Brevet FR2539888A1 — publié le 19840727

Système de pilotage automatique de véhicules automobiles." La présente invention se rapporte à un système de pilotage automatique destiné à un véhicule circulant sur une portion de route ou d'autoroute. Depuis quelques dizaines d'années, l'opinon publique s'est sensibilisée au problème posé par la fréquence des accidents de la route et le nombre des victimes. Diverses propositions ont déjà été faites pour tenter de supprimer ou, tout au moins de réduire fortement cette hécatombe mais, aucune n'a pu jusqu'à présent, donner satisfaction, étant donné qu'on n'a pas jusqu'ici cherché à supprimer la part liée au hasard existant dans la circulation automobile. Partant de cet état de fait, la présente invention a pour objet de tenter de réduire au maximum le rôle du hasard dans la circulation routière, et proposé à cet effet un système de pilotage entièrement automatique, destiné à un véhicule circulant sur une portion de route ou d'autoroute. En fait, par ce système de pilotage, l'invention cherche à adapter à la circulation automobile, les systèmes donnant toute satisfaction dans le cas de la régulation du trafic aérien. A cet effet, le système objet de 1' invention est caractérisé en ce qu'il comporte un réseau émet teur mis en place le long de la portion de route devant être suivie par le véhicule, et susceptible de fournir à un réseau récepteur embarqué à bord du véhicule, des informations concernant, d'une part, les caractéristiques géométriques de la portion de route, et d'autre part, les caractéristiques de la circulation sur cette portion de route à un instant déterminé, le réseau récepteur embarqué à bord du véhicule transmettant ensuite ces informations à un organe de commande central embarqué qui les interprête et les exploite pour commander en retour les organes de maneouvre du véhicule. Selon une autre caractéristique de l'invention, le réseau émetteur comporte des émetteurs fixes constitués par des émetteurs principaux émettant des signaux de tracé correspondant au tracé de la route, et par des émetteurs d'obstacle émettant des signaux d'obstacle correspondant aux caractéristiques de cette route, telles que virages, croisements, sommets de côtes, etc ., ainsi que des émetteurs mobiles ou embarqués, émettant des signaux correspondant à la vitesse et à la position des autres véhicules présents sur la route. Pour que ce système puisse fonctionner de façon satisfaisante, il est intéressant que tout véhicule pouvant être amené à se déplacer sur la portion de route considérée, soit mbni d'émetteurs mobiles en effet, le plus grand danger de la circulation automobile n'est pas le fait des obstacles de la route elle-meme, mais du nombre de véhicules se déplaçant simultanément. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les émetteurs principaux sont constitués par un ou plusieurs fils métalliques suivant le tracé de la route, noyés dans son revetement bitumineux ou disposés par l'intermédiaire de piquets le long de cette route ou sur les rails de sécurité. Ces fils métalliques émettent des signaux de position qui leur sont transmis par un émetteur central ou par le fait de leur masse métallique. Ces fils métalliques peuvent être disposés à gauche et/ou à droite et/ou au centre de la bande de roulement, ils peuvent être constitués par les rails de sécurité. Le principe de la circulation conformément au système selon l'invention, consiste schématiquement à maintenir les véhicules à une distance constante de ces fils métalliques qui suivent le tracé de la route, et émettent de préférence des signaux électromagnétiques. La discontinuité des rails peut être soulignée par un feu rouge qui s'allumerait dans la voiture équipée. I1 faut qu'au début, les utilisateurs ne soient pas obligés de recourir à des émetteurs fixes ou embarqués par les autres, mais que l'utilisateur seul avec seulement son propre équipement embarqué puisse avec les "rails de sécurité faisant masse métallique fixe", et les autres véhicules mobiles, saisis par radars, puisse avoir "sa sécurité". Ce n'est que par la suite que la généralisation + systématique pourra faire baisser le prix de revient, le tout étant conjugué avec les installations fixes dont on pourra équiper les voies de circulation par la suite seulement. Selon l'invention, les émetteurs d'obstacles sont notamment des émetteurs de lumière émettant une lumière de longueur d'onde déterminée avec précision selon un code prédéterminé. En effet, il est absolument indispensable que les détecteurs associés à ces émetteurs puissent clairement déchiffrer l'information transmise. Selon une autre caractéristique de l'invention, les émetteurs embarqués comportent des émetteurs embarqués de présence, susceptibles d'émettre des signaux de présence renseignant sur la position et la vitesse du véhicule, ainsi que des émetteurs embarqués de distance, susceptibles d'émettre des signaux de distance renseignant sur la distance entre le véhicule et celui où se trouve le récepteur. Ces signaux de présence et les signaux de distance sont de préférence des signaux optiques ou ultra-sonores. I1 faut noter que les signaux de distance doivent donner des renseignements plus précis, mais n'ont pas à être détectés à une distance aussi importante. Selon une autre caractéristique de l'invention, le réseau récepteur embarqué sur chacun des vé- hicules comporte un récepteur électromagnétique sensible aux signaux de tracé et susceptible de transmettre ces signaux à l'organe de commande central embarqué qui commande en retour les organes de direction du véhicule, un récepteur optique principal sensible aux signaux d'obstacles et susceptible de transmettre ces signaux à l'organe de commande central embarqué qui commande en retour les organes agissant sur la vitesse du véhicule, et un récepteur ultra-sonore sensible aux signaux de distance et susceptible lorsque la distance du véhicule au véhicule qui le précède devient inférieure à une valeur prédéterminée, fonction de la vitesse, de transmettre,à l'organe de commande central embarqué, un signal d'encombrement. Cette distinction entre les signaux de tracé et les signaux d'obstacle peut s'interprêter simplement par le fait que la direction du véhicule est directement liée au tracé de la route tandis que sa vitesse est liée aux obstacles qu'il peut rencontrer, tels que virages, très difficiles, carrefours, etc. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque véhicule du système comporte un récepteur optique secondaire embarqué, sensible aux signaux de présence et susceptible de transmettre ces signaux à l'organe de commande central embarqué. Dans le cas d'un système totalement automa-. tisé, ce récepteur optique secondaire embarqué n'est utile que lorsque le véhicule sur lequel il est embarqué envisage d'effectuer un dépassement. En effet, selon l'invention, en présence du signal d'encombrement, l'organe de commande central embarqué recherche si deux conditions sont remplies, à savoir, d'une part, si les signaux de presence indiquent que la voie est libre pour une manoeuvre de dépassement - c'est-à-dire qu'il.n'y a pas de véhicule à gauche venant en sens inverse ni de véhicule arrivant de l'arrière sous un angle déterminé en effectuant déjà une manoeuvre de dépassement d'une file de véhicules - et d'autre part, si les signaux d'obstacle indiquent qu'il n'y a pas d'obstacles empêchant le dépassement tels que croisements, virages, sommets de côtes, etc. Si ces deux conditions sont remplies, l'organe de commande central embarqué donne l'ordre aux organes de manoeuvre du véhicule d'effectuer l'opération de dépassement 9 si au moins l'une de ces deux conditions n'est pas remplie, cet organe commande immédiatement le freinage du véhicule. Le système de pilotage automatique qui fait l'objet de l'invention offre l'avantage d'automatiser dans une large mesure la conduite automobile sur un tronçon de route déterminé, diminuant par là sensiblement les risques d'accident, et permettant par suite de conduire en toute sécurité avec une mauvaise visibilité, notamment par temps de brouillard. Bien entendu, les frais liés à la mise en oeuvre d'un tel système sont importants ; ils ne sont néanmoins pas.disproportionnés par rapport au coût des accidents de voiture, et pourront par suite être envisagés par les gouvernements, les compagnies d'assurance, les transporteurs, l'industrie automobile, ... Les car,actéristiques du système de pilotage automatique qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant au dessin annexé qui est un schéma de fonctionnement d'un tel système. Selon la figure, le système de pilotage automatique objet de l'invention comporte un réseau émetteur I mis en place le long de la portion de route devant être suivie par les véhicules et susceptible de fourni à un réseau récepteur Il embarqué à bord d'un véhicule des informations concernant, d'une part, les caractéristiques géométriques de la portion de route et, d'autre part, les caractéristiques de la circulation sur cette portion de route à un instant déterminé. Le réseau récepteur II embarqué à bord du véhicule transmet ensuite ces informations à un organe de commande central embarqué 1 qui les interprête et les exploite pour commander en retour les organes de manoeuvre 2 du véhicule. Le réseau émetteur I se compose d'émetteurs fixes constitués, d'une part, par des émetteurs principaux 3 émettant des signaux de tracé b correspondant au tracé de la route, et d'autre part, par des émetteurs d'obstacles 6 émettant des signaux d'obstacle c correspondant aux caractéristiques de cette route-telles que virages, croisements, côtes, etc. Le réseau émetteur I comporte également des émetteurs mobiles ou embarqués 5 émettant des signaux, correspondant à la vitesse et à la position des autres véhicules présents sur la route. I1 est bien connu que, si un seul émetteur mobile 5 a été représenté sur la figure, l'un de ces émetteurs est associe à chacun des véhicules se dépla çant sur la portion de route équipée du système selon l'invention, et chacun de ces émetteurs envoie au réseau récepteur In des signaux qui sont ensuite traités et combinés dans l'organe de commande central embarqué 1. Bien entendu, selon l'invention, les signaux b et c peuvent être quelconques, mais, de préférence, les signaux b sont des signaux électromagnétiques tandis que les signaux c sont des signaux lumineux de fréquence prédéterminée. Par ailleurs, les émetteurs embarqués 5 se décomposent en des émetteurs embarqués deprésence 6 susceptibles d'émettre des signaux de présence d renseignant sur la position et la vitesse du véhicule correspondant, ainsi que des émetteurs embarqués de distance 7 susceptibles d'émettre des signaux de distance e renseignant sur la distance du véhicule correspondant à celui où se trouve le récepteur. Les signaux d qui signalent une présence et une vitesse sont des signaux optiques, tandis que les signaux e qui n'interviennent que pour deux véhicules, roulant l'un derrière l'autre, à une faible distance l'un de l'autre, (et donc ne doivent pas avoir un rayon d'action trop important, mais doivent être très précis), sont des signaux ultra-sonores. Le réseau récepteur II embarqué sur chacun des véhicules appelés à circuler sur un tronçon de route équipé du système, comporte un récepteur électromagnétique 8 sensible aux signaux detracé b émis par les émetteurs principaux 3 et susceptible de transmettre ces signaux b à l'organe de commande cen tral embarqué 1 qui commande en retour les organes de direction du véhicule 20.Selon la flèche a ,le réseau II comporte également un récepteur optique principal 9 sensible aux signaux c émis par l'émetteur d'obstacles 4, et susceptible de transmettre ces signaux c à l'or- gane de commande central embarqué 1 qui commande en retour les organes 21 agissant sur la vitesse du véhicule selon la flèche ai. I1 est également prévu un récepteur ultra-sonore 10 sensible aux signaux e émis par les émetteurs de distance 7 embarqués sur les autres véhicules circulant sur la portion de route.Ce récepteur ultra-sonore Il est susceptible lorsque la distance du véhicule au véhicule qui le précède devient inférieure à une valeur -prédéterminée, fonction de la vitesse, de transmettre à l'organe de commande central embarqué 1 un signal. d'encombrement X dont le rôle sera décrit plus en détail dans la suite de cet expose. I1 est également prévu un récepteur optique secondaire embarqué 11 sensible aux signaux de présence d émis par les émetteurs de présence 6 embarqués sur les autres véhicules circulant sur le tronçon de route et susceptibles de transmettre ces signaux à l'organe central de commande embarqué 1 Le fonctionnement du système selon l'invention est le suivant. En l'absence de véhicule gênant, le réseau récepteur II embarqué sur un véhicule capte les signaux d et c renseignant sur les données géométriques de la route, et transmet ces signaux à l'organe de commande central embarqué qui commande en réponse les organes de direction du véhicule 20 selon la flèche a et les organes 21 agissant sur la vitesse du véhicule selon la flèche al. Lorsque la distance du véhicule au véhicule qui le précède immédiatement devient inférieure à une valeur prédéterminée fonction de la vitesse, le récepteur ultra-sonore 10 sensible aux signaux de distance d transmet à l'organe de commande central embarqué 1 un signal d'encombrement X. En présence de ce signal, l'organe central embarqué 1 tient compte, pour déterminer l'ordre qu'il va transmettre aux organes de manoeuvre 2 du véhicule, de la teneur des informations qui sont transmises selon la flèche c par les émetteurs d'obstacles 4, et selon la flèche d parl'ensemble des émetteurs de présence 6 embarqués sur les véhicules circulant sur la portion de route. Si les signaux de présence b indiquent que la voie est libre pour une manoeuvre de dépassement, c'est -à-dire qu'il n'y a pas de véhicule à gauche venant en sens inverse ni de véhicule arrivant de l'arrière sous un angle déterminé en effectuant déjà une manoeuvre de dépassement d'une file de véhicules, et si d'autre part les signaux d'obstacle c indiquent qu'il n'y a pas d'obstacle géométrique empêchant le dépassement tel que croisement, virage, sommet de côte, etc, l'organe de commande central embarqué agit selon la flèche a sur les organes de manoeuvre du véhicule et selon la flèche ai sur les organes commandant la vitesse du véhicule pour commander l'opération de dépassement (et de rabattement) qui a été préalablement programmée dans ces organes. Au contraire, si l'un de ces signaux c ou d indique qu'il y a une impossibilité de dépassement, l'organe de commande central embarqué 1 donne simplement un ordre de freinage selon la flèche ai. On voit donc que le système qui fait l'objet de l'invention permet à des véhicules de se déplacer sur une route de manière automatique et ce en toute sécurité. REVENDICATIONS 10) Système de pilotage automatique destiné à un véhicule circulant sur une portion de route ou d'autoroute, caractérisé en ce qu'il comporte un ré- seau émetteur mis en place le long de la portion de route devant être suivie par le véhicule et susceptible de fournir à un réseau récepteur embarqué à bord du véhicule des informations concernant, d'une part, les caractéristiques géométriques de la portion de route et, d'autre part, les caractéristiques de la circulation sur cette portion de route, à un instant déterminé, le réseau récepteur embarqué à bord du véhicule transmettant ensuite ces informations à un organe de commande central embarqué qui les interprête et les exploite pour commander en retour les organes de manoeuvre du véhicule. 20) Système de pilotage automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau émetteur comporte des émetteurs fixes constitués par des emetteurs principaux émettant des signaux de tracé correspondant au tracé de la route et par des émetteurs d'obstacle émettant des signaux d'obstacle correspondant aux caractéristiques de cette route telles que, virages, croisements, côtes, etc. ainsi que des émetteurs mobiles ou embarqués émettant des signaux correspondant à la vitesse et à la position des autres véhicules présents sur la route. 30) Système de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractéri sé en ce que les émetteurs principaux sont constitués par un ou plusieurs fils métalliques suivant le tracé de la route, noyés dans son revêtement bitumineux ou disposés par l'intermédiaire de piquets le long de celle-ci, ces fils métalliques émettant des signaux de position qui leur sont transmis par un émetteur central. 40) Système de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les signaux de tracé émis par les fils métalliques sont des signaux électromagnétiques. 50) Système de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce queles émetteurs d'obstacle sont des émetteurs de lumière émettant une lumière de longueur d'onde déterminée avec précision selon un code prédéterminé. 60) Système de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les émetteurs embarqués comportent des émetteurs embarqués de présence, susceptibles d'émettre des signaux de présence renseignant sur la position et la vitesse du véhicule correspondant, ainsi que des émetteurs embarqués de distance, susceptibles d'émettre des signaux de distance renseignant sur la distance du véhicule correspondant à celui où se trouve le récepteur. 70) Système de pilotage automatique melon la revendication 6, caractérisé en ce que les signaux de présence sont des signaux optiques ou ultra-sonores. 80) Système de pilotage automatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les signaux de distance sont des signaux optiques ou ultra-sonores. 90) Système de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendicationsi à 8, caractérisé en ce que le réseau récepteur embarqué sur chacun des véhicules comporte un récepteur électromagnétique sensible aux signaux de tracé et susceptible de transmettre ces signaux à l'organe de commande central embarqué qui commande en retour les organes de direction du véhicule, un récepteur optique principal sensible aux signaux d'obstacle et susceptible de transmettre ces signaux à l'organe de commande central embarqué qui commande en retour les organes agissant sur la vitesse du véhicule, et un récepteur ultra-sonore sensible aux signaux de distance et susceptible lorsque la distance du véhicule au véhicule qui le précède devient inférieure à une valeur prédéterminée, fonction de la vitesse, de transmettre à l'organe de commande central embarqué, un signal d'encombrement. 100) Système de pilotage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un récepteur optique secondaire sensible aux signaux de présence et susceptible de transmettre ces signaux à l'organe de commande central embarqué. 110) Système de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, en présence du signal d'encombrement, l'or- gane de commande central embarqué recherche si deux conditions sont remplies, à savoir d'une part si les signaux de présence indiquent que la voie est libre pour une manoeuvre de dépassement - c'est-à-dire qu'il n'y a pas de véhicule à gauche venant en sens inverse ni de véhicule arrivant de l'arrière sous un angle déterminé en effectuant déjà une manoeuvre de dépassement d'une file de véhicules - et d'autre part si les signaux d'o-bstacle indiquent qu'il n'y a pas d'obstacle empêchant le dépassement, tel que croisement, virage, sommet de coté, etc., si ces Aeux conditions sont remplies, donnent l'ordre aux organes de manoeuvre du véhicule d'effectuer l'opération de dépassement, et, si au moins l'une de ces conditions n'est pas remplie, commandent immédiatement le freinage du véhicule.