WO2017211836A1 - Procédé et système d'assistance à la conduite pour un véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome - Google Patents

Procédé et système d'assistance à la conduite pour un véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome Download PDF

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Kichun JO
Alexandre GARNAULT
Thomas Heitzmann
Paulo Resende
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Abstract

L'invention concerne l'assistance à la conduite pour un véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome, pour laquelle on détermine une trajectoire qui doit être suivie par ledit véhicule automobile pour arriver à une destination donnée, et on contrôle le véhicule automobile pour qu'il suive cette trajectoire. Conformément à l'invention, on sélectionne au préalable un style de conduite parmi au moins deux styles de conduite (Style_Eco, Style_Comfort, Style_Sport), chacun des deux styles de conduite étant défini à partir d'un même ensemble de paramètres auxquels différents poids (wsafety, wcomfort, wenergy, wtime) sont affectés selon le style de conduite; la trajectoire à suivre est ensuite déterminée en fonction du style de conduite sélectionné.

Description

Procédé et système d'assistance à la conduite pour un véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome
La présente invention concerne de manière générale les véhicules automobiles autonomes, et plus précisément un procédé et un système d'assistance à la conduite pour un véhicule autonome.
Par « autonome », on entend ici un véhicule à fonctionnement complètement automatique, c'est-à-dire ne nécessitant pas d'intervention humaine pour la conduite, ou un véhicule apte à fonctionner selon deux modes, un mode classique manuel et un mode autonome.
L'automatisation de la conduite avance pour répondre à de nombreux enjeux tels que la sécurité, la mobilité, l'éco-conduite, et l'accessibilité pour tous à la conduite.
Les systèmes d'assistance à la conduite pour véhicules autonomes regroupent différentes fonctionnalités, en particulier l'assistance au changement voie ou LCC (initiales anglo-saxonnes mises pour Lane Change Control), la régulation de vitesse ou ACC (initiales anglo-saxonnes mises pour Auto Cruise Control), ou l'arrêt et le redémarrage du véhicule en fonction des conditions de trafic et/ou des signalisations (feux, stop, céder le passage...).
Ils ont ainsi pour fonction générale de définir à tout moment, la trajectoire que doit suivre le véhicule autonome pour arriver à une destination donnée, et permettre par suite de contrôler les organes de contrôle de la direction du véhicule et du système de freinage, pour que cette trajectoire soit effectivement suivie. La trajectoire doit être comprise ici dans sa définition mathématique, c'est-à-dire comme étant l'ensemble des positions successives qui doivent être occupées par le véhicule autonome au cours du temps. Ainsi, les systèmes d'assistance doivent définir non seulement le chemin à emprunter, mais aussi le profil de vitesses à respecter. Pour ce faire, ils utilisent de nombreuses informations sur l'environnement immédiat du véhicule (présence d'obstacles tels que des piétons, de cycles ou autres véhicules motorisés, détection de panneaux de signalisation, configuration routière...), en provenance de divers moyens de détection utilisant des caméras, radars, lidars équipant le véhicule, ainsi que des informations liées au véhicule lui-même, telles que sa vitesse, son accélération, sa position donnée par exemple par un système de navigation type GPS.
A partir de ces différentes informations, un module de planification de trajectoire compris dans le système d'assistance détermine la trajectoire à suivre pour arriver à une destination.
Aujourd'hui, les algorithmes de calcul mis en œuvre par ce type de module de planification privilégient les aspects liés à la sécurité, au détriment d'autres paramètres qu'il serait nécessaire de considérer, comme le confort des passagers, les économies d'énergie, ou la durée du trajet jusqu'à destination.
Il apparaîtrait ainsi très souhaitable, afin de mieux se rapprocher d'un comportement humain, qu'un véhicule autonome puisse affecter plus d'importance à ces autres paramètres selon les situations de roulage rencontrées et/ou les souhaits d'un occupant du véhicule.
En outre, dans certaines situations, des conducteurs habitués à une conduite sportive vont considérer que les trajectoires planifiées par les systèmes existant ne correspondent pas à ce qu'ils auraient effectué eux- mêmes, ce qui peut leur donner une impression globale d'insécurité, ou de défiance par rapport au système.
Par ailleurs, il existe des situations de conduites, telles que la circulation en ville avec de fortes densités de trafic, pour lesquelles les planifications de trajectoires telles qu'elles existent à l'heure actuelle ne sont pas optimisées.
Un mode de conduite plus agressif, avec une prise de risque plus élevée, peut être notamment nécessaire dans certaines situations très complexes (typiquement pour pénétrer ou sortir d'un rond-point sur lequel le trafic est très dense), pour éviter des cas où le véhicule automobile resterait bloqué sur place.
La présente invention a pour but de pallier les limitations des systèmes d'assistance à la conduite d'un véhicule automobile autonome jusqu'ici proposés.
Pour ce faire, l'invention a pour objet un procédé d'assistance à la conduite pour un véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome, le procédé comportant une étape de détermination d'une trajectoire qui doit être suivie par ledit véhicule automobile pour arriver à une destination donnée, et une étape de contrôle du véhicule automobile pour qu'il suive cette trajectoire, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape préalable de sélection d'un style de conduite parmi au moins deux styles de conduite, chacun des deux styles de conduite étant défini à partir d'un même ensemble de paramètres auxquels différents poids sont affectés selon le style de conduite, et en ce que la trajectoire à suivre est déterminée en fonction du style de conduite sélectionné.
Selon d'autres aspects possibles du procédé, pris de façon isolée ou en combinaison :
- l'ensemble de paramètres comprend de préférence un premier paramètre relatif à la sécurité, un deuxième paramètre relatif au confort des passagers du véhicule automobile, un troisième paramètre lié à la consommation en énergie du véhicule automobile et un quatrième paramètre lié à une durée nécessaire pour que le véhicule automobile arrive à ladite destination ;
- lesdits au moins deux styles de conduite comprennent un style de conduite dite sportive, pour lequel le plus grand poids est affecté au quatrième paramètre lié à la durée nécessaire pour que le véhicule automobile arrive à ladite destination ;
- pour le style de conduite dite sportive, des poids de même valeur sont de préférence affectés aux premier, deuxième et troisième paramètres ;
- lesdits au moins deux styles de conduite ; comprennent un style de conduite dite normale ou de confort, pour lequel le plus grand poids est affecté au deuxième paramètre relatif au confort des passagers du véhicule automobile ;
- pour le style de conduite dite normale ou de confort, des poids faibles de même valeur sont de préférence affectés aux troisième et quatrième paramètres ;
- pour le style de conduite dite normale ou de confort, un poids intermédiaire est affecté au premier paramètre. - lesdits au moins deux styles de conduites comprennent un style de conduite dite économique, pour lequel le plus grand poids est affecté au troisième paramètre lié à la consommation en énergie du véhicule automobile ;
- pour le style de conduite dite économique, des poids faibles de même valeur sont affectés de préférence aux deuxième et quatrième paramètres.
- pour le style de conduite dite économique, un poids intermédiaire est affecté au premier paramètre.
- l'étape préalable de sélection comprend avantageusement une étape de sélection manuelle par un passager du véhicule ;
- l'étape préalable de sélection peut comprendre une étape de sélection automatique.
L'invention a également pour objet un système d'assistance à la conduite pour un véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome, comportant un module de planification d'une trajectoire qui doit être suivie par ledit véhicule automobile pour arriver à une destination donnée, et des moyens de contrôle du véhicule automobile pour qu'il suive cette trajectoire, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de sélection d'un style de conduite parmi au moins deux styles de conduite, chacun des deux styles de conduite étant défini à partir d'un même ensemble de paramètres auxquels différents poids sont affectés selon le style de conduite, et en ce que le module de planification est apte à déterminer la trajectoire à suivre en fonction du style de conduite sélectionné.
L'invention et les différents avantages qu'elle procure seront mieux compris au vu de la description suivante, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 représente, sous forme de synoptique simplifié, une architecture générale possible d'un système d'assistance équipant un véhicule autonome et susceptible d'implém enter le procédé selon l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement un principe possible de la sélection manuelle ou automatique d'un style de conduite parmi trois styles de conduite possibles ;
- la figure 3 représente schématiquement le principe d'affectation de poids pour un ensemble comportant quatre paramètres utilisés pour définir chaque style de conduite;
- la figure 4 montre un exemple des poids affectés aux différents paramètres en fonction du style de conduite sélectionné. Dans la suite de la description, et à moins qu'il n'en soit disposé autrement, les éléments communs à l'ensemble des figures portent les mêmes références.
La figure 1 illustre de façon simplifiée un véhicule autonome 1 équipé d'un système embarqué d'assistance à la conduite comportant un module 2 de planification de la trajectoire à suivre par le véhicule automobile 1. Dans l'exemple non limitatif représenté sur cette figure, le système coopère classiquement avec d'autres éléments présents sur le véhicule 1, notamment, un ensemble de capteurs (caméras, radars, lidars...), regroupés schématiquement sur la figure 1 sous la référence 3, bien que situés dans la réalité à différents endroits sur le véhicule 1 de façon à permettre la surveillance de différentes zones dans l'environnement proche 4 entourant le véhicule automobile 1, en vue notamment de détecter la présence d'obstacles tels que des piétons, de cycles ou autres véhicules motorisés, la nature des panneaux de signalisation, la configuration routière, en particulier le type de route....
Le système d'assistance utilise en outre classiquement les informations liées au véhicule 1 lui-même, telles que sa vitesse, son accélération, sa position sur une carte. Ces informations sont issues de différents capteurs et d'un système de navigation type GPS, globalement regroupés par souci de simplification, sous la référence 5 sur la figure 1.
Le système d'assistance coopère enfin avec un système de contrôle de la colonne de direction du véhicule et un système de freinage, globalement représenté par la référence 6. En particulier, le véhicule automobile 1 est contrôlé de façon classique pour suivre la trajectoire T déterminée par le module 2 de planification de trajectoire.
Conformément à l'invention, le système d'assistance est en outre apte à permettre une sélection d'un style de conduite parmi au moins deux styles de conduite, chacun des deux styles de conduite étant défini à partir d'un même ensemble de paramètres auxquels différents poids sont affectés selon le style de conduite, et le module 2 de planification détermine par suite la trajectoire à suivre en fonction du style de conduite sélectionné. Sur la figure 1, la référence 20 représente un sous-module plus précisément en charge de contrôler et gérer les différents paramètres et les poids d'affectation en fonction des styles de conduite, et la référence 21 représente un sous-module plus précisément en charge d'optimiser et planifier la trajectoire T à suivre.
Un exemple de sélection des styles de conduite et d'affectation des poids à différents paramètres va à présent être décrit en référence aux figures 2 à 4 dans le cas non limitatif où trois styles de conduite ont été prédéfinis.
En particulier, on définit dans la suite un style de conduite dite normale ou de confort Style_comfort, un style de conduite dite sportive Style_sport, et un style de conduite dite économique, Style_E∞-
Chacun des styles de conduite définis utilise le même ensemble de paramètres, comprenant de préférence :
- un premier paramètre, noté fSafety sur la figure 3, relatif à la sécurité ;
- un deuxième paramètre, noté fCOmfort sur la figure 3, relatif au confort des passagers du véhicule automobile 1 ;
- un troisième paramètre, noté fenergy sur la figure 3, lié à la consommation en énergie du véhicule automobile 1 ; et
- un quatrième paramètre, noté ftime sur la figure 3, lié à une durée nécessaire pour que le véhicule automobile 1 arrive à ladite destination.
Comme visible sur la figure 3, le premier paramètre fsafety est déterminé à partir de plusieurs informations telles que les informations Pi à P3 fournies directement ou indirectement par les éléments regroupés sous les références 3 et 5 de la figure 1. Ces informations comprennent notamment la vitesse courante du véhicule automobile 1, une durée TTC (initiales anglo- saxonnes mises pour Time To Collision) correspondant au temps qui s'écoulerait jusqu'à une collision entre le véhicule automobile 1 et tout obstacle détecté, une distance à parcourir jusqu'à une éventuelle collision, ou toute autre information importante pour juger qu'un contrôle de trajectoire peut être fait en toute sécurité par rapport à l'environnement, c'est-à-dire sans provoquer d'accidents et en respectant le code de la route.
Le deuxième paramètre fcomtort est déterminé à partir de plusieurs informations telles que les informations P4 à fournies directement ou indirectement par les éléments regroupés sous les références 3 et 5 de la figure 1. Ces informations comprennent notamment l'accélération courante du véhicule automobile 1, un angle de braquage de la colonne de direction, le type de route, ou tout autre information importante pour juger qu'un contrôle de trajectoire peut être fait sans que les occupants du véhicule automobile n'en ressentent des désagréments (freinages, accélérations longitudinales ou latérales trop brutaux, trop rapprochés par exemple).
Le troisième paramètre fenergy est déterminé à partir de plusieurs informations telles que les informations P7 à Pg fournies directement ou indirectement par les éléments regroupés sous les références 3 et 5 de la figure 1. Ces informations comprennent notamment le régime du moteur utilisé par véhicule automobile 1, le rapport de vitesse courant du véhicule automobile 1, la température extérieure, la température du moteur, ou tout autre information importante pour juger qu'un contrôle de trajectoire peut être fait en réduisant au maximum la consom mation d'énergie.
Enfin, le quatrième paramètre ftime est déterminé à partir de plusieurs informations telles que les informations P-|0 à P-|2 fournies directement ou indirectement par les éléments regroupés sous les références 3 et 5 de la figure 1. Ces informations comprennent notamment la distance restant jusqu'à la destination, les conditions de trafic, la vitesse courante du véhicule automobile, ou tout autre information importante pour juger qu'un contrôle de trajectoire peut être fait en réduisant au maximum la durée nécessaire pour atteindre cette destination. Des poids compris entre 0 et 1 sont ensuite affectés aux différents paramètres. Ainsi :
- le poids noté wsafety sur la figure 3 correspond au poids affecté au premier paramètre f safety ;
- le poids noté wCOmfort sur la figure 3 correspond au poids affecté au deuxième paramètre fcomtort;
- le poids noté wenergy sur la figure 3 correspond au poids affecté au troisième paramètre fenergy ; et
- le poids noté wtime sur la figure 3 correspond au poids affecté au quatrième paramètre ftime-
Comme cela a été indiqué précédemment, et conformément à l'invention, des poids différents sont affectés aux quatre paramètres ci-dessus, en fonction du style de conduite.
La figure 4 illustre à titre d'exemple une stratégie possible d'affectation des poids pour les trois styles de conduite Style_Eco, Style_comtort, Style_sport)- Sur cette figure, la taille des cercles noirs est proportionnelle à l'importance donnée à chacun des paramètres f safety, fcomtort, fenergy, ftime, et représente donc la valeur donnée aux différents poids wsafety, wCOmfort, wenergy! wtime- Ainsi, pour le style de conduite dite sportive Style_sport, le plus grand poids wtime est affecté au quatrième paramètre ftime lié à la durée nécessaire pour que le véhicule automobile 1 arrive à ladite destination. Pour les autres paramètres, on peut par exemple opter pour avoir des poids wsafety, wCOmfort, wenergy de même valeur affectés aux premier, deuxième et troisième paramètres.
De façon similaire, pour le style de conduite dite normale ou de confort Style_comtort, le plus grand poids wCOmfort est affecté au deuxième paramètre fcomtort relatif au confort des passagers du véhicule automobile 1. Des poids plus faibles sont affectés aux autres paramètres. On peut par exemple, comme illustré sur la figure 4, choisir d'affecter des poids faibles wenergy et wtime de même valeur aux troisième et quatrième paramètres, alors qu'un poids Wsafety de valeur intermédiaire est affecté au premier paramètre.
De même, pour le style dite économique Style_Eco, le plus grand poids wenergy est affecté au troisième paramètre fenergy lié à la consommation en énergie du véhicule automobile 1. Des poids plus faibles sont affectés aux autres paramètres. On peut par exemple, comme illustré sur la figure 4, choisir d'affecter des poids wCOmfort et wtime les plus faibles et de même valeur aux deuxième et quatrième paramètres, alors qu'un poids wsafety de valeur intermédiaire est affecté au premier paramètre.
Une fois qu'un des styles de conduite a été sélectionné, le sous-module
21 va pouvoir optimiser et planifier la trajectoire T à suivre, cette trajectoire étant représentative du style de conduite voulu. Par exemple, si le style de conduite sportive est choisi, ceci se reflétera dans la trajectoire T planifiée, en particulier par des manœuvres automatiques plus audacieuses (dépassements, redémarrage à une intersection, passage entre deux obstacles...) que si un autre style de conduite avait été sélectionné, ceci afin de réduire au maximum le temps de parcours.
La sélection proprement dite du style de conduite est de préférence faite manuellement par un occupant du véhicule, par exemple en actionnant un organe 7 spécifique (figure 2) prévu dans l'habitacle du véhicule automobile 1. Sur cette figure, on voit que l'occupant peut ainsi décider de sélectionner n'importe lequel des trois styles de conduite Style_Eco, Style_comfort, Style sport proposés. De façon avantageuse, on peut également donner la possibilité à l'occupant de sélectionner un mode automatique qui donne entièrement le contrôle au module de planification de trajectoire 2, et plus précisément d'un organe 22 de sélection automatique du sous module 20. Dans ce cas, l'organe 22 va lui-même choisir le style de conduite qui s'adapte le mieux à la configuration du moment, en utilisant les différentes informations issus des ensembles de capteurs 3 et 5.
Différentes stratégies de sélection automatique peuvent être envisagées. A titre d'exemple, le module de planification 2 pourra avantageusement opter pour le style de conduite sportive si : - une mise à jour de la durée du trajet a augmenté par rapport à une estimation initiale ; et/ou
- des conditions de trafic denses sont détectées ; et/ou
- le véhicule 1 est dans une zone géographique connue pour des trafics généralement denses (par exemple un rond-point dans une grande ville) ; et/ou
- le véhicule automobile 1 s'est arrêté pendant son parcours, au- delà d'une certaine durée.
Le module de planification 2 pourra en revanche basculer sur le style de conduite économique si le véhicule automobile 1 est en train de rouler sur une autoroute avec peu de trafic, et/ou si le niveau de carburant (ou le niveau de batterie pour un véhicule électrique) devient inférieur à un seuil déterminé.
Le style de conduite dit normal ou de confort sera quant à lui tout indiqué sur un parcours en ville nécessitant de fréquents arrêts et redémarrage, ou sur des routes répertoriées comme étant sinueuses.
L'invention a été détaillée avec la possibilité de choisir entre trois styles de conduite, le principe étant néanmoins applicable dès lors que deux styles de conduite sont à disposition.
Les styles de conduites à disposition peuvent être prédéterminés en usine. On peut également prévoir que l'occupant définisse par lui-même un ou plusieurs styles de conduite qui lui correspondent le mieux. Enfin, on peut prévoir qu'au moins un style de conduite soit défini en utilisant des informations issues d'un DMS (initiales anglo-saxonnes mises pour Driver Monitoring System) équipant également le véhicule automobile 1, et des algorithme d'apprentissage permettant de définir le style de conduite qui correspond le mieux à l'utilisateur du véhicule.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé d'assistance à la conduite pour un véhicule automobile (1) en mode de fonctionnement autonome, le procédé comportant une étape de détermination d'une trajectoire qui doit être suivie par ledit véhicule automobile pour arriver à une destination donnée, et une étape de contrôle du véhicule automobile (1) pour qu'il suive cette trajectoire, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape préalable de sélection d'un style de conduite parmi au moins deux styles de conduite (Style_E∞, Style_comfort, Style sport) , chacun des deux styles de conduite étant défini à partir d'un même ensemble de paramètres (fsafety, f∞mfort, fenergy, ftime) auxquels différents poids (Wsafety, Wcomfort, Wenergy! Wtime) Sont affectés selon le style de conduite, et en ce que la trajectoire à suivre est déterminée en fonction du style de conduite sélectionné.
Procédé d'assistance à la conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de paramètres comprend un premier paramètre (fsafety) relatif à la sécurité, un deuxième paramètre (f∞mfort) relatif au confort des passagers du véhicule automobile (1), un troisième paramètre (fenergy) lié à la consommation en énergie du véhicule automobile (1) et un quatrième paramètre (ftime) lié à une durée nécessaire pour que le véhicule automobile (1) arrive à ladite destination.
Procédé d'assistance à la conduite selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits au moins deux styles de conduite comprennent un style de conduite dite sportive (Style sport), pour lequel le plus grand poids est affecté au quatrième paramètre (ftime) lié à la durée nécessaire pour que le véhicule automobile (1) arrive à ladite destination.
Procédé d'assistance à la conduite selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour le style de conduite dite sportive (Style sport), des poids de même valeur sont affectés aux premier, deuxième et troisième paramètres.
5. Procédé d'assistance à la conduite selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que lesdits au moins deux styles de conduite comprennent un style de conduite dite normale ou de confort (Style_comfort), pour lequel le plus grand poids est affecté au deuxième paramètre (f∞mfort) relatif au confort des passagers du véhicule automobile (1).
6. Procédé d'assistance à la conduite selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour le style de conduite dite normale ou de confort (Style_comfort), des poids faibles de même valeur sont affectés aux troisième et quatrième paramètres.
7. Procédé d'assistance à la conduite selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour le style de conduite dite normale ou de confort (Style_comfort), un poids intermédiaire est affecté au premier paramètre.
8. Procédé d'assistance à la conduite selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que lesdits au moins deux styles de conduite comprennent un style de conduite dite économique (Style_Eco), pour lequel le plus grand poids est affecté au troisième paramètre (fenergy) lié à la consommation en énergie du véhicule automobile (1 ).
9. Procédé d'assistance à la conduite selon la revendication 8, caractérisé en ce que, pour le style de conduite dite économique (Style_Eco), des poids faibles de même valeur sont affectés aux deuxième et quatrième paramètres.
10. Procédé d'assistance à la conduite selon la revendication 9, caractérisé en ce que, pour le style de conduite dite économique (Style_E∞), un poids intermédiaire est affecté au premier paramètre.
11. Procédé d'assistance à la conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'étape préalable de sélection comprend une étape de sélection manuelle par un passager du véhicule.
12. Procédé d'assistance à la conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'étape préalable de sélection comprend une étape de sélection automatique.
13. Système d'assistance à la conduite pour un véhicule automobile (1) en mode de fonctionnement autonome, comportant un module (2) de planification d'une trajectoire qui doit être suivie par ledit véhicule automobile pour arriver à une destination donnée, et des moyens (6) de contrôle du véhicule automobile (1) pour qu'il suive cette trajectoire, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (7, 20) de sélection d'un style de conduite parmi au moins deux styles de conduite (Style_E∞, Style comfort, Style sport) , chacun des deux styles de conduite étant défini à partir d'un même ensemble de paramètres (fsafety, f∞mfort, fenergy, ftime) auxquels différents poids (Wsafety, Wcomfort, wenergy! wtime) sont affectés selon le style de conduite, et en ce que le module (2) de planification est apte à déterminer la trajectoire à suivre en fonction du style de conduite sélectionné.
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