WO2020120484A1 - Procédé et système de controle de conduite préventive - Google Patents

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WO2020120484A1
WO2020120484A1 PCT/EP2019/084450 EP2019084450W WO2020120484A1 WO 2020120484 A1 WO2020120484 A1 WO 2020120484A1 EP 2019084450 W EP2019084450 W EP 2019084450W WO 2020120484 A1 WO2020120484 A1 WO 2020120484A1
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vehicle
turn
track
computer
guiding
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PCT/EP2019/084450
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Vicente MILANES
David GONZALEZ BAUTISTA
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Renault S.A.S
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    • B60W2556/45—External transmission of data to or from the vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method for guiding an autonomous vehicle.
  • the invention also relates to a system for guiding a vehicle capable of implementing said method and a motor vehicle comprising such a guidance system.
  • the invention also relates to a computer program implementing such a method.
  • the invention also relates to a recording medium on which such a program is recorded.
  • the invention finally relates to a signal from a data carrier carrying such a program.
  • the guidance procedures for an autonomous vehicle work, for example, thanks to the markings on the ground.
  • the vehicle uses cameras or infrared cameras, the vehicle detects the lane mark lines and determines a path to follow to stay in the middle of the lane between the two lane lines.
  • This type of guidance system is the simplest to implement but has drawbacks. By staying in the middle of the lane, especially in a bend, the vehicle does not take advantage of the full width of the lane to save time, optimize grip, gain comfort for the user in the vehicle or to reduce the tire wear.
  • Document US9,919,708B2 disclosing a guidance system comprising several driving modes including a sport mode.
  • Each driving mode guides the vehicle differently according to different adjustable preferences such as more or less sudden turns, the aggressiveness of the acceleration or deceleration, the speed, the frequency of lane change or the distance with the preceding vehicle.
  • a interface allows the user to select one of these driving modes.
  • this system does not make it possible to optimize the trajectory of the vehicle in a turn, it seems in particular to ignore safety constraints, especially in its sport mode.
  • the object of the invention is to provide a guidance system and a method for guiding an autonomous vehicle overcoming the above drawbacks and improving the guidance systems and methods known from the prior art.
  • the invention makes it possible to produce a system and a method which are simple, reliable and which make it possible to optimize the trajectory of a vehicle in a turn, taking particular account of safety constraints.
  • the present invention relates to a method for guiding an autonomous vehicle on a lane, characterized in that the method comprises, when detecting an entry to a turn, a first step of guiding the vehicle towards an external part of the lane . In one embodiment, the method comprises, when an exit from the turn is detected, a second step of guiding the vehicle towards an interior part of the lane.
  • the method comprises, at the end of the turn, a third step of guiding the vehicle towards a center line of the track.
  • the method comprises a step of detecting a curvature of the lane and, if a curvature is detected, a step of determining a turn entry or a turn exit. In one embodiment, the method comprises a step of guiding the vehicle along the center line of the track when the vehicle does not detect a curvature of the track.
  • the step of guiding towards the outside of the lane when a turn entry is detected comprises the following substeps: the use of a sensor to detect a turn entry; and generating and issuing a command to a steering device for steering the vehicle wheels to guide the vehicle towards the outside of the lane, in particular before the turn.
  • the step of guiding towards the inner part of the lane when a corner exit is detected comprises the following substeps: the use of a sensor to detect a corner exit; and generating and issuing a command to a steering wheel steering device for guiding the vehicle from the outside of the lane to the inside of the lane during the turn.
  • the invention also relates to a system for guiding an autonomous vehicle, the system comprising hardware and / or software elements implementing the method according to the invention, in particular hardware and / or software elements designed to implement the method according to the invention, and / or the system comprising means for implementing the steps of the method according to the invention.
  • the invention also relates to a vehicle comprising a guidance system according to the invention.
  • the invention also relates to a computer program product comprising program code instructions recorded on a computer-readable medium for implementing the steps of the method according to the invention when said program is running on a computer or a computer program product downloadable from a communication network and / or recorded on a data medium readable by a computer and / or executable by a computer, comprising instructions which, when the program is executed by the computer, lead that to implement the steps of the method according to the invention.
  • the invention also relates to a data storage medium, readable by a computer, on which a computer program is recorded comprising code instructions for implementing the method according to the invention or a recording medium computer-readable comprising instructions which, when executed by a computer, lead the latter to implement the steps of the method according to the invention.
  • the invention finally relates to a signal from a data carrier carrying the computer program product according to the invention.
  • Figure 1 shows a schematic view of a vehicle comprising a guidance system according to an embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows a schematic view of the trajectory of a vehicle in a turn according to an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 3 represents a flowchart of an embodiment of a guidance method according to the invention.
  • Figure 4 is a graph representing the curvature of the trajectory of a vehicle as a function of time when the vehicle follows, according to the prior art, the center line of the lane in a turn.
  • FIG. 5 is a graph representing the curvature of the trajectory of a vehicle as a function of time, when the vehicle is equipped with a guidance system according to an embodiment of the invention, the vehicle following the same turn .
  • guidance is meant an operation allowing the control of the direction of the vehicle, ensuring the vehicle a predetermined or calculated trajectory.
  • Autonomous vehicle means a vehicle equipped with a steering or automatic piloting system capable of driving by changing direction without the intervention of a driver or user. This term can cover a fully autonomous vehicle and / or a so-called “semi-autonomous" vehicle with different driving assistance systems.
  • “Lane” means the subdivision of a road allowing the circulation of a line of vehicles in one direction of traffic and on which vehicles can move, in a limited way, in width.
  • the track is delimited laterally by two lateral lines, which can be the lines of marking on the ground or imaginary lines corresponding to the limits of the track.
  • center line of the track is meant here an imaginary line in the middle of the track, equidistant from the lateral lines of said track.
  • Line median may have a thickness less than or equal to 20 cm, preferably less than or equal to 10 cm.
  • outside part of the lane means the part of the lane located between the center line of the lane and the lateral line of the lane having the least curvature in the turn.
  • curvature of a line designates the inverse of the radius of curvature (in meters) of this line, it is therefore expressed in nr 1 .
  • the larger the radius of curvature the smaller the curvature.
  • interior part of the lane means the part of the lane between the center line of the lane and the side line of the lane with the greatest curvature in the turn.
  • the outer part and the inner part of the track do not include the center line of the track.
  • Entrance to the bend means the location of the lane where the center line of the lane passes from a straight or substantially straight direction to a curved direction in the direction of travel of the lane, in particular the place where the curvature of the center line of the track becomes greater than for example 0.0025 nr 1 .
  • exit from the bend is meant the place of the lane where the center line of the lane passes from a curved direction to a straight or substantially straight direction in the direction of travel of the lane, in particular the place where the curvature of the center line of the track becomes less than for example 0.0025 nr 1 .
  • the vehicle 1 can be a motor vehicle such as a car, a truck or a two-wheeled vehicle.
  • the vehicle 1 comprises a guidance system 100 according to an embodiment of the invention.
  • the guidance system 100 includes various sensors 105, 106, 107 enabling it to provide the information necessary for guiding the vehicle 1.
  • the term “guidance system” also means an autonomous steering system for a motor vehicle, that is to say a system making it possible to control changes in direction of the vehicle without the intervention of a user.
  • the guidance system 100 comprises speed and direction sensors 107.
  • These speed and direction sensors 107 are able to measure and transmit the speed of the vehicle 1 and the steering angle of the steered wheels.
  • These vehicle speed and direction sensors can include a vehicle angular speed sensor 1.
  • the guidance system 100 also includes a vehicle orientation and reference path sensor 106.
  • the orientation sensor 106 may comprise a camera capable of detecting the lines of marking on the ground of the track and of deducing therefrom the position and the relative orientation of the vehicle with respect to the track or with respect to the lines of marking on the ground of the way.
  • the reference trajectory sensor can include a camera and a computer capable of determining a polynomial describing the shape of the lane marking lines.
  • the guidance system 100 further comprises at least one guidance module such as modules 101 and 102, connected to the various sensors and able to generate a trajectory of the vehicle and / or to transmit commands to an orientation device 104 for the steering wheels of the vehicle 1.
  • at least one guidance module such as modules 101 and 102, connected to the various sensors and able to generate a trajectory of the vehicle and / or to transmit commands to an orientation device 104 for the steering wheels of the vehicle 1.
  • the guidance system 100 includes a nominal guidance module 101.
  • the nominal guide module 101 is capable of generating a trajectory so as to follow the center line 5 of the track.
  • the nominal guide module 101 is connected to the speed and direction sensors 107 of the vehicle and to the orientation sensor 106 of the vehicle, that is to say that it uses data from these sensors to generate trajectory data. nominal.
  • the nominal guide module 101 makes it possible to generate a direction command for the vehicle that the vehicle 1 should execute in order to follow the nominal trajectory.
  • the nominal trajectory is a trajectory along a center line 5 of a track 6.
  • the guidance system 100 further comprises a sensor 105 capable of determining the curvature of the track.
  • Said sensor 105 is preferably capable of determining the curvature of the track 6 at the position point of the vehicle 1 or at the place where the vehicle is located and / or of determining the curvature of the track 6 at a point situated at a predetermined distance forward of the vehicle.
  • Said track curvature sensor 105 preferably comprises a front camera.
  • Said front camera is arranged towards the front of the vehicle 1.
  • Said front camera records images comprising at least one representation of at least one lateral line of the track and deduces therefrom the angle of curvature of said lateral line over a predetermined distance.
  • the camera is capable of detecting a curvature of the track at the position of the vehicle and / or over a distance of up to 100m in front of the vehicle.
  • the guidance system 100 comprises a turn detection module 102.
  • the turn detection module 102 is preferably configured to receive data from said sensor 105 capable of determining the curvature of the track.
  • the corner detection module 102 is configured to, from its data, detect the entry of corner 204 and / or the exit of corner 210.
  • the corner detection module 102 is also configured to calculate the distance between the vehicle 1 and the entry to turn 204 and / or the exit from turn 210.
  • the system 100 further comprises a predictive guidance module 103.
  • the predictive guidance module 103 is able to generate a path 2 to be followed by the vehicle as a function of the information that the module 103 receives.
  • the predictive guidance module 103 is connected to the various modules 101, 102.
  • the predictive guidance module 103 generates a direction command that the vehicle 1 must execute to follow a trajectory 2 that it has generated.
  • the predictive guidance module 103 can thus include a computer 109 connected to a data recording medium 108.
  • the data recording medium 108 includes instructions to be executed by the computer 109 to generate said direction command.
  • the guidance system 100 comprises an orientation device 104 for the steering wheels of the vehicle 1.
  • the orientation device 104 comprises means for controlling the orientation of the wheels of the vehicle.
  • the orientation device 104 is capable of controlling the direction of the vehicle as a function of the commands it receives from the predictive guidance module 102 and / or from the nominal guidance module 101.
  • the orientation device comprises an actuator, in particular an actuator electric.
  • the actuator is capable of acting on the direction of the vehicle, in particular is capable of making turn a vehicle steering column.
  • the actuator is controlled by signals from modules 101 and 103.
  • the system 100 can alternate between the use of the nominal guidance module 101 and the use of the predictive guidance module 103.
  • the guidance system 100 comprises a user interface (not shown) allowing the user to select which module to use.
  • the invention also relates to a method 200 for guiding an autonomous vehicle on a track.
  • the method 200 can also consist of a method of operating a steering and / or guiding system 100 autonomous for a motor vehicle 1 described above.
  • FIG. 3 An embodiment of the guiding method 200 of an autonomous vehicle 1 or of the operating method of an autonomous steering system is described below with reference to FIG. 3. This embodiment is described in the case illustrated in FIG. 2 where the vehicle 1 is traveling on a track 6 having a straight portion before a turn, then the turn itself, and finally a straight portion after the turn.
  • Lane 6 includes a corner entry 7 and a corner exit 8.
  • Track 6 comprises an interior lateral line 4 materialized by a continuous marking in the present example and an exterior lateral line 3 materialized by a discontinuous marking in the present example, making it possible to determine an imaginary center line 5 of the track 6.
  • the trajectory 2 of vehicle 1 according to an embodiment of method 200 on said track 6 is illustrated in dotted lines.
  • a first step 201 the vehicle 1 is on a straight or rectilinear portion.
  • the vehicle 1 then follows a rectilinear trajectory or follows a trajectory on the center line 5 of the track 6.
  • a second step 202 the entry 7 of a turn is detected.
  • the entry 7 of the turn can be detected by the sensor 105 capable of determining the curvature of the track such as a camera or the turn detection module 102.
  • the turn detection module 102 receives the data from said sensor
  • the module 102 like a camera and calculates the curvature of a visible line of the track over a range in front of the vehicle.
  • the module 102 detects the place where said line passes from a zero or substantially zero curvature (rectilinear line) to a positive or negative curvature and registers this place as the entry 7 of the turn.
  • a third step 203 the vehicle 1 is always on the straight road portion before the entry 7 of the turn, the vehicle 1 is guided on an outside part of the lane, between the outside lateral line 3 and the center line 5, in particular, the vehicle is guided so that its center of gravity is positioned on the outside of the track. In particular, the vehicle 1 is guided so that it is no longer centered on the center line 5. In other words, the vehicle 1 is brought closer to the lateral line 3 of the track 6 having the least curvature.
  • the method 200 comprises, before entering the turn 7, a step of guiding the vehicle 1 along a trajectory whose curvature is less than that of the center line 5 or whose sign of curvature (positive or negative) is opposite to the sign of the curvature of the center line 5 of the lane at the entrance to the turn 7 and in the turn.
  • the vehicle 1 thus arrives at the entrance 7 to the turn while being disposed on the outer part of the track 6.
  • the vehicle 1 initiates the turn along a trajectory 2 having an average curvature less than the curvature of the center line 5.
  • the exit 8 from the turn is detected in front of the vehicle 1, for example 30m in front of the vehicle 1.
  • the detection of the exit 8 of the turn is similar to the detection of the entry 7 of the turn.
  • the turn detection module 102 determines the exit 8 of the turn as the place where the curvature of a visible line of the lane changes from a positive or negative curvature to a zero or substantially zero curvature (straight line).
  • the fourth step 204 may not be executed if the detection of the exit 8 from the turn takes place sufficiently early, in particular before the vehicle 1 reaches the entry 7 for the turn.
  • the guide system 100 increases the angle of the orientation of the steered wheels so as to increase the curvature of the path 2 of the vehicle 1.
  • the curvature of the trajectory of the vehicle is increased so that said curvature is greater than the curvature of the midline 5.
  • said curvature is for example 1, 3 times greater than the curvature of the center line 5.
  • the method comprises a step of guiding the vehicle 1 along a path 2 whose curvature is greater than the curvature of the center line 5 of the track 6.
  • the vehicle 1 thus crosses the center line 5 and is guided on the inner part of the track 6, that is to say between the inner side line 4 and the center line 5.
  • the method 200 comprises a step of guiding vehicle 1 on the inner part of the lane when an exit 8 from a turn is detected, in particular the vehicle is guided so that its center of gravity is positioned on the inner part of the lane. In other words, the vehicle is brought closer to the lateral line of the track having the greatest curvature.
  • the method 200 comprises a sixth step of guiding 206 of the vehicle 1 along a trajectory 2 whose curvature decreases.
  • the curvature of the path 2 decreases so that the vehicle "cuts" the turn in passing near the inner lateral line 4 of the track and then approaching the center line 5 again.
  • the method 200 comprises a step of guiding the vehicle 1 along a trajectory whose curvature is less than the curvature of the center line 5 of the channel 6.
  • said curvature is 0.85 times less than the curvature of the center line 5.
  • the method 200 may include a seventh step 207 of following the center line 5 by the vehicle 1.
  • the actuator is controlled to produce the desired changes in direction of the vehicle and corresponding to the logic described above.
  • This trajectory optimizes the grip of the vehicle during the turn.
  • the process includes
  • the guidance system 100 is configured to execute the guidance method according to the present invention.
  • the predictive guidance module 103 is configured to transmit to the orientation device 104 of the steered wheels commands to execute the method 200 according to the present invention.
  • the guidance system 100 comprises elements 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 hardware and / or software implementing or governing a method of guiding an autonomous vehicle.
  • the guidance system 100 includes the hardware elements 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 and / or software enabling the steps of the guidance process to be implemented. These different elements can include software modules.
  • the data recording medium 108 comprises a computer program comprising program code instructions for implementing the method according to the invention or comprises instructions which, when executed by a computer or the computer 109, lead the latter to implement the steps of the method 200 according to the invention.
  • a vehicle is rolled comprising a guidance system designed so that the vehicle follows, according to the prior art, the center line 5 of the lane during a turn.
  • the vehicle is made to travel at a constant speed on a portion of road comprising a straight portion then a turn.
  • the curvature of the trajectory of the vehicle as a function of time is noted during driving (FIG. 4).
  • Figure 4 shows that at around 108 seconds the trajectory begins to change to follow the center line 5 of the turn.
  • a vehicle 1 comprising a guidance system 100 according to an embodiment of the present invention is driven at the same speed as during the first test and on the same portion of road.
  • a difference can be observed when the exit 8 of the turn is detected by the front camera of the vehicle.
  • a peak in the curvature of the trajectory can be observed around 1 15 seconds, indicating that the exit 8 of the turn has just been detected by the turn detection module 102, causing the trajectory to change to search for the interior of the lane rather that outside the track.

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Abstract

L'invention concerne un guidage d'un véhicule (1) autonome sur une voie (6), caractérisé en ce que le procédé comprend, lorsqu'on détecte une entrée (7) d'un virage, une première étape de guidage du véhicule (1) vers une partie extérieure de la voie (6). L'invention concerne également un système de guidage pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention et un véhicule comprenant un tel système. L'invention concerne enfin un produit programme d'ordinateur et un support de données comprenant un tel programme.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE CONTROLE DE CONDUITE PRÉVENTIVE
L’invention concerne un procédé de guidage d’un véhicule autonome. L’invention porte aussi sur un système de guidage d’un véhicule apte à mettre en oeuvre ledit procédé et un véhicule automobile comprenant un tel système de guidage. L’invention porte également sur un programme d’ordinateur mettant en oeuvre un tel procédé. L’invention porte encore sur un support d’enregistrement sur lequel est enregistré un tel programme. L’invention porte enfin sur un signal d’un support de données portant un tel programme.
Les procédés de guidages d’un véhicule autonome fonctionnent par exemple grâce aux marquages au sol. À l’aide de caméras ou de caméras infrarouges, le véhicule détecte les lignes du marquage au sol de la voie et détermine une trajectoire à suivre pour rester au milieu de la voie entre les deux lignes de la voie.
Ce type de système de guidage est le plus simple à mettre en oeuvre mais présente des inconvénients. En restant au milieu de la voie, notamment dans un virage, le véhicule ne profite pas de toute la largeur de la voie pour gagner du temps, optimiser l’adhérence, gagner en confort pour l’utilisateur dans le véhicule ou pour réduire l’usure des pneus.
On connaît le document US9,919,708B2 divulguant un système de guidage comprenant plusieurs modes de conduite dont un mode sportif. Chaque mode de conduite guide différemment le véhicule selon différentes préférences réglables comme des virages plus ou moins brusques, l’agressivité de l’accélération ou de la décélération, la vitesse, la fréquence de changement de voie ou la distance avec le véhicule le précédent. Une interface permet à l’utilisateur de sélectionner un de ces modes de conduite. Cependant, ce système ne permet pas d’optimiser la trajectoire du véhicule dans un virage, il semble notamment ne pas tenir compte des contraintes de sécurité, surtout dans son mode sportif.
Le but de l’invention est de fournir un système de guidage et un procédé de guidage d’un véhicule autonome remédiant aux inconvénients ci- dessus et améliorant les systèmes et procédés de guidage connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un système et un procédé qui soient simples, fiables et qui permettent d’optimiser la trajectoire d’un véhicule dans un virage, en prenant notamment en compte des contraintes de sécurité.
La présente invention concerne un procédé de guidage d’un véhicule autonome sur une voie, caractérisé en ce que le procédé comprend, lorsqu’on détecte une entrée d’un virage, une première étape de guidage du véhicule vers une partie extérieure de la voie. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend, lorsqu’on détecte une sortie du virage, une deuxième étape de guidage du véhicule vers une partie intérieure de la voie.
Dans un mode de réalisation, le procédé comprend, à la sortie du virage, une troisième étape de guidage du véhicule vers une ligne médiane de la voie.
Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de détection d’une courbure de la voie et, si une courbure est détectée, une étape de détermination d’une entrée de virage ou d’une sortie de virage. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de guidage du véhicule selon la ligne médiane de la voie quand le véhicule ne détecte pas une courbure de la voie.
Dans un mode de réalisation, l’étape de guidage vers la partie extérieure de la voie lorsqu’on détecte une entrée de virage comprend les sous- étapes suivantes : l’utilisation d’un capteur pour détecter une entrée de virage ; et la génération et l’émission d’une commande vers un dispositif d’orientation des roues directrices du véhicule pour guider le véhicule vers la partie extérieure de la voie, notamment avant le virage.
Dans un mode de réalisation, l’étape de guidage vers la partie intérieure de la voie lorsqu’on détecte une sortie de virage comprend les sous-étapes suivantes : l’utilisation d’un capteur pour détecter une sortie de virage ; et la génération et l’émission d’une commande vers un dispositif d’orientation des roues directrices du véhicule pour guider le véhicule depuis la partie extérieure de la voie vers la partie intérieure de la voie pendant le virage.
L’invention concerne également un système de guidage d’un véhicule autonome, le système comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé selon l’invention, notamment des éléments matériels et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé selon l’invention, et/ou le système comprenant des moyens de mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’invention.
L’invention concerne aussi un véhicule comprenant un système de guidage selon l’invention.
L’invention concerne encore un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’invention lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur ou un produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur et/ou exécutable par un ordinateur, comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par l’ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’invention.
L’invention concerne aussi un support d’enregistrement de données, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en oeuvre du procédé selon l’invention ou un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’invention.
L’invention concerne enfin un signal d'un support de données, portant le produit programme d'ordinateur selon l’invention.
Les dessins annexés représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’un système de guidage selon l’invention et un mode d’exécution d’un procédé de guidage selon l’invention.
[Fig. 1 ] La figure 1 représente une vue schématique d’un véhicule comprenant un système de guidage selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 2] La figure 2 représente une vue schématique de la trajectoire d’un véhicule dans un virage selon un mode d’exécution du procédé selon l’invention.
[Fig. 3] La figure 3 représente un ordinogramme d’un mode d’exécution d’un procédé de guidage selon l’invention. [Fig. 4] La figure 4 est un graphique représentant la courbure de la trajectoire d’un véhicule en fonction du temps quand le véhicule suit selon l’art antérieur la ligne médiane de la voie dans un virage.
[Fig. 5] La figure 5 est un graphique représentant la courbure de la trajectoire d’un véhicule en fonction du temps, quand le véhicule est équipé d’un système de guidage selon un mode de réalisation de l’invention, le véhicule suivant le même virage.
Dans la suite de la description, les termes suivants sont définis de la manière suivante :
Par « guidage », on entend une opération permettant le contrôle de la direction du véhicule, assurant au véhicule une trajectoire prédéterminée ou calculée.
Par « véhicule autonome », on entend un véhicule équipé d’un système de direction ou de pilotage automatique apte à rouler en changeant de direction sans l’intervention d’un conducteur ou utilisateur. Ce terme peut recouvrir un véhicule totalement autonome et/ou un véhicule dit « semi- autonome » disposant de différents systèmes d’aide à la conduite.
Par « voie », on entend la subdivision d’une route permettant la circulation d’une file de véhicules dans un sens de circulation et sur laquelle les véhicules peuvent se déplacer, de manière limitée, en largeur. La voie est délimitée latéralement par deux lignes latérales, qui peuvent être les lignes de marquage au sol ou des lignes imaginaires correspondant aux limites de la voie.
Par « ligne médiane de la voie », on entend ici une ligne imaginaire au milieu de la voie, à équidistance des lignes latérales de ladite voie. La ligne médiane peut avoir une épaisseur inférieure ou égale à 20 cm, préférentiellement inférieure ou égale à 10 cm.
A l’approche d’un virage, par « partie extérieure de la voie », on entend la partie de la voie située entre la ligne médiane de la voie et la ligne latérale de la voie présentant la plus faible courbure dans le virage. Dans la présente demande, la courbure d’une ligne désigne l’inverse du rayon de courbure (en mètres) de cette ligne, elle s’exprime donc en nr1. Ainsi, plus le rayon de courbure est grand, plus la courbure est faible.
A l’approche d’un virage, par « partie intérieure de la voie », on entend la partie de la voie entre la ligne médiane de la voie et la ligne latérale de la voie présentant la plus grande courbure dans le virage.
De préférence, la partie extérieure et la partie intérieure de la voie ne comprennent pas la ligne médiane de la voie.
Par « entrée du virage », on entend le lieu de la voie où la ligne médiane de la voie passe d’une direction rectiligne ou sensiblement rectiligne à une direction courbe dans le sens de circulation de la voie, en particulier le lieu où la courbure de la ligne médiane de la voie devient supérieure à par exemple 0.0025 nr1.
Par « sortie du virage », on entend le lieu de la voie où la ligne médiane de la voie passe d’une direction courbe à une direction rectiligne ou sensiblement rectiligne dans le sens de circulation de la voie, en particulier le lieu où la courbure de la ligne médiane de la voie devient inférieure à par exemple 0.0025 nr1.
Un exemple d’un véhicule 1 équipé d’un mode de réalisation du système de guidage 100 est décrit ci-après en référence à la figure 1 . Le véhicule 1 peut être un véhicule automobile tel une voiture, un camion ou un véhicule deux-roues.
Le véhicule 1 comprend un système de guidage 100 selon un mode de réalisation de l’invention.
Le système de guidage 100 comprend différents capteurs 105, 106, 107 lui permettant de fournir les informations nécessaires au guidage du véhicule 1 . Par « système de guidage », on entend aussi un système de direction autonome pour véhicule automobile, c’est-à-dire un système permettant de commander des changements de direction du véhicule sans intervention d’un utilisateur.
Préférentiellement, le système de guidage 100 comprend des capteurs de vitesse et de direction 107. Ces capteurs de vitesse et de direction 107 sont aptes à mesurer et à transmettre la vitesse du véhicule 1 et l’angle de direction des roues directrices. Ces capteurs de vitesse et de direction du véhicule peuvent comprendre un capteur de la vitesse angulaire du véhicule 1 .
Le système de guidage 100 comprend en outre un capteur d’orientation 106 du véhicule et de trajectoire de référence. Le capteur d’orientation 106 peut comprendre une caméra apte à détecter les lignes de marquage au sol de la voie et d’en déduire la position et l’orientation relative du véhicule par rapport à la voie ou par rapport aux lignes de marquage au sol de la voie. Le capteur de trajectoire de référence peut comprendre une caméra et un calculateur apte à déterminer un polynôme décrivant la forme des lignes de marquages de la voie.
Le système de guidage 100 comprend en outre au moins un module de guidage comme des modules 101 et 102, connectés aux différents capteurs et aptes à générer une trajectoire du véhicule et / ou à transmettre des commandes à un dispositif d’orientation 104 des roues directrices du véhicule 1 .
Le système de guidage 100 comprend un module de guidage nominal 101 . Le module de guidage nominal 101 est apte à générer une trajectoire de manière à suivre la ligne médiane 5 de la voie. Le module de guidage nominal 101 est relié aux capteurs de vitesse et de direction 107 du véhicule et au capteur d’orientation 106 du véhicule, c’est-à-dire qu’il exploite des données de ces capteurs pour générer des données de trajectoire nominale.
Le module de guidage nominal 101 permet de générer une commande de direction du véhicule que le véhicule 1 devrait exécuter pour suivre la trajectoire nominale. Préférentiellement la trajectoire nominale est une trajectoire selon une ligne médiane 5 d’une voie 6.
Le système de guidage 100 comprend en outre un capteur 105 apte à déterminer la courbure de la voie. Ledit capteur 105 est préférentiellement capable de déterminer la courbure de la voie 6 au point de position du véhicule 1 ou au lieu où se trouve le véhicule et/ou de déterminer la courbure de la voie 6 en un point situé à une distance prédéterminée en avant du véhicule. Ledit capteur 105 de courbure de la voie comprend préférentiellement une caméra frontale. Ladite caméra frontale est agencée vers l’avant du véhicule 1 . Ladite caméra frontale enregistre des images comprenant au moins une représentation d’au moins une ligne latérale de la voie et en déduit l’angle de courbure de ladite ligne latérale sur une distance prédéterminée. Dans un mode de réalisation, la caméra est apte à détecter une courbure de la voie au niveau de la position du véhicule et/ou sur une distance pouvant aller jusqu’à 100m en avant du véhicule. Dans un mode de réalisation, le système de guidage 100 comprend un module de détection de virage 102. Le module de détection de virage 102 est préférentiellement configuré pour recevoir les données dudit capteur 105 apte à déterminer la courbure de la voie. Le module de détection de virage 102 est configuré pour, à partir de ses données, détecter l’entrée du virage 204 et / ou la sortie du virage 210. Le module de détection de virage 102 est également configuré pour calculer la distance entre le véhicule 1 et l’entrée du virage 204 et / ou la sortie du virage 210.
Le système 100 comprend en outre un module de guidage prédictif 103. Le module de guidage prédictif 103 est apte à générer une trajectoire 2 à suivre par le véhicule en fonction des informations que le module 103 reçoit. Le module de guidage prédictif 103 est relié aux différents modules 101 , 102.
Le module de guidage prédictif 103 permet de générer une commande de direction que le véhicule 1 doit exécuter pour suivre une trajectoire 2 qu’il a généré. Le module de guidage prédictif 103 peut ainsi comprendre un calculateur 109 connecté à un support d’enregistrement de données 108. Le support d’enregistrement de données 108 comprend des instructions à exécuter par le calculateur 109 pour générer ladite commande de direction.
Le système de guidage 100 comprend un dispositif d’orientation 104 des roues directrices du véhicule 1 . Le dispositif d’orientation 104 comprend des moyens pour contrôler l’orientation des roues du véhicule. Le dispositif d’orientation 104 est apte à contrôler la direction du véhicule en fonction des commandes qu’il reçoit du module de guidage prédictif 102 et / ou du module de guidage nominal 101. Le dispositif d’orientation comprend un actionneur, notamment un actionneur électrique. Par exemple, l’actionneur est apte à agir sur la direction du véhicule, notamment est apte à faire tourner une colonne de direction du véhicule. L’actionneur est piloté par des signaux issus des modules 101 et 103.
Dans un mode de réalisation, le système 100 peut alterner entre l’utilisation du module de guidage nominal 101 et l’utilisation du module de guidage prédictif 103. Préférentiellement, le système de guidage 100 comprend une interface utilisateur (non-représentée) permettant à l’utilisateur de sélectionner quel module utiliser.
L’invention concerne également un procédé de guidage 200 d’un véhicule autonome sur une voie. Le procédé 200 peut également consister en un procédé de fonctionnement d’un système de direction et/ou de guidage 100 autonome pour véhicule 1 automobile décrit ci-avant.
Un mode d’exécution du procédé de guidage 200 d’un véhicule 1 autonome ou du procédé de fonctionnement d'un système de direction autonome est décrit ci-après en référence à la figure 3. Ce mode d’exécution est décrit dans le cas illustré sur la figure 2 où le véhicule 1 roule sur une voie 6 présentant une portion rectiligne avant un virage, puis le virage lui-même, et enfin une portion rectiligne après le virage.
La voie 6 comprend une entrée 7 de virage et une sortie 8 de virage. La voie 6 comprend une ligne latérale intérieure 4 matérialisée par un marquage continu dans le présent exemple et une ligne latérale extérieure 3 matérialisée par un marquage discontinu dans le présent exemple, permettant de déterminer une ligne médiane imaginaire 5 de la voie 6. La trajectoire 2 du véhicule 1 selon un mode d’exécution du procédé 200 sur ladite voie 6 est illustrée en pointillés.
Dans une première étape 201 , le véhicule 1 est sur une portion droite ou rectiligne. Le véhicule 1 suit alors une trajectoire rectiligne ou suit une trajectoire sur la ligne médiane 5 de la voie 6. Dans une seconde étape 202, l’entrée 7 d’un virage est détectée. L’entrée 7 du virage peut être détectée par le capteur 105 apte à déterminer la courbure de la voie telle une caméra ou le module de détection de virage 102. Le module de détection de virage 102 reçoit les données dudit capteur
105 telle une caméra et calcule la courbure d’une ligne visible de la voie sur une plage de distance devant le véhicule. Le module 102 détecte le lieu où ladite ligne passe d’une courbure nulle ou sensiblement nulle (ligne rectiligne) à une courbure positive ou négative et enregistre ce lieu comme l’entrée 7 du virage.
Dans une troisième étape 203, le véhicule 1 est toujours sur la portion de route droite avant l’entrée 7 du virage, le véhicule 1 est guidé sur une partie extérieure de la voie, entre la ligne latérale extérieure 3 et la ligne médiane 5, notamment le véhicule est guidé de sorte que son centre de gravité se trouve positionné sur la partie extérieure de la voie. En particulier, le véhicule 1 est guidé pour ne plus être centré sur la ligne médiane 5. Autrement dit, le véhicule 1 est rapproché de la ligne latérale 3 de la voie 6 présentant la plus faible courbure.
Autrement dit, le procédé 200 comprend, avant l’entrée 7 de virage, une étape de guidage du véhicule 1 selon une trajectoire dont la courbure est inférieure à celle de la ligne médiane 5 ou dont le signe de la courbure (positif ou négatif) est opposé au signe de la courbure de la ligne médiane 5 de la voie à l’entrée 7 de virage et dans le virage.
Le véhicule 1 arrive ainsi sur l’entrée 7 du virage en étant disposé sur la partie extérieure de la voie 6. Dans une quatrième étape 204, le véhicule 1 amorce le virage selon une trajectoire 2 ayant une courbure moyenne inférieure à la courbure de la ligne médiane 5. Dans une cinquième étape 205, la sortie 8 du virage est détectée en avant du véhicule 1 , par exemple 30m en avant du véhicule 1 . La détection de la sortie 8 du virage est similaire à la détection de l’entrée 7 du virage. Le module de détection de virage 102 détermine la sortie 8 du virage comme le lieu où la courbure d’une ligne visible de la voie passe d’une courbure positive ou négative à une courbure nulle ou sensiblement nulle (ligne rectiligne). La quatrième étape 204 peut ne pas être exécutée si la détection de la sortie 8 de virage a lieu suffisamment tôt, notamment avant que le véhicule 1 n’atteigne l’entrée 7 du virage.
Dans une cinquième étape 205, le système de guidage 100 augmente l’angle de l’orientation des roues directrices de manière à augmenter la courbure de la trajectoire 2 du véhicule 1 . Préférentiellement, la courbure de la trajectoire du véhicule est augmentée de manière à ce que ladite courbure soit supérieure à la courbure de la ligne médiane 5. Dans un mode de réalisation, ladite courbure est par exemple 1 ,3 fois supérieure à la courbure de la ligne médiane 5. Autrement dit, le procédé comprend une étape de guidage du véhicule 1 selon une trajectoire 2 dont la courbure est supérieure à la courbure de la ligne médiane 5 de la voie 6.
Le véhicule 1 coupe ainsi la ligne médiane 5 et est guidé sur la partie intérieure de la voie 6, c’est-à-dire entre la ligne latérale intérieure 4 et la ligne médiane 5. Autrement dit, le procédé 200 comprend une étape de guidage du véhicule 1 sur la partie intérieure de la voie lorsqu’une sortie 8 de virage est détectée, notamment le véhicule est guidé de sorte que son centre de gravité se trouve positionné sur la partie intérieure de la voie. Autrement dit, le véhicule est rapproché de la ligne latérale de la voie présentant la plus forte courbure.
Le procédé 200 comprend une sixième étape de guidage 206 du véhicule 1 selon une trajectoire 2 dont la courbure décroit. La courbure de la trajectoire 2 décroît de manière à ce que le véhicule « coupe » le virage en passant à proximité de la ligne latérale intérieure 4 de la voie puis en se rapprochant à nouveau de la ligne médiane 5. Autrement dit, le procédé 200 comprend une étape de guidage du véhicule 1 selon une trajectoire dont la courbure est inférieure à la courbure de la ligne médiane 5 de la voie 6. Par exemple, ladite courbure est 0,85 fois inférieure à la courbure de la ligne médiane 5.
Une fois la sortie 8 du virage dépassée par le véhicule 1 , le procédé 200 peut comprendre une septième étape 207 de suivi de la ligne médiane 5 par le véhicule 1 .
Dans toutes ces étapes, l’actionneur est piloté pour produire les changements de direction souhaités du véhicule et correspondant aux logiques décrites plus haut.
Cette trajectoire permet d’optimiser l’adhérence du véhicule pendant le virage.
Autrement dit, le procédé comprend
- avant l’entrée 7 du virage, une étape de guidage du véhicule selon une trajectoire pour le guider sur une partie extérieure de la voie à l’entrée de virage, puis ;
- une étape de guidage du véhicule selon une trajectoire dont la courbure est inférieure à la courbure de la ligne médiane de la voie, par exemple 0.85 fois inférieure, puis ;
- une étape de guidage du véhicule selon une trajectoire dont la courbure est supérieure à la courbure de la ligne médiane de la voie, par exemple 1 .3 fois supérieure.
Le système de guidage 100 est configuré pour exécuter le procédé de guidage selon la présente invention. Le module de guidage prédictif 103 est configuré pour transmettre au dispositif d’orientation 104 des roues directrices des commandes pour exécuter le procédé 200 selon la présente invention.
Le système de guidage 100 comprend des éléments 101 , 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre ou régissant un procédé de guidage d’un véhicule autonome. En particulier, le système de guidage 100 comprend les éléments matériels 101 , 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 et/ou logiciels permettant de mettre en oeuvre les étapes du procédé de guidage. Ces différents éléments peuvent comprendre des modules logiciels.
Le support d’enregistrement de données 108 comprend un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en oeuvre du procédé selon l’invention ou comprend des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur ou le calculateur 109, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre les étapes du procédé 200 selon l’invention.
Les résultats d’essais réalisés pour tester un véhicule 1 comprenant un système de guidage 100 selon un mode de réalisation sont reportés sur les figures 4 et 5.
Dans un premier essai, on fait rouler un véhicule comprenant un système de guidage conçu pour que le véhicule suive selon l’art antérieur la ligne médiane 5 de la voie lors d’un virage.
On fait circuler le véhicule à une vitesse constante sur une portion de route comprenant une portion rectiligne puis un virage. On relève, lors du roulage, la courbure de la trajectoire du véhicule en fonction du temps (figure 4). La figure 4 montre qu’à environ 108 secondes, la trajectoire commence à être modifiée pour suivre la ligne médiane 5 du virage.
Dans un second essai, on fait rouler un véhicule 1 comprenant un système de guidage 100 selon un mode de réalisation de la présente invention à la même vitesse que lors du premier essai et sur la même portion de route.
Le graphique de la courbure de la trajectoire du véhicule en fonction du temps lors du deuxième essai est reporté sur la figure 5.
Sur le graphique illustré sur la figure 5, l’entrée du virage 204 est également aux alentours de 108 secondes.
Une différence peut être observée lorsque la sortie 8 du virage est détectée par la caméra frontale du véhicule.
Un pic de la courbure de la trajectoire peut être observé vers 1 15 secondes, indiquant que la sortie 8 du virage vient d’être détectée par le module de détection de virage 102, faisant changer la trajectoire pour rechercher l’intérieur de la voie plutôt que l’extérieur de la voie.
Une fois le pic de courbure passé pour mettre le véhicule dans une direction pour « couper » le virage, la courbure de la trajectoire décroit brusquement.
Ce changement de trajectoire impose une plus grande courbure de la trajectoire mais permet de terminer le virage en avance par rapport au premier essai (la courbure revient à 0 +/- 0.0025 vers 1 17 secondes dans le second essai au lieu de 1 19 secondes dans le premier essai). Il s’agit là du profil de virage que suivrait un conducteur professionnel dans le but de maximiser la sécurité.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de guidage (200) d’un véhicule (1 ) autonome sur une voie (6), caractérisé en ce que le procédé (200) comprend, lorsqu’on détecte une entrée (7) d’un virage, une première étape de guidage du véhicule (1 ) vers une partie extérieure de la voie (6) puis, lorsqu’on détecte une sortie (8) du virage, une deuxième étape de guidage du véhicule (1 ) vers une partie intérieure de la voie (6) en coupant une ligne médiane
(5) de la voie (6).
2. Procédé de guidage (200) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend, à la sortie (8) du virage, une troisième étape de guidage du véhicule (1 ) vers la ligne médiane (5) de la voie
(6).
3. Procédé de guidage (200) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de détection d’une courbure de la voie et, si une courbure est détectée, une étape de détermination d’une entrée (7) de virage ou d’une sortie (8) de virage.
4. Procédé de guidage (200) selon l’une des revendications précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de guidage du véhicule selon la ligne médiane (5) de la voie quand le véhicule (1 ) ne détecte pas une courbure de la voie.
5. Procédé de guidage (200) selon l’une des revendications précédente, caractérisé en ce que l’étape de guidage vers la partie extérieure de la voie lorsqu’on détecte une entrée (7) de virage comprend les sous- étapes suivantes :
l’utilisation d’un capteur (105) pour détecter une entrée (7) de virage ; et
la génération et l’émission d’une commande vers un dispositif d’orientation (104) des roues directrices du véhicule pour guider le véhicule (1 ) vers la partie extérieure de la voie (6), notamment avant le virage.
6. Procédé de guidage (200) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’étape de guidage vers la partie intérieure de la voie lorsqu’on détecte une sortie (8) de virage comprend les sous- étapes suivantes :
l’utilisation d’un capteur (105) pour détecter une sortie (8) de virage ; et
la génération et l’émission d’une commande vers un dispositif d’orientation (104) des roues directrices du véhicule pour guider le véhicule (1 ) depuis la partie extérieure de la voie (6) vers la partie intérieure de la voie (6) pendant le virage.
7. Système de guidage (100) d’un véhicule (1 ) autonome, le système comprenant des éléments (101 , 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108) matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes, notamment des éléments matériels (101 , 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108) et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes, et/ou le système comprenant des moyens de mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’une des revendications précédentes.
8. Véhicule (1 ) comprenant un système de guidage selon la revendication précédente.
9. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur ou produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur et/ou exécutable par un ordinateur, caractérisé en ce en ce qu’il comprend des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par l’ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
10. Support d’enregistrement de données (108), lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 6 ou support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
1 1 . Signal d'un support de données, portant le produit programme d'ordinateur selon la revendication 9.
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