Brevet FR2634707A1 — publié le 19900202

La présente invention concerne un dispositif d aide à la navigation d un véhicule. notamment automobile. On connait des dans l'état de la technique un certain nombre de dispositifs d'aide à la navigation de véhicules automobiles, par exemple par le document EP-126 456 au nom de HITACHI. Ces dispositifs comprennent un certain nombre de moyens permettant d acquérir la position du véhicule, de réaliser une interface entre le dispositif et par exemple le conducteur du véhicule, et de mémoriser des cartes représentant en deux dimensions des vues de l environnement dans lequel est amené à se déplacer le véhicule. L acquisition de la position du véhicule peut etre réalisée par la localisation à l'estime de celui-ci. qui se fait à partir de capteurs donnant la distance parcourue et le cap suivi par ce véhicule et/ou la localisation automatique qui se fait à partir de systèmes de positionnement automatique. par exemple par satellite, par radio-navigation ou d autres moyens appropriés. Les moyens assurant l'interface entre le conducteur du véhicule et le dispositif comprennent des moyens permettant au conducteur d'entrer des données relatives au déplacement du véhicule, ces données permettant au dispositif de calculer un itinéraire conseillé. Ces moyens d'entrée de données sont constitués par exemple par un clavier d entrée de données ou un pointeur approprié tel qu'une "souris". Cette interface comporte également des moyens d'affichage de l'itinéraire calculé sur des cartes en deux dimensions illustrant l'environnement du véhicule. Les moyens de mémorisation peuvent quant à eux. comporter une carte à circuits intégrés ou un disque numérique, dans lequel sont stockées les différentes vues représentant l'environnement dans lequel le véhicule est amené à se déplacer. Ces différentes fonctions sont assurées par l'intermédiaire d'un calculateur embarqué à bord du véhicule et équipé d'interfaces raccordées aux différents moyens décrits précédemment. Ce calculateur est doté d un logiciel comportant une partie formant interface entre par exemple le conducteur et le dispositif, un algorithme de calcul d'itinéraire et une interface d'interprétation de la position du véhicule. Or, dans les dispositifs d'aide à la navigation. la visualisation du résultat des calculs d'itinéraire se révèle être la partie qui demande le plus de soins. En effet, le conducteur doit être le moins possible distrait dans la conduite d son véhicule. par la lecture d'un écran qui lui donne les informations nécessaires à un bon guidage. Dans les dispositifs connus, les informations sont communiquées par exemple au conducteur soit sous la forme d'une image représentant une carte en deux dimensions illustrant une portion d'environnement dans laquelle se déplace le véhicule, soit sous la forme d'une liste de rues à suivre. On conçoit que la transmission de l informa- tion au conducteur n'est pas optimisée, dans la mesure oû la lecture de ces cartes est extrêmement difficile et longue. ce qui présente un certain nombre d'inconvénients et peut être préjudiciable à la sécurité de conduite du véhicule. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un dispositif d'aide à la navigation d'un véhicule notamment automobile qui soit simple. fiable. d'un prix de revient peu élevé et qui permette d'indiquer clairement au conducteur l itiné- raire conseillé pour son déplacement. A cet effet. l'invention a pour objet un dispositif d'aide à la navigation d'un véhicule notamment automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une unité centrale de traitement d'informations, reliée à des moyens de mémorisation, sous forme numérique, d'images représentant en trois dimensions, différentes vues d'un environnement dans lequel est amené à se déplacer le véhicule, à des moyens d'acquisition de la position du véhicule et de sa direction de déplacement, à des moyens d'entrée de données de déplacement du véhicule pour le calcul d'un itinéraire conseillé, et à des moyens d affichage de l'image représentant la vue de l'environnement correspondant à la position du véhicule et à sa direction de déplacement dans celuici et de l'itinéraire conseille. Avantageusement, les images représentent des vues en perspective conique ou axonométrique de l'en- vironnement. Avantageusement également, les moyens de mémorisation comprennent des vues de l'environnement prises suivant différentes directions et le dispositif comporte des moyens de détermination de la direction suivie par le véhicule et de sélection parmi les dif férentes vues, de celle dont la direction se rapproche le plus de la direction de déplacement du véhicule. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnee uniquement à titre d exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 illustre une carte telle que présentée au conducteur par des moyens d'affichage d'un dispositif d'aide à la navigation de l'état antérieur de la technique; - la Fig.2 représente un schéma synoptique d'un dispositif d'aide à la navigation selon l'invention; - la Fig.3 illustre un premier mode d'affichage d'une vue représentant un environnement d'un véhicule, délivrée par un dispositif d'aide à la navigation selon l'invention, - la Fig.4 illustre un second mode d'affichage d'une vue représentant un environnement d'un véhicule, délivrée par un dispositif d'aide à la navigation selon l'invention; et - la Fig.5 représente un organigramme illustrant le fonctionnement d'une partie d'un dispositif d aide à la navigation selon l'invention. Comme cela est représenté sur la Fig.1, dans les dispositifs connus d'aide à la navigation, les vues de l'environnement sont délivrées par des moyens d affichage sous la forme de plans ou de cartes 1 en deux dimensions, sur lesquels un itinéraire conseillé 2 est matérialisé par exemple par un trait reconnaissable par le conducteur. pour lui indiquer l'itiné- raire qui a été déterminé par le dispositif en fonction de différents paramètres relevés par celui-ci et de données entrées par exemple par ce conducteur. Ainsi que cela a été mentionné précédemment. cette présentation des informations présente un certain nombre d'inconvénients. Sur la Fig.2, on a représente un exemple de réalisation d'un dispositif d'aide à la navigation d'un véhicule. notamment automobile, selon 1' inven- tion. Ce dispositif comporte une unité centrale 3 de traitement d'informations reliée à des moyens de mémorisation 4 constitués par exemple par une base de données dans laquelle sont contenues sous forme numerique, différentes images représentant en trois dimensions, différentes vues d'un environnement dans lequel est amené à se déplacer le véhicule. Cette unité centrale est également reliée à des moyens 5 et 6 permettant l'acquisition de la position du véhicule et de sa direction de déplacement. Ainsi par exemple, les moyens 5 sont constitués par un système de localisation automatique constitué. comme on l'a décrit précédemment, par un système de localisation automatique par satellite, par radio-navigation ou autres moyens appropriés. Les moyens 6 peuvent, quant à eux, être constitués par des capteurs de distance parcourue par le véhicule et de direction de déplacement de celui-ci. L'unité centrale 3 est également reliée à des moyens 7 d'entrée, par le conducteur, de données de déplacement du véhicule, pour le calcul d'un itinéraire conseille. Ces moyens d'entrée de données nécessaires au calcul de l'itinéraire conseillé, peuvent être constitues, comme mentionné précédemment, par exemple par un clavier ou un pointeur quelconque. L'unité centrale 3 est également reliée à des moyens d'affichage 8 d'une image représentant la vue de l'environnement correspondant à la position du véhicule et à sa direction de déplacement dans celuici et de l'itinéraire conseillé. L'unité centrale 3 comporte également un certain nombre de cartes d'interface 9,10,11 et 12 assurant le raccordement d'un microprocesseur 13 entrant dans la constitution de cette unité centrale, aux différents éléments décrits précédemment. Ce microprocesseur 13 est également relié de manière connue en soi, à une mémoire morte 14 et à une mémoire dynamique 15. Comme cela est représente sur la Fig.3, l'affichage d'une image en trois dimensions présente la particularité d'être très proche d'une photographie simplifiée de la topologie de l'environnement, vue d'avion, dans l'axe ou direction de la route suivie. Ce principe d'affichage peut s'appliquer en ville comme en route dégagée et cette image montre'au conducteur l'aspect de l'environnement qu'il va découvrir, c'est à dire qu'elle lui montre d'avance le terrain qu'il va découvrir avec un recouvrement de la zone déjà parcourue, par exemple de 500 mètres. On conçoit donc que la présentation de l'itinéraire conseillé, matérialisé par un tracé .16 sur cette vue 17, est très facilement perceptible par l'utilisateur qui, en plus-de ce parcours, retrouve également une configuration beaucoup plus précise de l'environnement qu'il va rencontrer. Sur cette figure, la vue est une perspective conique d'une portion de l'environnement rencontré et dans cette image, la topologie de cet environnement est extrêmement simplifiée, c'est à dire que par exemple les bâtiments sont représentés par des blocs sans fenêtre, les arbres ne sont pas représentés, mais les trottoirs et terrepleins y figurent. Ainsi qu'on peut le constater, les monuments sont reconnaissables trés facilement. Par contre, les faces cachées des différents organes sont éliminées pour augmenter la lisibilité de l'image. De plus, du fait que l'image présentée au conducteur est une perspective conique, elle se rapproche le plus de ce qui est réellement perçu par l'oeil humain, en présentant un horizon et un point de convergence des lignes de fuite à l'infini. Elle ne conserve cependant pas les distances. Ce mode de présentation des informations nécessite un calcul des images relativement important et afin de réduire au minimum le temps de calcul par une préparation plus élaborée des images contenues dans les moyens de mémorisation 4, il est également possible de calculer ces images pour qu'elles représentent des vues en perpective axonométrique de l'environnement, comme cela est représenté sur la Fig.4, dans laquelle on reconnait un tracé 18 d'un itinéraire conseillé sur une vue 19. En effet, si l'on accepte de perdre: la notion d'horizon, on peut utiliser la perspective axonométrique qui a la particularité de conserver les distances. Cela revient à dire qu'une vue en perspective axonométrique de toute une ville, par exemple Paris, peut être découpee en une infinité d'images élémentaires. sans que ces dernières ne perdent de leur lisibilité ni de leur facilité de compréhension. 11 est donc possible de calculer une fois pour toutes, des vues en perspective axonométrique couvrant l'environnement dans lequel est amené à se déplacer le véhicule, d'intégrer ces vues dans les moyens de mémorisation 4, et de sentir les récupérer comme on le verra par la suite, en fonction de la position du véhicule et de la direction de déplacement de celui-ci, Par ailleurs, du fait de la conservation des distances, le repérage de ces vues est également sim plifié en raison de la relation directe avec des coordonnées géographiques. Le nombre de vues établies au préalable, à intégrer dans les moyens de mémorisation, est fixé par l'angle maximum que l'on peut tolérer entre la direction de la rue parcourue et la direction suivant laquelle l'une des perspectives aura été calculée. En effet, on peut par exemple définir seize directions différentes sur la rosace des points cardinaux, ces axes ou directions de perspective étant ainsi décalés successivement de 22.5 les uns par rapport aux autres. Ce découpage conduit à des différen- ces entre les directions des rues et des vues calculees tout à fait acceptables. L'intérêt de ce decoupage est qu'il est possible de choisir en fonction de la direction de la rue empruntée par le véhicule, la meilleure perspective axonometrique. Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, cette perspective est calculée au préalable et le choix se fait par exemple de manière illustrée par l'organigramme représenté sur la Fig.5, qui se décompose 1) dans le calcul de la direction ou axe de la rue dans laquelle se déplace le véhicule, selon la formule P = X1-X2/Y1-Y2, X et Y représentant les coordonnées de deux points de la rue, par lesquels est passé successivement le véhicule; 2) dans une recherche parmi par exemple les seize directions Dn suivant lesquelles ont étééta- blies seize vues de l'environnement du véhicule, de la direction optimale telle que la différence Dn - P soit minimale; 3) dans une sélection parmi toutes les vues, de la vue de direction On optimale;; 4) dans une recherche de la zone entourant le tronçon de rue parcourue. par exemple en aval de la position du véhicule jusqu'à 500 mètres de celui-ci: et 5) dans un affichage du résultat sur les moyens d'affichage du dispositif, c'est à dire de la vue de direction optimale et de l'itinéraire conseille. L'algorithme qui vient d'etre décrit peut être mis en oeuvre très facilement par un calculateur embarqué à bord du véhicule, Bien entendu, le nombre de directions définies sur la rosace des points cardinaux peut être différent de 16 et l'angle entre deux directions peut donc être différent de 22,5". Il est à noter que l'on peut utiliser indifféremment des vues calculées se présentent sous la forme de matrices de points allumés ou sous la forme d'une liste de coordonnées définissant des segments élémentaires composant une image. Bien entendu, ces images pre-calculées peuvent être stockées dans un disque numérique ou dans une carte à circuits intègres. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aide à la navigation d'un véhicule notamment automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une unité centrale (3) de traitement d'informations, reliée à des moyens de mémorisation (4) sous forme numérique, d'images représentant en trois dimensions, différentes vues (17:19) d'un environnement dans lequel est amené à se deplacer le véhicule, à des moyens d'acquisition (5,6) de la position du véhicule et de sa direction de déplacement, à des moyens d'entrée (7) de données de déplacement du véhicule, pour le calcul d'un itinéraire conseillé (16:18) et à des moyens (8) d'affichage de l'image représentant la vue de l'environnement correspondant à la position du véhicule et à sa direction de déplacement dans celui-ci et de l'itinéraire conseillé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les images (17} représentent des vues en perspective conique dudit environnement. 3. Dispositif selon la revendication 1, caracterisé en ce que les images (19) représentent des vues en perspective axonométrique dudit environnement. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mémorisation (4) comprennent des vues de l'environnement prises selon différentes directions. 5. Dispositif selon la revendication 4. caractérisé en ce que les vues sont prises suivant des directions décalées d'un même angle successivement les unes par rapport aux autres. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les vues sont prises suivant des directions décalées de 22.5 successivement les unes par rapport aux autres. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (13) de détermination de la direction (P) suivie par le véhicule et de sélection parmi les différentes vues mémorisées dans les moyens de mémorisation (4), de celle correspondant à la position du véhicule et dont la direction (Dn) se rapproche le plus de la direction (P) de déplacement du véhicule afin de l'afficher.