Brevet FR2985971A1 — publié le 20130726

PROCEDE DE CORRECTION DE TRAJECTOIRE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE ET DISPOSITIF DE CORRECTION DE TRAJECTOIRE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE ASSOCIE [01] DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [2] L'invention concerne un procédé de correction de trajectoire d'un véhicule ainsi qu'un dispositif de correction de trajectoire d'un véhicule associé. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la sécurité et le domaine d'aide à la conduite de lo véhicules automobiles. [3] ETAT DE LA TECHNIQUE [4] Les véhicules automobiles comportent généralement un volant fixé sur une colonne du système de direction, qui est manoeuvré par le conducteur pour braquer les roues directrices de ce véhicule. Les systèmes 15 de direction comprennent habituellement un dispositif d'assistance qui génère une partie de l'énergie à fournir pour braquer les roues, de manière à réduire l'effort que doit délivrer le conducteur, en particulier dans les manoeuvres aux basses vitesses et à l'arrêt. [5] Certains systèmes de direction comportent une fonction d'aide à la 20 conduite pilotant par un calculateur de contrôle une motorisation qui agit sur cette direction, en délivrant un couple d'assistance spécifique sur la direction pour réaliser une aide au suivi de la voie de circulation, qui signale au conducteur un écart par rapport à la voie normale de circulation. Ces fonctions d'aide à la conduite portent par exemple le nom de « Prévention de 25 Franchissement Involontaire de Lignes » (PFIL), « Lane Keeping Support » (LKS) ou « Lane Keeping Assistance System » (LKAS). [6] Ainsi, le document FR2706604 présente un dispositif de détermination la trajectoire d'un véhicule pour un système d'aide à la navigation, comportant des moyens de mesure de l'angle de braquage du 30 volant du véhicule, des moyens de mesure de l'avancement du véhicule et des moyens de calcul de la trajectoire suivie par le véhicule à partir des informations d'angle de braquage et d'avancement. Cependant, ce dispositif nécessite la mise en oeuvre d'un système GPS, qui n'est pas assez précis dans certaines situations, notamment lorsque le véhicule passe à l'intérieur d'un tunnel. [07] Le document US2009153360 présente un dispositif et procédé de corrélation des données transmises par une caméra et des données exploitées par un procédé de maintien de ligne lorsque les fréquences de rafraichissement des données des deux systèmes diffèrent. Cependant cette méthode engendre des problèmes de sous échantillonnage. [08] Le document US2010191421 présente un dispositif et procédé de maintien de voie avec une architecture fonctionnelle incluant un traitement prioritaire en fonction des situations rencontrées, comme par exemple le besoin de stabiliser le véhicule, le besoin de maintenir le véhicule dans la voie et le besoin de maintenir la trajectoire. Cependant, le contrôle de la trajectoire est basé sur la notion d'écart latéral. [9] Le document W02011002345 présente un dispositif et un procédé de maintien de voie couplé avec une « Direction Assistée Electrique » (DAE) avec une boucle de contrôle fermée, dans lesquels la stratégie de contrôle est basée sur un algorithme bas niveau de type boucle ouverte. En outre, le couple de consigne est une fonction de l'accélération latérale demandée. [10] Le document DE102007061900 présente un dispositif de prévention d'un risque de franchissement de ligne, mais le mode de régulation est basé sur le couple moteur du véhicule. [11] Tous ces procédés de contrôle de trajectoire présentent néanmoins des problèmes de précision pour déterminer l'écart entre la trajectoire attendue du véhicule sur la voie de circulation et la trajectoire du véhicule mesurée sur cette voie de circulation. [12] OBJET DE L'INVENTION [13] L'invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un procédé de correction de trajectoire d'un véhicule corrigeant la trajectoire du véhicule en fonction d'un angle de cap correspondant à l'angle entre l'axe longitudinal du véhicule automobile et la ligne de la voie de circulation. [014] Plus précisément, l'invention concerne un procédé de correction de trajectoire d'un véhicule automobile se déplaçant sur une voie de circulation caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - étape d'acquisition de paramètres de géométrie de la voie de circulation et de la position du véhicule automobile sur la voie de circulation, - étape de détermination de l'angle de cap correspondant à l'angle entre l'axe longitudinal du véhicule automobile et une ligne de la voie de circulation, lo - étape de détermination de la vitesse du véhicule automobile, - étape de détermination de la durée restante avant le franchissement de la ligne de la voie de circulation par le véhicule automobile, et - étape de génération d'une consigne de dynamique du véhicule en fonction de l'angle de cap et de la durée restante avant le franchissement de la ligne 15 de la voie de circulation. [15] Selon une mise en oeuvre, les paramètres de géométrie de la voie de circulation comportent au moins un paramètre parmi : la position de la ligne du côté droit de la voie de circulation par rapport à une caméra, la position de la ligne du côté gauche de la voie de circulation par rapport à la 20 caméra, la courbure de la voie de circulation qui est en général identifiée sur une ligne extérieure. [16] Selon une mise en oeuvre, dans l'étape d'acquisition de paramètres de géométrie de la voie de circulation, les mesures des paramètres de géométrie de la voie de circulation sont émises à une 25 fréquence de 50 ms puis sont retardées de 50 ms. [17] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte en outre l'étape de calculer un indice de confiance après l'étape d'acquisition de paramètres de géométrie de la voie de circulation, cet indice de confiance étant calculé en fonction de la corrélation entre les mesures des paramètres de géométrie de 30 la voie de circulation et un modèle de lignes. [18] Selon une mise en oeuvre, l'angle de cap déterminé dans l'étape de détermination de l'angle de cap est calculé en fonction des paramètres de géométrie de la voie de circulation et de la position du véhicule. [19] Selon une mise en oeuvre, en cas d'impossibilité de corriger la trajectoire, l'étape de génération d'une consigne de dynamique du véhicule est supprimée et est remplacée par une alerte spécifique. [20] Selon une mise en oeuvre, l'étape de génération d'une consigne de dynamique du véhicule peut être inhibée par le conducteur du véhicule automobile lorsque ledit conducteur actionne un élément de commande du lo véhicule. [21] L'invention concerne en outre un dispositif de correction de trajectoire d'un véhicule automobile se déplaçant sur une voie de circulation mettant en oeuvre le procédé comportant : - une caméra, 15 - une unité de contrôle, - un capteur de vitesse de lacet, - un capteur de vitesse du véhicule automobile, - un système de direction actif, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour corriger la trajectoire en 20 fonction de l'angle de cap du véhicule automobile correspondant à l'angle entre l'axe longitudinal du véhicule et une ligne de la voie de circulation. [22] BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [23] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont 25 données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [24] Figure 1 : un diagramme fonctionnel montrant les différentes étapes du procédé de correction de trajectoire d'un véhicule selon l'invention ; [25] Figure 2 : une représentation graphique de la trajectoire du centre de gravité du véhicule automobile sur une voie de circulation courbée corrigée selon le procédé de correction de trajectoire selon l'invention ; [26] Figure 3 : une représentation graphique de la trajectoire du centre de gravité du véhicule automobile sur une voie de circulation droite corrigée selon le procédé de correction de trajectoire selon l'invention ; [27] Figure 4 : une représentation schématique du véhicule automobile comportant le dispositif de correction de trajectoire d'un véhicule selon l'invention ; [028] Figure 5 : un diagramme fonctionnel montrant les différentes sous étapes de l'étape de génération de la consigne dynamique du procédé de correction de trajectoire d'un véhicule selon l'invention ; [029] Figure 6 : une représentation graphique d'un modèle de lignes estimant les paramètres de géométrie d'une voie de circulation. [030] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [31] DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION [32] La Figure 4 montre un véhicule 10 automobile situé sur une voie de circulation référencée 11. Ce véhicule 10 comporte des roues 35 directrices et un dispositif 12 de correction de trajectoire comportant une caméra 20, une unité 21 de contrôle, un capteur 22 de vitesse de lacet, un capteur 23 de vitesse du véhicule 10 automobile et un système 24 de direction actif permettant de diriger les roues 35 directrices. Le véhicule 10 automobile comporte en outre un axe A longitudinal. [33] Le système 24 de direction actif comporte une colonne 33 de direction. Un volant 34 est fixé à une extrémité de ladite colonne 33, ce volant 34 étant manoeuvré par le conducteur pour braquer les roues 35 directrices du véhicule 10. Le système 24 de direction actif comporte en outre un moyen de mesure de l'angle réel du volant Av et un dispositif 2 9859 71 6 d'assistance qui génère une partie de l'énergie à fournir pour braquer les roues 35. Ainsi le système 24 permet de réduire l'effort que doit délivrer le conducteur, en particulier dans les manoeuvres aux basses vitesses et à l'arrêt. 5 [034] De plus, ce système 24 de direction comporte un ensemble motorisé et calculateur de contrôle dudit ensemble motorisé agissant sur la direction du véhicule 10, en délivrant un couple d'assistance spécifique sur la direction pour réaliser une aide au suivi de la voie 11 de circulation. Ce couple d'assistance signale au conducteur un écart par rapport à la voie 11 lo de circulation. [35] L'ensemble motorisé comporte en particulier un moteur électrique ou des vérins hydrauliques du dispositif d'assistance, pour générer un couple dans un sens ou dans l'autre sur le système 24 de direction. Ce couple signale au conducteur une sortie de la voie 11 de circulation ou un risque de 15 sortie. [36] Lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, des paramètres de géométrie de la voie 11 de circulation et de la position du véhicule 10 automobile sur la voie 11 de circulation sont acquis dans une première étape 100 au moyen de la caméra 20. 20 [037] A cet effet, la caméra 20 filme en permanence des lignes 30, 31 blanches tracées au sol qui délimitent la voie 11 de circulation, afin de situer le véhicule 10 par rapport aux limites latérales de cette voie 11 et détecter des écarts latéraux du véhicule 10 par rapport à cette voie 11. [038] Plus précisément, la caméra 20 permet de connaître à chaque 25 instant la position de la ligne 30 du côté droit de la voie 11 de circulation par rapport à la caméra 20, la position de la ligne 31 du côté gauche de la voie 11 de circulation par rapport à la caméra 20 et la courbure de la voie 11 de circulation qui est en général identifiée sur une ligne extérieure. Par ligne 30 du côté droit et ligne 31 du côté gauche, on entend les lignes qui sont situées 30 sur la droite et sur la gauche de la caméra 20 lorsque cette caméra 20 filme ces lignes 30, 31. Les mesures des paramètres de géométrie de la voie 11 sont émises par la caméra 20 à une fréquence de 50 ms. Afin d'éviter les problèmes de sous échantillonnage, les mesures issues de la caméra 20 sont retardées de 50 ms lors de la transmission des mesures sur le réseau du véhicule 10. Ce retard est réduit en optimisant la bande passante du réseau du véhicule 10. [039] L'unité 21 de contrôle calcule dans une étape 101 un indice de confiance en fonction de la corrélation entre les mesures des paramètres de géométrie de la voie 11 provenant de la caméra 20 et un modèle de lignes. Ce modèle de lignes est basé par exemple sur un polynôme du deuxième ou du troisième ordre représentant la trajectoire d'une ligne 30, 31 dans le repère (X, Y) du véhicule 10 comme le montre la Figure 6. Le repère (X, Y) du véhicule 10 comporte un premier axe X étant confondu avec l'axe A longitudinal du véhicule 10 et un deuxième axe Y perpendiculaire au premier axe X. L'origine O du repère (X, Y) est positionnée au niveau du centre G de gravité du véhicule 10. On suppose que, dans le cas d'une voie standard, l'angle de cap et la courbure sont sensiblement équivalents pour les lignes 30, 31 qui présentent un écart constant entre elles. L'estimation de ces paramètres nous conduit à une mise en équation simple, vérifiée dans le cas des petits angles, telle que : y = yo + a - x +)c. 2 - x2 suivant laquelle, dans le repère (X, Y), x est l'abscisse d'un point P de la ligne 30, 31, y est l'ordonnée dudit point P de la ligne 30, 31, y0 est l'ordonnée du point de ladite ligne pour x=0, a est l'angle de cap pour x=0 et c0 est une constante. [040] Si l'indice de confiance est supérieur à un certain seuil, un angle a de cap est déterminé dans une étape 102. Cet angle a de cap correspond à l'angle entre l'axe A longitudinal du véhicule 10 automobile et la ligne 30, 31 de la voie 11 de circulation la plus proche du véhicule 10. Si l'indice de confiance n'est pas supérieur à un certain seuil, on considère qu'il n'est pas possible de calculer l'angle a de cap. 2 9859 71 8 [41] L'étape 102 est mise en oeuvre par l'unité 21 de contrôle à partir des mesures provenant de la caméra 20. En effet, l'axe A du véhicule 10 est connu de l'unité 21 de contrôle. En outre, la position de la ligne 30 du côté droit de la voie 11 de circulation par rapport à la caméra 20, la position de la 5 ligne 31 du côté gauche de la voie 11 de circulation par rapport à la caméra 20 et la courbure de la voie 11 de circulation permettent de connaître précisément la géométrie de la voie 11 (cf. Figures 2 et 3). [42] Dans une étape 103, la mesure de la vitesse du véhicule 10 automobile est mise en oeuvre par capteur 23 de vitesse du véhicule 10. En 10 outre, la vitesse de lacet du véhicule 10 est mise en oeuvre par le capteur 22 de vitesse de lacet. Par vitesse de lacet, on entend la vitesse de rotation du véhicule 10 autour de son centre G de gravité. [43] Dans une étape 104, l'unité 21 de contrôle détermine la durée restante avant le franchissement d'une des lignes 30, 31 de la voie 11 de 15 circulation. Cette durée ou « Time to Line Crossing » (TLC) en anglais est calculée à partir de la position du véhicule 10 sur la voie 11, de la vitesse de lacet du véhicule 10, la vitesse du véhicule 10, d'autres données de dynamique du véhicule 10 et les actions du conducteur. [44] Dans une étape 105, on déduit de la durée calculée dans l'étape 20 104 un degré de risque concernant la sortie du véhicule 10 de la voie 11 ou risque de sortie de voie 11 du véhicule 10. Par données de dynamique du véhicule 10, on entend les données concernant la connaissance et la formalisation des phénomènes physiques entrant dans la tenue de route et le comportement du véhicule 10. Par exemple ces données de dynamique sont 25 l'accélération de lacet, l'accélération latérale, l'angle de rotation du volant 34 etc. [45] En analysant les paramètres mesurés par la caméra 20, les données de dynamique du véhicule 10 et les actions du conducteur on peut ainsi détecter un écart par rapport à la voie 11 de circulation qui n'est pas 30 demandé par le conducteur. [46] Si le degré de risque d'une sortie de voie 11 du véhicule 10 dépasse un certain seuil, une consigne de dynamique est déterminée dans une étape 106 en fonction des paramètres mesurés par la caméra 20, de la vitesse du véhicule 10 et d'autres données de dynamique du véhicule 10. Cette consigne de dynamique du véhicule 10 est générée et appliquée par le système 24 de direction actif. Si le degré de risque d'une sortie de voie 11 du véhicule 10 ne dépasse pas un certain seuil, on ne détermine pas de consigne dynamique. [47] La détermination de la consigne dynamique par le système 24 de direction est une régulation de type retour d'état dans lequel on décompose un couple de base de régulation en angle et un couple d'assistance, comme 10 décrit dans le document ayant le numéro de dépôt FR1060383. [48] Plus précisément, comme le montre la Figure 5, le calculateur de contrôle du système 24 de direction détermine dans une sous étape 107 partir des paramètres mesurés par la caméra 20 et des données de dynamique du véhicule 10 un angle volant de consigne Av pfil. Cet angle 15 volant de consigne Av pfil permettrait de suivre normalement la direction donnée par la voie 11. En outre, le moyen de mesure de l'angle volant réel Av mesure dans une sous étape 108 l'angle volant réel Av. [49] Le calculateur de contrôle calcule dans une sous étape 109 avec un système de régulation du type proportionnel / dérivé ou numérique, à 20 partir de l'écart angulaire AAv entre l'angle volant de consigne Av pfil et l'angle volant réel Av, un couple de base de régulation en angle Treg. [50] Le système de direction calcule ensuite dans une sous étape 110 un couple d'assistance Tassist, en multipliant par des valeurs de gain k1, k2 telles que k2 >= k1 > 0, la valeur du couple résistant au volant Cv, en 25 prenant pour Cv 0 et risque de sortie à droite, Tassist = k1 Cv ; et pour Cv > 0 et risque de sortie à gauche, ou Cv