux roues.

Un troisième bloc B3 est adapté à déterminer, lors d’une troisième étape, une équation de la trajectoire 29 du véhicule-cible 20 et à transmettre cette équation au quatrième bloc B4.

Ce quatrième bloc B4 permet de générer, lors d’une quatrième étape, deux consignes de pilotage de cet actionneur, respectivement associées aux deux fonctions LCA et AUS, puis de transmettre ces consignes au bloc B5 afin qu’il sélectionne la plus adaptée à la situation.

On peut alors décrire plus en détail le procédé mis en œuvre par le calculateur 11 pour piloter de manière automatisée le véhicule automobile dans sa voie de circulation à l’aide des fonctions LCA et AUS.

Ce procédé sera mis en œuvre en boucle, à pas de temps réguliers (i.e. avec un pas d’échantillonnage constant).

Initialement, le calculateur 11 acquiert les équations des lignes de marquage 33, 35 qui bordent sa voie de circulation. Il peut en déduire l’équation de la ligne médiane de sa voie de circulation 31. Cette équation définira une « trajectoire de voie de circulation 39 ».

De manière bien connue, le calculateur mémorise un contrôleur K qui permet, compte tenu de cette équation, de déterminer une première consigne de pilotage de l’actionneur de direction assistée dans le cadre de la fonction LCA.

Ce contrôleur K est un opérateur mathématique qui reçoit en entrée différentes variables parmi lesquelles l’une au moins est fonction de la trajectoire de voie de circulation 39 et qui fournit en sortie la consigne de pilotage.

En pratique, ce contrôleur K reçoit en entrée un écart entre la trajectoire 19 du véhicule-ego 10 et la trajectoire de voie de circulation 39. Cet écart sera mieux défini ci-après.

Pour déterminer une seconde consigne de pilotage de l’actionneur de direction assistée dans le cadre de la fonction AUS, le calculateur acquiert tout d’abord la trajectoire du véhicule-cible (ci-après appelée trajectoire cible 29).

L’idée sera en effet d’utiliser le même contrôleur K pour la fonction LCA et la fonction AUS, en lui soumettant en entrée :
- l’écart entre la trajectoire 19 du véhicule-ego 10 et la trajectoire de voie de circulation 39 pour calculer la première consigne de pilotage,
- l’écart entre la trajectoire 19 du véhicule-ego 10 et la trajectoire cible 29 pour calculer la seconde consigne de pilotage.

Pour déterminer la trajectoire cible 29, le bloc B2 reçoit en entrée des données relatives au véhicule-cible 20, et notamment sa position dans un repère attaché au véhicule-ego 10.

On notera que cette position sera enregistrée sous la forme de deux coordonnées (x, y) exprimées dans un repère (O_ego(t), X_ego(t), Y_ego(t)) qui est attaché au véhicule-ego 10 et dont la position varie donc dans le temps (voir ).

On considérera ici que le centre O_ego(t) est situé au niveau du véhicule-ego 10, par exemple sur sa face avant. L’axe des abscisses X_ego(t) est orienté vers l’avant, dans l’axe longitudinal du véhicule-ego 10. L’axe des ordonnées Y_ego(t) est orienté latéralement, vers la gauche, à angle droit de l’axe des abscisses.

Chaque position du véhicule-cible 20 est stockée dans la mémoire du calculateur 11. On pourra ici noter que seules les N dernières positions du véhicule-cible 20 resteront enregistrées dans cette mémoire (avec N une constante prédéterminé, préférentiellement supérieure à 10). La plus ancienne position du véhicule-cible 20 sera donc supprimée à chaque fois qu’une nouvelle position sera enregistrée.

En pratique, la partie de la mémoire du calculateur 11 associée au stockage de ces positions (ci-après appelée « registre ») présentera une taille fixe et prédéfinie.

Ce registre présente deux champs, l’un pour la coordonnée axiale et l’autre pour la coordonnée latérale de la position P du véhicule-cible 20.

Il comporte par ailleurs N enregistrements correspondant aux coordonnées du véhicule-cible 20 aux N pas de temps précédents.

Puisque la position du repère attaché au véhicule-ego 10 évolue dans le temps, l’idée consiste, à chaque pas de temps où un nouvel enregistrement de position est effectué, à corriger les autres positions stockées dans la mémoire. On utilise pour cela une matrice de changement de repère.

Pour détailler cette opération, on peut se référer à la et introduire les hypothèses suivantes.

Le pas de temps ∆T correspondra au pas d’échantillonnage, c’est-à-dire au temps minimum s’écoulant entre deux enregistrements de positions du véhicule-cible 20.

La vitesse longitudinale du véhicule-ego 10 sera notée v_{x_Ego}et s’exprimera en m/s. Cette vitesse est mesurée par des capteurs au niveau des roues du véhicule. Cette vitesse longitudinale représente une composante de la vitesse totale v_egodu véhicule.

La vitesse angulaire du véhicule-ego 10 sera notée et s’exprimera en rad/s. Cette vitesse est mesurée par un capteur inertiel embarqué dans le véhicule-ego 10.

L’angle de dérive du véhicule-ego 10 sera notée β et s’exprimera en radians.

On considérera que ces vitesses et angle seront constants pendant le pas de temps ∆T.

On considérera par ailleurs l’hypothèse suivante :

Les coordonnées de la position P du véhicule-cible 20 dans le référentiel associé au véhicule-ego 10 à l’instant t sera notée .

Les coordonnées du véhicule- ego 10 à l’instant t+1 (c’est-à-dire t+Δt) dans le référentiel associé au véhicule-ego 10 à l’instant t seront notées .

On pourra introduire la matrice M de changement de repère suivante :

Alors on pourra écrire :

Ou encore :

En simplifiant, on pourra donc corriger les coordonnées des positions des points enregistrés précédemment dans le registre à l’aide de l’équation suivante :

Pour résumer, à chaque nouveau pas de temps, le calculateur procède de la façon suivante :
- les coordonnées du plus ancien point P sont supprimées de sa mémoire, ce qui libère le premier enregistrement du registre de la mémoire,
- les coordonnées de chaque enregistrement sont déplacées dans l’enregistrement précédent, ce qui permet de libérer le dernier enregistrement du registre de la mémoire,
- ces coordonnées sont toutes mises à jour de la manière précitée pour tenir compte du déplacement du référentiel attaché au véhicule-ego 10,
- les nouvelles coordonnées du point P sont stockées dans le dernier enregistrement.

On pourra ici noter que le calculateur peut ne procéder à ces opérations que si le déplacement du véhicule-cible depuis la dernière position enregistrée est supérieure à un seuil, ce qui évitera les enregistrements inutiles si le véhicule-cible est à l’arrêt ou roule à basse vitesse et permettra de filtrer les mesures afin d’éviter de générer des incohérences.

Compte tenu des positions stockées dans le registre, le bloc B4 du calculateur est mesure de calculer les coefficients d’une fonction illustrant la trajectoire du véhicule-cible 20 dans le dernier repère considéré attaché au véhicule-ego 10.

Ici, la fonction considérée est une fonction polynomiale. Elle est de préférence d’ordre 3. Ainsi, l’équation de la trajectoire du véhicule-cible 20 est définie comme suit :

L’objectif est donc de déterminer les valeurs des coefficients c₀, c₁, c₂, c₃qui sont tels que la courbe polynomiale passe au plus près des N points enregistrés dans le registre.

Pour cela, on pourrait utiliser une méthode de minimisation des moindres carrés.

Toutefois, la solution utilisée est ici différente.

On peut tout d’abord écrire, pour les N points Pi de coordonnées (x_i, y_i) correspondants aux N dernières positions du véhicule-cible 20 dans le repère attaché au véhicule-ego 10 à l’instant courant :

On peut également introduire la variable qui correspond à la coordonnée latérale mesurée du point Pi (à la différence de la variable y_iqui correspond à la coordonnée latérale estimée). Cette coordonnée estimée est calculée à chaque pas de temps et est enregistré dans un troisième champ du registre, en fonction des coordonnées latérales précédentes.

On peut aussi introduire les coefficients (i=0,..,3) de la trajectoire.

Alors, cette matrice de coefficient peut être déterminée par l’équation suivante :

= arg

Pour simplifier, on peut donc écrire :

avec et

En d’autres termes, l’équation Math.7 nous donne la fonction polynomiale d’ordre 3 pour estimer les valeurs de la variable y_i, et le calcul de l’équation Math.8 permet de trouver les valeurs des coefficients pour que les points de coordonnées (xi, ) soient les plus proches possibles des points de coordonnées (x_i, y_i).

A ce stade, le bloc B4 du calculateur va donc pouvoir calculer la seconde consigne de pilotage de l’actionneur de direction assistée, celle qui permettrait au véhicule-ego 10 de suivre la trajectoire cible 29, à l’aide du contrôleur K.

Classiquement, le suivi de trajectoire du véhicule-cible 20 n’est jamais exact et on constate souvent des retards de suivi et/ou des instabilités. D’ailleurs, lors de l’initialisation de la fonction AUS, le vehicule-ego 10 est souvent décalé de cette trajectoire et/ou orienté dans une direction différente, si bien qu’il ne peut pas la suivre exactement.

L’usage du contrôleur K précité permet de réduire le retard de suivi au mieux. Un tel contrôleur est par exemple décrit dans le document FR3082162.

Ce contrôleur K utilise pour cela un vecteur d’état qui comprend une variable d’état formée par l’écart latéral entre le véhicule-ego 10 (ou sa trajectoire 19) et la trajectoire cible 29.

Pour estimer cet écart latéral, plusieurs types de stratégie peuvent être utilisées (voir ).

La première stratégie consiste à piloter le véhicule-ego 10 en prenant en compte, comme écart latéral, la distance latérale e_yentre le véhicule-ego 10 et la trajectoire cible 29, au niveau du centre de gravité du véhicule-ego 10. Cette première stratégie permet d’éviter de couper les virages lorsque les deux véhicules ego 10 et cible 20 se suivent dans un virage. Elle a pour inconvénient de générer des instabilités dans le suivi de trajectoire, qui sont au moins désagréables pour les passagers du véhicule-ego 10, voire dangereuses.

La seconde stratégie consiste à piloter le véhicule-ego 10 en prenant en compte, comme écart latéral, la distance latérale y_laentre la trajectoire 19 du véhicule-ego 10 et la trajectoire cible 29, à une distance de visée l_aprédéfinie à l’avant du véhicule-ego 10. Cette stratégie permet de réduire les instabilités mais peut générer des sorties de voie en virage.

La troisième stratégie, qui est ici préférentiellement adoptée, consiste à utiliser une distance de visée l_avariable.

En pratique, lorsque la distance longitudinale entre le véhicule-ego 10 et le véhicule-cible 20 est supérieure à un seuil de distance Sd prédéterminé, la distance de visée l_avarie en fonction au moins de la vitesse du véhicule-ego 10.

Plus cette vitesse est grande, plus le risque de coupure de virage est élevé, et donc plus la distance de visée sera réduite.

On pourra ici noter qu’en variante ou en complément, cette distance de visée pourrait varier en fonction également de la courbure de la trajectoire cible 29 et/ou de la distance latérale y_la.

Dans le cas où la distance longitudinale entre le véhicule-ego 10 et le véhicule-cible 20 est inférieure au seuil de distance Sd prédéterminé, la distance de visée l_asera choisie égale à cette distance longitudinale.

Quoi qu’il en soit, à ce stade, le calculateur a donc pu calculer :
- la première consigne de pilotage dans le cadre de la fonction LCA (permettant au véhicule-ego 10 de rester centré dans sa voie), et
- la seconde consigne de pilotage dans le cadre de la fonction AUS (permettant au véhicule-ego 10 de suivre le véhicule cible 20).

En pratique, la fonction LCA reste activée dès que les conditions le permettent, la fonction AUS prenant le relai de la fonction LCA lorsque les conditions ne sont plus favorables.

Le bloc B2 est plus précisément en charge de déterminer quand utiliser la fonction AUS plutôt que la fonction LCA.

En l’espèce, la fonction AUS ne peut être activée que s’il existe un véhicule-cible qui précède le véhicule-ego 10 sur la même voie de circulation.

Dans ce cas, le calculateur s’appuie sur le niveau de fiabilité de la première consigne de pilotage et sur celui de la seconde consigne de pilotage pour déterminer quelle consigne utilisée.

En pratique, ces niveaux de fiabilité sont calculés en fonction des informations suivantes :
- une qualité de marquage des lignes de marquage,
- un critère de visibilité de la route 30 par la caméra,
- une caractéristique géométrique de la voie de circulation 31, telle que sa largeur,
- une caractéristique dynamique du véhicule automobile 10 telle que sa vitesse,
- un critère de visibilité du véhicule-cible 20 par le télédétecteur.

Typiquement, si les marquages de bord de voie ne sont plus visibles et que le véhicule-cible 20 est bien visible, le calculateur pourra sélectionner la seconde consigne de pilotage (dans la cadre de la fonction AUS).

La transition entre l’une et l’autre des fonctions pourra se faire directement ou indirectement. Avant de détailler les transitions envisageables, on peut décrire plus en détail les états que peuvent prendre les fonctions LCA et AUS.

Ces fonctions peuvent prendre :
- un état LCA activé dans lequel la première consigne de pilotage élaborée est sélectionnée pour piloter le véhicule-ego 10,
- un état AUS activé dans lequel la seconde consigne de pilotage élaborée est sélectionnée pour piloter le véhicule-ego 10,
- un état désactivé dans lequel aucune de ces consignes n’est utilisée piloter le véhicule-ego 10,
- un état erreur dans lequel aucune de ces consignes n’est utilisée piloter le véhicule-ego 10 puisque les données acquises ne sont pas suffisantes pour mettre en œuvre les fonctions AUS et LCA (par exemple parce que la caméra ou le télédétecteur est en panne), et
- un état inhibé dans lequel les consignes de pilotage ne sont momentanément pas utilisées pour piloter le véhicule-ego 10 (par exemple parce que l’environnement est jugé trop dangereux pour cela).

En pratique, le calculateur peut directement passer :
- de l’état LCA activé à l’un ou l’autre des quatre états, ou inversement,
- de l’état AUS activé à l’un ou l’autre des quatre états,
- de n’importe quel état (hormis de l’état erreur) à l’état AUS activé,
- de l’état erreur à l’état désactivé, ou inversement.

On comprend que lors d’un passage de la fonction LCA à la fonction AUS, ou inversement, la consigne de pilotage de l’actionneur de direction assistée peut brusquement varier. Il est donc préférentiellement prévu de filtrer cette variation pour lisser la consigne de pilotage reçue par l’actionneur de direction assistée. Cette opération de filtrage est avantageusement effectuée pendant une durée déterminée.

Un premier filtrage consiste à appliquer un filtre passe-bas, par exemple du premier ordre, aux signaux d’entrée du contrôleur K.

Ici, ce filtre est ainsi appliqué aux entrées suivantes :
- le signal d’angle de braquage mesurée,
- le signal de distance latérale e_you y_lamesurée,
- le signal de courbure de la trajectoire du véhicule-cible 20,
- le signal de la dérivée de la courbure, et
- éventuellement, des signaux relatifs à la voie (largeur…).

On utilise ici un seul filtre passe-bas (avec sa constante de temps qui peut varier) pour basculer de la fonction LCA à la fonction AUS et inversement.

Un second filtrage consiste à assurer un basculement de l’une des première et seconde consignes de pilotage à l’autre de ces consignes de pilotage, afin que la consigne appliquée par l’actionneur de direction assistée varie de manière continue (et non par paliers).

Typiquement, en notant C₀la consigne de pilotage à envoyer à l’actionneur de direction assistée, C₁la première consigne de pilotage (calculée selon la fonction LCA) et C₂la seconde consigne de pilotage (calculée selon la fonction AUS), ce second filtrage pourrait consister à réaliser le calcul suivant :

Le terme α serait alors une variable qui varie continument entre 0 et 1 pendant la durée du filtrage, par exemple de manière affine, à une vitesse qui serait soit constante, soit variable (par exemple en fonction de la vitesse du véhicule-ego 10).

Toutefois, la solution ici employée est un peu différente.

Elle consiste à filtrer les signaux d’entrée au moyen du filtre passe-bas précité, en leur appliquant une constante de temps adaptée.

Cette constante de temps est de préférence adaptative, c’est-à-dire qu’elle peut varier en fonction de paramètres relatifs au véhicule-ego 10 ou au véhicule-cible 20 ou à l’environnement.

Ici, cette constante de temps varie en fonction de la vitesse du véhicule-ego 10. Le filtrage est ainsi réalisé pendant une durée qui s’adapte à la situation.

En pratique, lors d’un passage de la fonction LCA à la fonction AUS, cette durée est choisie pour être au moins égale au temps nécessaire pour que le véhicule-ego 10 atteigne la position que le véhicule-cible 20 avait au moment de ce passage d’une fonction à l’autre. En d’autres termes, le filtrage reste actif au moins tant que la distance entre le véhicule-ego 10 et le point P correspondant à la position du véhicule-cible 20 au moment de l’activation de la fonction AUS est supérieure strictement à zéro. Ici, le filtrage est actif pendant cette durée, puis il diminue progressivement après.

En revanche, lors d’un passage de la fonction AUS à la fonction LCA, cette durée est choisie pour être plus courte. Ici, le filtrage est prévu pour être activé au passage à la fonction LCA puis pour commencer immédiatement à diminuer ensuite, de façon progressive.

A titre d’exemple, on a représenté sur la la variation de cette constante de temps.

Sur cet exemple, la fonction LCA est initialement activée (avant l’instant t₀), puis la fonction AUS est activée à son tour en lieu et place de la fonction LCA à l’instant t₀. Le filtrage s’effectue alors pendant les durées δt1 et δt2. Pendant la durée δt3, la fonction AUS reste activée sans filtrage. La fonction LCA est ensuite réactivée à l’instant t₁, si bien que le filtrage s’effectue pendant la durée δt4. Pendant la durée δt5, la fonction LCA reste activée sans filtrage.

A l’instant t₀et pendant la durée δt1, la constante de temps prend une valeur non nulle. Sa valeur est déterminée en fonction de la vitesse du véhicule-ego 10. En l’espèce, plus la vitesse est élevée, plus cette constante de temps est faible.

Puis, dès que le véhicule-ego 10 atteint la position initiale du véhicule-cible 20, la valeur de la constante de temps est diminuée continument jusqu’à devenir nulle (pendant la durée δt2). Ici, cette diminution est prévue pour suivre une rampe de pente prédéterminée.

Pendant la durée δt3, la fonction AUS reste activée sans aucun filtrage.

Dès que la fonction LCA peut être réactivée, le filtrage est rétabli.

Ainsi, pendant la durée δt4, la constante de temps prend une valeur initialement non nulle. Cette valeur est de préférence déterminée en fonction de la vitesse du véhicule-ego 10. Puis cette valeur de la constante de temps est diminuée continument jusqu’à devenir nulle. Ici encore, cette diminution est prévue pour suivre une rampe de pente prédéterminée.

Enfin, pendant la durée δt5, la fonction LCA reste activée sans aucun filtrage.

La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.

Claims

Procédé de pilotage d’un véhicule automobile (10) circulant sur une voie de circulation (31) d’une route (30), comprenant des étapes de :
- acquisition de premières données relatives à des lignes de bord (33, 35) de ladite voie de circulation (31),
- estimation d’une trajectoire de voie de circulation (39) compte tenue desdites premières données,
- détermination d’une première consigne de pilotage du véhicule automobile (10) au moyen d’un contrôleur (K) et en fonction de ladite trajectoire de voie de circulation (39), et
- pilotage du véhicule automobile (10) par un actionneur de direction,
caractérisé en ce qu’il comporte également, lorsque le véhicule automobile (10) suit un véhicule tiers (20), des étapes de :
- acquisition de secondes données relatives au véhicule tiers (20),
- évaluation d’une trajectoire de véhicule tiers (29) compte tenue desdites secondes données,
- détermination d’une seconde consigne de pilotage du véhicule automobile (10) au moyen dudit contrôleur (K) et en fonction de la trajectoire de véhicule tiers (29), et
- sélection de l’une des première et seconde consignes de pilotage, ledit actionneur de direction étant piloté selon la consigne de pilotage sélectionnée.
Procédé de pilotage selon la revendication 1, dans lequel il est prévu de mesurer et enregistrer des positions successives (Pi) du véhicule tiers (20) et dans lequel, à l’étape d’évaluation, la trajectoire de véhicule tiers (29) est déterminée en fonction desdites positions successives (Pi).
Procédé de pilotage selon la revendication 2, dans lequel il est prévu d’estimer une position au moins du véhicule tiers (20) et dans lequel, à l’étape d’évaluation, la trajectoire de véhicule tiers (29) est déterminée en fonction d’un écart entre la position estimée et l’une des positions successives (Pi) mesurées.
Procédé de pilotage selon la revendication 2 ou 3, dans lequel, les positions successives (Pi) étant mesurées à des pas de temps successifs, lors de la mesure et de l’enregistrement d’une nouvelle position (Pn) du véhicule tiers (20) à un pas de temps courant, une partie au moins desdites positions successives (Pi) déjà enregistrées sont corrigées compte tenu du déplacement du véhicule automobile (10) entre le pas de temps courant et le pas de temps précédant le pas de temps courant.
Procédé de pilotage selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le contrôleur (K) varie en fonction d’un écart latéral entre une trajectoire (19) du véhicule automobile (10) et la trajectoire de véhicule tiers (29), mesuré à une distance (l_a) à l’avant du véhicule automobile (10) qui varie en fonction de la vitesse du véhicule automobile (10).
Procédé de pilotage selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel, lorsqu’à un premier pas de temps, l’une des première et seconde consignes de pilotage est sélectionnée et que, à un second pas de temps succédant au premier pas de temps, l’autre des première et seconde consignes de pilotage est sélectionnée, l’actionneur de direction est piloté en fonction des deux consignes de pilotage pendant une durée (δt2, δt4) déterminée après le second pas de temps.
Procédé de pilotage selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel, lorsqu’à un premier pas de temps, la première consigne de pilotage est sélectionnée et que, à un second pas de temps succédant au premier pas de temps, la seconde consigne de pilotage est sélectionnée, la seconde consigne de pilotage est filtrée pendant une durée (δt1, δt2) qui est au moins égale au temps nécessaire pour que le véhicule automobile (10) parcourt la distance séparant, au moment du second pas de temps, le véhicule automobile (10) du véhicule tiers (20).
Procédé de pilotage selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel il est prévu de déterminer un niveau de fiabilité de ladite première consigne de pilotage et dans lequel la seconde consigne de pilotage est sélectionnée uniquement si ledit niveau de fiabilité est inférieur à un seuil.
Procédé de pilotage selon la revendication 8, dans lequel ledit niveau de fiabilité est calculé en fonction d’au moins une des informations suivantes :
- une qualité de marquage des lignes de bord (33, 35),
- un critère de visibilité de la route (30) par des capteurs d’acquisition des premières données,
- une caractéristique géométrique de la voie de circulation (31),
- une caractéristique dynamique du véhicule automobile (10).
Véhicule automobile (10) comportant :
- des premiers moyens d’acquisition adaptés à acquérir, lorsque le véhicule automobile (10) évolue sur une voie de circulation (31) et est précédé par un véhicule tiers (20), des premières données relatives aux lignes de bord (33, 35) de ladite voie de circulation (31),
- des seconds moyens d’acquisition adaptés à acquérir des secondes données relatives au véhicule tiers (20), et
- un actionneur de direction adapté à piloter le véhicule automobile (10),
caractérisé en ce qu’il comporte en outre un calculateur (11) programmé pour mettre en œuvre un procédé de pilotage conforme à l’une des revendications 1 à 9.