Brevet FR2753418A1 — publié le 19980320

Etat de la technique La présente invention concerne un procédé de ré- gulation de la vitesse d'un véhicule en tenant compte des vé- hicules circulant en avant, selon lequel, on sélectionne un véhicule circulant en avant comme cible de régulation et, pour cela, on définit les trajets des voies de circulation futures attribués aux véhicules circulant en avant. Un tel procédé et dispositif sont connus sous la dénomination régulateur adaptatif de vitesse de circulation ou encore sous la dénomination anglaise " ACC " (Adaptive Cruise Control); ces moyens sont décrits par exemple dans le document " Adaptive Cruise Control - System Aspects and Deve- lopment Trends " Winner, Witte, SAE 96 in Detroit 26.-29 Fé- vrier 1996, paper No. 961010. En résumé, un tel procédé et dispositif concernent une régulation conventionnelle de la vitesse de circulation qui, lorsqu'un capteur complémentaire détecte des véhicules circulant devant, combinent une régula- tion de distance. Etant donné les conditions actuelles de circulation, cela se traduit nécessairement par des difficul- tés car il faut sélectionner comme cible de régulation pour réguler l'intervalle l'un des différents véhicules en avant. Le document EP 0 716 949 Al, décrit un procédé selon le type défini cidessus et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Selon ce document, on réalise une régulation de la vitesse en tenant compte de plusieurs véhi- cules circulant en avant et aussi du changement de voie des véhicules circulant en avant. Pour réaliser cet objectif, on utilise des moyens qui fournissent une information concernant la position angu- laire des différents véhicules en avant. En outre, on utilise des moyens qui associent à un véhicule en avant une certaine plage angulaire prédéterminée. En fonction des différentes situations d'environnement, on sélectionne alors l'une des trois stratégies de régulation possibles. Parmi celles-ci, il y a en même temps la sélection d'un véhicule circulant en avant comme cible de régulation. Toutefois, ce document ne donne aucune réponse à la question de savoir comment sélec- tionner un véhicule en avant comme cible de régulation lors- que le véhicule régulé change de voie. Le document DE 42 00 694 Al, décrit un procédé du type défini ci-dessus, tenant compte d'un changement de voie du véhicule régulé en particulier en cas de dépassement. Se- lon ce document, on interrompt la régulation d'intervalle en présence d'indices correspondant pendant une durée détermi- née. A la fin d'un intervalle de temps pré-réglé dans le sys- tème, la régulation d'écartement reprend automatiquement son fonctionnement avec les paramètres réglés précédemment. De manière précise, ainsi pendant un changement de voie, ce n'est pas le moyen de régulation mais le conducteur qui con- duit le véhicule. Problème posé La présente invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif correspondant permettant de réguler la vitesse d'un véhicule en tenant compte du ou des véhicules circulant en avant même lorsque le véhicule régulé change de voie de circulation. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce que la régulation réagit pour un changement de voie envisagé et/ou débutant du véhicule régulé, déjà sur un véhicule circulant en avant et se trouvant dans la voie de circulation vers laquelle alterne le véhicule régulé. En d'autres termes, en présence d'indicateurs correspondant à un début ou à un changement intentionnel de voie on élargit la plage avant prise en compte pour la régu- lation de distance. Des moyens sont prévus qui détectent les véhicu- les circulant en avant et définissent au moins leur distance, leur vitesse et leur angle par rapport au véhicule à réguler. D'autres moyens définissent une plage de trajec- toire future pour le véhicule régulé en utilisant des données de dynamique du véhicule telles que par exemple le taux de giration, l'angle de direction, l'accélération transversale et/ou la vitesse de rotation des roues. Dans le cas idéal, cela correspond exactement à la poursuite de la trajectoire sur laquelle se trouve le vé- hicule régulé. En fonctionnement normal, suivant la trajectoire, la régulation d'intervalle (ou distance) ne tient compte que des véhicules qui se trouvent dans une plage de trajectoire prévisible déterminée du véhicule régulé. En présence d'indicateurs d'un changement de voie, cette plage de trajec- toire prévisible est étendue jusqu'à une largeur de bande ou de voie de circulation. Dans le cas o plusieurs véhicules circulant en avant peuvent être pris comme cibles de la régulation, on choisit celui des véhicules qui engendre l'accélération de consigne la plus faible pour le véhicule régulé. Pour cela, on prend en compte le cas échéant de la décélération néces- saire comme accélération négative. L'extension de la plage des trajectoires prévisi- bles est de nouveau réduite si l'exécution du changement de voie a été détectée et/ou si des indicateurs pour un change- ment de voie intentionnel et/ou débutant pour un certain temps sont présents. Ce temps défini est de préférence com- pris entre 2 et 5 secondes. Le changement de voie intentionnel ou débutant peut être décelé à l'aide de grandeurs relevant de la dynami- que de circulation comme par exemple le coefficient de gira- tion, l'angle de braquage et/ou l'accélération transversale, à l'aide des indicateurs de direction de circulation et/ou d'un traitement de l'image vidéo. L'avantage du procédé de l'invention est que les véhicules qui se trouvent sur la voie de circulation voisine sont pris en compte suffisamment à temps dans l'algorithme de régulation. Il en résulte un passage anticipé au transfert d'une nouvelle cible de régulation. Le comportement du véhi- cule régulé est ainsi globalement plus facile et plus claire- ment réalisable. De plus, la prise en compte suffisamment à temps d'un véhicule sur la voie voisine, offre la garantie de l'exécution d'une décélération éventuellement nécessaire, par exemple par une commande de frein, dès avant la fin du chan- gement de voie. Description d'un exemple de réalisation Un exemple de réalisation sera décrit ci-après à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - les figures la et lb montrent deux scénarios possibles cor- respondant à un changement de voie de circulation, - la figure 2 montre un schéma par blocs et un ordinogramme d'un dispositif selon l'invention. La figure la montre une chaussée à trois voies, droites, dont la voie gauche, la voie médiane et la voie droite, portent les références 11, 12, 13. Un véhicule 14 équipé d'un dispositif de régulation selon l'invention cir- cule sur la voie médiane. A l'avant du véhicule 14, régulé, se trouvent dans chacune des voies de circulation, trois vé- hicules en avant 15, 16, 17. Deux lignes en forme de v, par- tant de l'avant du véhicule 14, régulé, et ayant un angle d'ouverture î définissent la plage d'observation d'un cap- teur d'éloignement et de vitesse à résolution angulaire. Cela peut par exemple être un capteur radar ou laser à plusieurs faisceaux et/ou à faisceau mobile. Une surface 18 hachurée en sombre caractérise une bande de circulation future pour le véhicule régulé. Celle-ci s'ouvre par exemple en forme de v à partir de l'avant du véhicule régulé 14 pour arriver jusqu'à la largeur de la voie de circulation effective puis elle cor- respond de manière idéale à la voie 12 dans la direction de circulation du véhicule 14 régulé. Le véhicule 16 circulant en avant, dans la voie de circulation 12 est également recou- vert par la zone 18 hachurée en sombre. Une zone 19 hachurée en clair caractérise une autre bande de circulation future, étendue. La bande de circulation future 18 s'élargit de la largeur d'une bande de circulation et recouvre la voie de circulation droite 13 dans la direction de circulation du vé- hicule 14 régulé ainsi qu'un véhicule 17 circulant en avant, dans cette voie de circulation 13. La figure lb montre la même scène que la figure la, mais la chaussée 10 décrit une courbe. Les véhicules re- présentés ainsi que les zones hachurées et les références correspondent à ce qui est indiqué à la figure la. Cela mon- tre que le procédé décrit ci-après dépend de ce que la chaus- sée présente ou non une courbure. La figure 2 montre le schéma par blocs d'un dis- positif selon l'invention. Un bloc 201 schématise des cap- teurs de dynamique de roulement. Il s'agit par exemple de capteurs qui détectent séparément ou en combinaison, le coef- ficient de giration du véhicule, son angle de braquage, ses accélérations transversales et/ou la vitesse de rotation des roues. Le bloc 202 représente l'afficheur de direction de circulation du véhicule. Le bloc 203 symbolise une reconnais- sance de bande de circulation reposant sur une vidéo. Les si- gnaux d'au moins l'un des blocs 201, 203 sont appliqués à un bloc 204 qui définit les trajets des bandes de circulation futures à partir des signaux qu'il reçoit. En même temps, les signaux d'au moins l'un des blocs 201-203 sont appliqués à un bloc 205 appelé bloc d'anticipation de changement de voie de circulation. A partir des signaux reçus on détermine ainsi des indicateurs signifiant qu'un changement de voie est pré- visible. Dans le cas d'une détection de voie de circulation 203 de type vidéo, cela peut se déduire par exemple de la di- minution continue de l'éloignement latéral du repère de voie de circulation suivant, reconnu. En variante ou en complément, on exploite comme indice, d'abord un dépassement du repère ou une distance mi- nimale. Les grandeurs relevant de la dynamique de circulation peuvent par exemple être comparées à des modèles mis en mé- moire obtenus à partir d'enregistrements ou de caractéristi- ques ou combinaisons de caractéristiques définissant un changement de voie de circulation. Un indice très fiable d'un changement de voie, prévisible est naturellement la commande du clignotant de direction. Un bloc 206 schématise un capteur détectant des véhicules circulant en avant et mesurant leur distance, leur vitesse et leur position angulaire. Il s'agit de préférence d'un capteur radar dont la résolution angulaire est par exem- ple définie par plusieurs lobes de réception et/ou une os- cillation mécanique ou électrique d'un lobe de réception. On peut toutefois envisager également ici des variantes de réa- lisation par exemple des systèmes laser. Le capteur radar fournit ces signaux à un bloc 207 qui reçoit en même temps également des données ou signaux du bloc 204. A l'intérieur du bloc 207, les objets radar dé- tectés par le bloc 206 sont associés à trois classes " objet sur la voie de circulation actuelle; objet sur la voie de circulation voisine à gauche; objet sur la voie de circula- tion voisine à droite ". Les données du bloc 207 ainsi que celles du bloc 205 sont appliquées à un bloc 208 servant à mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Pour ce bloc on a représenté un ordinogramme pour la mise en oeuvre du procédé. A l'intérieur du bloc 208, il y a tout d'abord une décision 209 au cours de laquelle on demande s'il y a un changement de voie de circulation vers la gauche. La base de la décision est fournie par le bloc 205 déjà évoqué. S'il n'y a pas de signal indicateur d'un changement de voie de circu- lation vers la gauche, au cours de l'étape suivante 210 on demande s'il y a des indicateurs d'un changement de voie de circulation vers la droite. Si cela n'est pas le cas, selon l'étape 213, on ne tient compte que des objets situés sur la bande de circulation actuelle. Si l'une des deux décisions précédentes reçoit une réponse positive, cela signifie que des indicateurs d'un changement de bande de circulation exis- tent et les étapes 211 et 212, prennent en compte les objets sur la bande de circulation instantanée et la bande respecti- vement voisine. Il est clair que l'on peut également échanger l'ordre des interrogations 209 et 210. Si maintenant, comme le montrent les deux scéna- rios de la figure 1, on a le choix entre plus d'un véhicule, l'étape 214 sélectionne comme cible de régulation concrète le véhicule qui engendre l'accélération de consigne a cons la plus faible dans le véhicule régulé. Le cas échéant, on con- sidère une décélération nécessaire comme accélération néga- tive et on l'exploite telle quelle. Pour la sélection d'un véhicule circulant en avant comme cible de régulation, on dé- finit ainsi tout d'abord pour chaque véhicule en avant envi- sageable, une accélération de consigne a_ cons rapportée à ce véhicule et qui peut servir au véhicule régulé. Puis, on sé- lectionne le véhicule circulant en avant comme cible de régu- lation pour laquelle l'accélération de consigne a_ cons, déterminée est minimale.5 Les données du véhicule ainsi choisi sont appli- quées par le bloc 208 à un régulateur 215 qui assure la régu- lation de vitesse et de distance. En fonctionnement actuel du véhicule, le bloc 204 définit alors à partir des grandeurs de dynamique de circula- tion qu'il reçoit, en permanence une trajectoire de circula- tion future. Cette plage appelée bande de circulation future 18 est dans le cas idéal au tracé de la voie de circulation dans la direction de circulation du véhicule 14. De faibles ou courtes déviations peuvent néanmoins exister du fait de parasites combinés, de significations multiples et/ou d'erreurs de mesure. Parmi tous les véhicules circulant en avant, ainsi détectés, on ne tient compte pour une régulation d'intervalle que de ceux qui se trouvent dans cette bande de circulation future 18. Grâce à l'angle d'ouverture a, impor- tant, on détecte également des véhicules à l'extérieur de la voie de circulation future 18. Dans le schéma envisagé pour les figures la et lb, cela signifie que pendant le fonction- nement normal, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de signe de futur changement de voie de circulation, on ne tient compte que du véhicule 16, situé en avant pour réguler l'intervalle. Si à cause des données qu'il reçoit, le bloc 205 reconnaît un changement de voie envisagé ou débutant, on élargit la voie de circulation future prise en compte d'une largeur de voie dans la direction du changement de voie déce- lée. En pratique cela signifie que le bloc 204 augmente le tracé de circulation futur par exemple de 3,5 m en direction du changement de voie prévisible. L'importance de l'augmen- tation dépend de la valeur obtenue et enregistrée par expé- rience; il peut également s'agir d'une donnée obtenue par le traitement d'une image vidéo 203. En variante ou en complé- ment, l'extension peut également être adaptée de manière dy- namique selon la course respective, la vitesse du véhicule et/ou une fonction de temps prédéterminée, avec une adapta- tion dynamique. Grâce à une telle extension, tous les véhicules selon les figures la et lb qui circulent dans les plages 18 et 19 hachurées sont pris en compte pour la régulation de la distance. Si maintenant, comme cela est indiqué dans les deux scénarios, on dispose de plus d'un véhicule pour la sé- lection, l'étape 214 sélectionne comme cible de régulation pratique, le véhicule qui génère l'accélération de consigne minimale, pour le véhicule régulé. Pour cela, on prend en compte et on exploite une éventuelle décélération, néces- saire, comme accélération négative. Grâce à la sélection selon le minimum de l'accélération de consigne, un changement de la cible de ré- gulation se fait en douceur et d'une manière aussi conforta- ble que possible. En outre, cela donne la plus grande sécurité possible car la cible de régulation sélectionnée est en principe toujours la cible la plus critique. Dans ce con- texte, pour ce choix de la distance du véhicule respectif en avant ce critère n'est pas le seul. Ainsi, l'accélération de consigne du véhicule régulé doit se calculer selon la formule suivante: a_cons = Cl. v_rel + c2.(d-dcons dans cette formule: a_cons: Accélération de consigne du véhicule régulé cl, c2: Coefficients de pondération vrel: Vitesse relative entre le véhicule régulé et du véhi- cule en avant d: Distance entre le véhicule régulé et le véhicule en avant dcons: Distance minimale ou distance de consigne, réglée en- tre le véhicule régulé et le véhicule en avant. Comme dans cette formule on utilise non seulement la distance (d) mais également la vitesse relative v_rel, le cas échéant on sélectionne un autre véhicule circulant en avant très lentement, à la place du véhicule directement de- vant, mais plus rapide. Cela correspond à l'évaluation d'une telle situation par un vrai conducteur. Lorsque le changement de voie commencé est termi- né, la voie de circulation future 18, 19 envisagée est de nouveau réduite à la largeur initiale 18. Pour cela, par de nouvelles interrogations 209, 210 on vérifie qu'il n'y a pas d'indicateurs laissant prévoir un changement de voie. De plus, on réduit de nouveau une extension de la voie de circulation future envisagée si les indicateurs d'un changement de voie persistent plus longtemps qu'une durée prédéterminée égale par exemple à 10 secondes. Selon des va- leurs expérimentales subjectives, il existe en effet une du- rée caractéristique entre la première mise en marche du clignotant et un demi-changement de voie, c'est-à-dire que le véhicule se trouve sur la ligne de séparation entre deux voies de circulation pour des valeurs comprises entre 2 et 5 secondes. Ainsi, après le dépassement d'une durée prédétermi- née, choisie, on ne peut plus envisager un changement de20 voie. En variante ou en complément, on peut également annuler de manière dynamique l'extension de la voie de circu- lation future envisagée, en définissant un décalage par rap- port à la course précédente par des grandeurs dynamiques de circulation et en réduisant l'extension indiquée chaque fois lors de ce décalage mesuré. R E V E N D I CATIONS 1 ) Procédé de régulation de la vitesse d'un véhicule en te- nant compte des véhicules circulant en avant, selon lequel, - on sélectionne un véhicule circulant en avant comme cible de régulation et, pour cela, on définit les trajets des voies de circulation futures attribués aux véhicules circulant en avant, caractérisé en ce que la régulation réagit pour un changement de voie envisagé et/ou débutant du véhicule régulé, déjà sur un véhicule cir- culant en avant et se trouvant dans la voie de circulation vers laquelle alterne le véhicule régulé. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour un changement de voie envisagé et/ou débutant du véhi- cule régulé, la voie de circulation prise en compte pour la sélection est élargie en direction du changement de voie. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la sélection d'un véhicule circulant en avant comme cible de régulation ne se fait d'abord que si le véhicule circulant en avant se trouve dans la voie de circulation prise en compte et en second lieu suivant le véhicule circulant en avant, et pour lequel le choix est encore ouvert, et qui génère la plus faible accélération de consigne dans le véhicule régulé. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la voie de circulation prise en compte pour un changement de voie envisagé et/ou débutant est élargie jusqu'à une largeur de voie. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le changement de voie envisagé et/ou débutant est détecté à l'aide de grandeurs de dynamique de circulation, à l'aide du clignotant de changement de direction et/ou à l'aide du trai- tement d'image vidéo. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' on réduit de nouveau l'extension de la bande de circulation envisagée lorsqu'on a détecté que le changement de voie est exécuté et/ou si les indicateurs d'un changement de voie en- visagé et/ou débutant subsistent plus longtemps qu'un temps prédéterminé. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que pour la sélection d'un véhicule circulant en avant comme ci- ble de régulation, on tient compte d'au moins sa distance et de sa vitesse relative par rapport au véhicule régulé. 8 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la re- vendication 1, caractérisé par - des moyens pour détecter un changement de voie envisagé et/ou débutant par le véhicule régulé, - des moyens pour définir des tracés de voie de circulation future, - des moyens pour détecter un véhicule circulant en avant et les associer aux voies de circulation futures, déterminées, - des moyens pour sélectionner un véhicule circulant en avant à l'intérieur de la bande de circulation prise en compte comme cible de régulation et, - des moyens pour étendre les bandes de circulation envisa- gées pour un véhicule régulé envisageant et/ou commençant un changement de voie.