Brevet FR3029154A1 — publié le 20160603

Système embarqué sur un véhicule automobile pour une fonctionnalité de changement de voie complètement automatisée, et procédé de contrôle associé La présente invention concerne de manière générale les véhicules automobiles équipés de systèmes automatiques et semi-automatiques d'assistance à la conduite, et plus précisément les systèmes permettant le changement de voie automatisé. L'automatisation de la conduite avance pour répondre à de nombreux enjeux tels que la sécurité, la mobilité, l'éco-conduite, et l'accessibilité pour tous à la conduite. Aujourd'hui, il est possible d'avoir un véhicule totalement automatisé sans conducteur, sur des zones dédiées. Il n'en va pas de même en ce qui concerne les projets de véhicules automatisés sur route pour lesquels de nombreux problèmes, en particulier dans le domaine juridique et dans le domaine de la sécurité, restent à résoudre avant de voir de tels véhicules en vente. En particulier, dans le cas d'un véhicule automatisé sur route en présence d'un conducteur, la Convention de Vienne édicte, dans son Article 8.5, que le conducteur doit à tout moment être en mesure de contrôler son véhicule. Le Comité des normes de véhicules automatisés sur route SAE (Acronyme anglo-saxon mis pour Society of Automotive Engineer) a récemment publié un nouveau rapport donnant une classification des niveaux de conduites automatisés, ("Taxonomy and Definitions for Terms Related to Ôn-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems", Standard 33016, 16 janvier 2014), avec, pour chaque niveau de classification, les règles de partage de la supervision de la conduite entre le conducteur et le ou les systèmes d'automatisation. Plus précisément, ce rapport définit six niveaux, allant du niveau 0 pour un véhicule sans aucun système d'automatisation, au niveau 5 pour un véhicule complètement automatisé, en passant par différents degrés d'automatisation pour lesquels on augmente à chaque fois la part d'automatisation et on diminue la part de responsabilité du conducteur. Ainsi : - le niveau 1 correspond aux systèmes d'aide à la conduite relatifs soit au seul contrôle longitudinal du véhicule (par exemple les systèmes connus sous l'acronyme anglo-saxon ACC ou « Autonomous Cruise Control »), soit au seul contrôle latéral du véhicule (par exemple un système d'aide au maintien de trajectoire sur une voie, ou un système d'aide au changement de voie utilisé en cas de dépassement, de rabattement après dépassement, ou d'une procédure d'évitement) ; - le niveau 2 correspond à un niveau dit « d'automatisation partielle » dans lequel le ou les systèmes d'aide à la conduite peuvent combiner le contrôle latéral et longitudinal du véhicule ; - le niveau 3 correspond à un niveau dit « d'automatisation conditionnelle » dans lequel on autorise le conducteur, pendant un laps de temps déterminé, et sur certains types de routes (par exemple une autoroute), à ne pas être attentif à la conduite. Les systèmes automatisés y afférant supervisent alors le contrôle latéral et/ou longitudinal du véhicule, mais doivent rendre la responsabilité au conducteur en cas de problème ; - les niveaux 4 et 5 correspondent à une automatisation complète du 15 véhicule, avec possibilité, pour le conducteur de déléguer la conduite, dans toute situation, et d'y revenir quand il le souhaite, indépendamment de la durée et de toute zone spécifique. Les niveaux 0 à 5 selon l'SAE correspondent sensiblement aux niveaux 0 à 4 de l'Agence fédérale Américaine NHTSA ("National Highway Traffic 20 Safety Administration") chargée de la sécurité routière. En raison de l'Article précité de la Convention de Vienne, les véhicules de niveau 3 à 5 ne sont aujourd'hui pas autorisés par la législation. Les niveaux 0 à 2 sont en revanche autorisés car le conducteur reste bien le seul superviseur de la conduite. 25 On s'intéresse dans la suite aux projets des futurs véhicules automatisés de niveau 3 selon les Standards SAE ou NHTSA. L'acceptation d'une modification de la Convention de Vienne, qui impose aujourd'hui une responsabilité permanente du conducteur, passe a minima par la mise en oeuvre d'un certain nombre de procédures de sûreté de fonctionnement et de 30 stratégies pour permettre au conducteur de revenir à la supervision de la conduite en cas de défaillances du système. En particulier, si une défaillance est détectée, le système de conduite automatisée de niveau 3 doit certes, rendre la main au conducteur, mais doit néanmoins assurer la fonctionnalité pendant un court laps de temps, typiquement de l'ordre d'une dizaine de seconde, pour permettre au conducteur de reprendre effectivement le contrôle de la conduite. Ces exigences en termes de sûreté de fonctionnement impliquent 5 nécessairement d'utiliser une architecture avec beaucoup de redondance, ce qui vient grever le coût de ces systèmes. Ainsi, conformément à la norme internationale ISO 26262 qui définit notamment une classification de la criticité des défaillances selon quatre niveaux dits "ASIL A, ASIL B, ASIL C et ASIL D" (initiales anglo-saxonnes mises pour Automotive Safety Integrity 10 Level), un système de niveau 3 doit être ASIL D, ce qui entraîne en particulier de prévoir sur un véhicule au moins trois technologies différentes de capteurs pour observer une même zone de l'environnement du véhicule. On évite ainsi qu'un brouilleur externe vienne rendre simultanément inefficaces les trois types de capteurs. 15 La figure 1 illustre, à titre d'exemple non limitatif, une architecture connue pour un système automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) pour le maintien de trajectoire sur une voie d'un véhicule 1. Sur le plan fonctionnel, un tel système de maintien de trajectoire sur une voie doit être capable de contrôler ce qui se passe devant le véhicule, de commander le système de 20 freinage et/ou le système de contrôle moteur pour régler la vitesse en conséquence, et de commander le système électronique de contrôle de la direction pour rester sur une même voie de conduite. Dans l'architecture Connue représentée sur la figure 1, le système automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) comporte pour ce faire : 25 - une caméra frontale 2, située par exemple au milieu du pare-brise avant, et dont la zone d'observation associée A2 présente un angle d'environ 40° sur une portée d'environ 100 mètres ; - un capteur Laser 3, situé par exemple au milieu du pare-choc avant, et dont la zone d'observation associée A3 présente un angle d'environ 145° sur 30 une portée d'environ 150 mètres ; - deux capteurs radar 41 et 42 placés par exemple sur les ailes avant gauche et droite du véhicule 1, d'une portée de l'ordre de la centaine de mètres. Ces deux derniers capteurs radars 41 et 42 font généralement partie d'un système plus complet, doté également de capteurs radar similaires 43 et 44 placés sur les ailes arrière gauche et droite du véhicule 1, l'ensemble de ces quatre capteurs radar couvrant une zone d'observation A4 entourant le véhicule 1. Quatre caméras Si, 52, 53 et 54, situées respectivement au niveau des rétroviseurs gauche et droite, du pare-choc avant et du pare-choc arrière, couvrent une zone d'observation A5 entourant également le véhicule 1, utilisée en particulier également pour donner au conducteur une représentation sur 3600 de l'environnement du véhicule. Le système de la figure 1 peut comporter également des moyens permettant de contrôler que le conducteur est bien en état de reprendre la main si la situation l'impose, par exemple une caméra 6 pointée sur le conducteur (zone d'observation A6) et des capteurs (non représentés) permettant de détecter que les mains du conducteur sont sur le volant (systèmes dits de " Hands-on " en terminologie anglo-saxonne). - Optionnellement, le système utilise également les données d'un récepteur de navigation 7, par exemple de type GPS, de manière à anticiper par exemple les changements d'autoroute et donc les changements de lignes qui seraient nécessaires. D'autres architectures existent pour les systèmes automatisés de 25 niveau 3 (SAE/NHTSA) pour le maintien de trajectoire sur une voie d'un véhicule. Une telle architecture répond bien aux exigences du niveau 3 (SAE/NHTSA) pour la fonctionnalité du maintien de trajectoire sur une voie puisque l'avant du véhicule 1 est bien observé sur trois zones qui se 30 recouvrent partiellement (A2, A3 et A4), et ce, en utilisant trois technologies différentes, comme prescrit pour un niveau ASIL D. Il est plus difficile de réaliser à moindre coût une fonctionnalité de changement de voie automatisé ("full automatic lane change" en terminologie anglo-saxonne) en niveau 3. En effet, dans ce cas, le système doit, outre les fonctionnalités décrites ci-dessus pour le maintien dans une voie, détecter , dans le cadre d'un dépassement sans intervention du conducteur, qu'il est possible de changer de voie en analysant en particulier l'arrière du véhicule, activer l'indicateur de direction pour prévenir les tiers d'un changement de voie imminent, commander le système électronique de contrôle de la direction pour le changement de voie. Une fois le dépassement effectué, le système doit également superviser intégralement la procédure de rabattement du véhicule. Certaines solutions proposées jusqu'ici consistent à utiliser trois zones d'observation entourant sur 360° le véhicule, couvertes par trois technologies différentes de capteurs. Si l'on se réfère à l'architecture montrée sur la figure 1, il est possible en particulier d'utiliser les zones d'observation A4 et A5 liées aux technologies radar et caméra. Pour la troisième zone d'observation sur 3600, liée à la technologie laser, il faut au minimum trois capteurs laser supplémentaires par rapport au capteur laser 3 de la figure 1, placés notamment sur les côtés et à l'arrière du véhicule. Ces solutions sont ainsi très coûteuses. L'invention a pour but de proposer une architecture de coût abordable pour un système de changement de voie complètement automatisé de niveau 3. Pour ce faire, la présente invention a pour objet un système apte à être embarqué sur un véhicule automobile pour une fonctionnalité de changement de voie complètement automatisée, le système comportant, pour observer une zone arrière du véhicule, trois ensembles de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble utilisant au moins un capteur d'une première technologie et un deuxième ensemble utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie, caractérisé en ce que le troisième ensemble comporte un unique capteur d'une troisième technologie, et en ce que le système comporte des moyens pour basculer automatiquement dans une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique dès lors qu'un défaut est détecté sur l'un quelconque des capteurs desdits trois ensembles de capteurs. Lesdits moyens sont de préférence aptes à détecter un défaut constitué par la perte ou panne de l'un quelconque des capteurs desdits trois 5 ensembles de capteurs. En variante ou en combinaison, lesdits moyens sont aptes à mesurer le niveau de visibilité de chaque capteur desdits trois ensembles de capteurs, et à détecter un défaut constitué par un niveau de visibilité de l'un quelconque des capteurs inférieur à un seuil prédéfini. 10 L'unique capteur de troisième technologie est de préférence apte à être disposé sur un pare-choc arrière du véhicule automobile. Le premier ensemble peut également comporter un unique capteur de première technologie apte à être disposé sur un pare-choc arrière du véhicule automobile. 15 Le deuxième ensemble peut comprendre deux capteurs de deuxième technologie, aptes à être disposés sur les ailes arrières latérales du véhicule automobile. A titre d'exemple non limitatif, dans un système conforme à la présente invention, ledit au moins un capteur de première technologie est un 20 capteur d'images, ledit au moins un capteur de deuxième technologie est un capteur radar, et l'unique capteur de troisième technologie est un capteur laser. L'invention a également pour objet un procédé de contrôle d'un système apte à être embarqué sur un véhicule automobile pour une 25 fonctionnalité de changement de voie complètement automatisée, le système comportant, pour observer une zone arrière du véhicule, trois ensembles de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble utilisant au moins un capteur d'une première technologie et un deuxième ensemble utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie, caractérisé en ce 30 que, le troisième ensemble comportant un unique capteur d'une troisième technologie, le procédé de contrôle comporte une étape de détection d'un défaut sur l'un quelconque des capteurs, et une étape de basculement automatique dans une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique dès lors qu'un défaut est détecté. L'étape de détection comporte une détection de la perte ou panne de l'un quelconque des capteurs des trois ensembles et/ou une étape de 5 surveillance du niveau de visibilité de chaque capteur, et une étape de comparaison du niveau de visibilité par rapport à un seuil prédéterminé. L'invention et les différents avantages qu'elle procure seront mieux compris au vu de la description suivante, faite en référence aux figures 10 annexées, dans lesquelles : - la figure 1, déjà décrite ci-dessus, illustre schématiquement un exemple d'architecture connue pour un système de maintien de trajectoire sur une voie complètement automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) équipant un véhicule automobile ; 15 - la figure 2 illustre schématiquement un exemple d'architecture conforme à l'invention pour un système de changement de voie complètement automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) équipant un véhicule automobile ; - la figure 3 représente, sous forme de synoptique simplifié, le fonctionnement du système de la figure 2 selon une première stratégie de 20 contrôle conforme à l'invention; - la figure 4 représente, sous forme de synoptique simplifié, le fonctionnement du système de la figure 2 selon une première stratégie de contrôle conforme à l'invention. 25 Dans la suite de la description, et à moins qu'il n'en soit disposé autrement, les éléments communs à l'ensemble des figures portent les mêmes références. Dans l'ensemble de l'exposé, on appelle « fonctionnalité de changement de voie complètement automatisée » la fonctionnalité de niveau 3 30 (SAE/NHTSA). L'invention part du constat que l'architecture de système montrée sur la figure 1, pour assurer une fonctionnalité complètement automatisée de niveau 3 (SAE/NHTSA) pour le maintien de trajectoire sur une voie pourrait également convenir pour assurer une autre fonctionnalité connue, généralement de niveau 2 (SAE/NHTSA), pour un changement de voie dit "semi-automatique" ("Semi-automatic lane change" en terminologie anglo-saxonne). En effet, dans ce cas, le système doit être capable, comme 5 précédemment, de détecter automatiquement qu'un dépassement est nécessaire et possible, mais c'est au conducteur que revient l'initiative, et donc la responsabilité, de doubler. Dès lors que le conducteur accepte le dépassement (par exemple en actionnant le clignotant), le système reprend la supervision du dépassement en tant que tel. Dans l'ensemble de l'exposé, 10 cette fonctionnalité de niveau 2 est appelée « fonctionnalité de changement de voie semi-automatique ». Fort de ce constat, on propose ici, pour réaliser une fonctionnalité de changement de voie automatique de niveau 3 (SAE/NHTSA), de compléter l'architecture de la figure 1 par un unique capteur laser placé à l'arrière du 15 véhicule, par exemple au niveau au milieu du pare-choc arrière. L'architecture ainsi obtenue est représentée schématiquement sur la figure 2, similaire à la figure 1 à ceci près que : - le capteur laser placé à l'avant du véhicule 1 porte ici la référence 53 avec une zone d'observation avant associée A31 ; 20 - un capteur laser 32 similaire au capteur laser avant 31, avec une zone _ d'observation associée A32, a été rajouté à l'arrière d véhicule 1. Une telle architecture est bien conforme au niveau ASIL D à l'arrière puisqu'elle offre trois zones d'observation (portion de A4, portion de A5 et A32) 25 couvertes par trois technologie différentes de capteurs. Néanmoins, deux types de situations ne permettent pas de proposer en permanence la fonctionnalité de changement de voie automatique de niveau 3 (SAE/NHTSA) : La première situation concerne la perte ou la panne de l'un quelconque 30 des capteurs arrière 32, 43, 44, 54. Dans ce cas, le niveau ASIL D n'est plus respecté. Cependant, au lieu de désactiver la fonctionnalité, la présente invention propose dans ce cas de dégrader la fonctionnalité en basculant dans une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique de niveau 2 (SAE/NHTSA). Cette stratégie de contrôle est illustrée schématiquement sur la figure 3. On considère, à l'état initial, que la fonctionnalité de changement de voie complètement automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) est activée. Le système surveille en permanence l'état des capteurs, et en particulier l'état des capteurs arrières 32, 43, 44, 54 (Etape Si). En cas de défaillance de l'un quelconque de ces capteurs arrières 32, 43, 44, 54, le système bascule automatiquement, lors d'une étape S2, dans une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique, de niveau 2 (SAE/NHTSA). Une deuxième situation dans laquelle une stratégie de contrôle particulière du système de la figure 2 est souhaitable concerne le cas où le véhicule 1 est dans un bouchon. En effet, certains véhicules situés à l'arrière du véhicule 1 sont susceptibles de réduire la visibilité des capteurs arrières 32, 43, 44, 54, auquel cas le système ne sera pas en mesure de détecter par exemple l'arrivée d'un deux roues remontant entre les deux voies, et de conclure ainsi qu'un dépassement automatique n'est pas possible. Ici encore, au lieu de désactiver la fonctionnalité dès lors que la visibilité de l'un des capteurs arrière est insuffisante, de dégrader la fonctionnalité en basculant dans une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique de niveau 2 (SAE/NHTSA). Cette stratégie de contrôle est illustrée schématiquement sur la figure 4. On considère, à l'état initial, que la fonctionnalité de changement de voie complètement automatisé de niveau 3 (SAE/NHTSA) est activée. Le système surveille en permanence le niveau de visibilité de chaque capteur arrière 32, 43, 44, 54 (Etapes 53 et S4). Si ce niveau devient inférieur à un seuil prédéfini, le système bascule automatiquement, lors d'une étape 52, dans une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique, de niveau 2 (SAE/NHTSA). Le seuil prédéfini pourra être différent d'un capteur à l'autre, et dépend de la technologie utilisée. En d'autres termes, l'invention propose une architecture optimisée en 30 termes de coûts (deux capteurs laser 31 et 32 seulement) qui permet d'offrir une fonctionnalité de changement de voie complètement automatisée non pas en permanence, comme dans le cas des systèmes coûteux de l'art antérieur, mais de disponibilité réduite avec un basculement automatique dans une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique dès lors qu'un défaut (perte d'un capteur et/ou visibilité insuffisante) est détecté sur l'un quelconque des capteurs arrières. Sur la figure 2, les moyens permettant de détecter le défaut sont représentés schématiquement sous la référence 8. On assure ainsi un bon compromis entre d'une part le coût du système par rapport aux exigences de sûreté, et l'offre de fonctionnalité pour le conducteur. Bien entendu, même si les stratégies ont été décrites sous forme 10 distinctes sur les figures 3 et 4, elles peuvent être combinées sans se départir du cadre de la présente invention. Par ailleurs, bien que les capteurs aient été décrits dans les schémas comme des capteurs d'images pour le capteur 54, des capteurs relevant de la technologie radar pour les capteurs 43, 44, et d'un capteur relevant de la 15 technologie laser pour le capteur 32, les principes de l'invention sont applicables quelle que soit la combinaison des technologies (ou types) différentes utilisée. REVENDICATIONS1. Système apte à être embarqué sur un véhicule automobile (1) pour une fonctionnalité de changement de voie complètement automatisée, le système comportant, pour observer une zone arrière du véhicule, trois ensembles de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble utilisant au moins un capteur d'une première technologie (54) et un deuxième ensemble utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie (43, 44), caractérisé en ce que le troisième ensemble comporte un unique capteur d'une troisième technologie (32), et en ce que le système comporte des moyens (8) pour basculer automatiquement dans une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique dès lors qu'un défaut est détecté sur l'un quelconque des capteurs desdits trois ensembles de capteurs. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (8) sont aptes à détecter un défaut constitué par la perte ou panne de l'un quelconque des capteurs desdits trois ensembles de capteurs. 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (8) sont aptes à mesurer le niveau de visibilité de chaque capteur desdits trois ensembles de capteurs, et à détecter un défaut constitué par un niveau de visibilité de l'un quelconque des capteurs inférieur à un seuil prédéfini. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unique capteur de troisième technologie (32) est apte à être disposé sur un pare-choc arrière du véhicule automobile (1). 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier ensemble comprend un unique capteur de première technologie (54) apte à être disposé sur un pare-choc arrière du véhicule automobile (1). 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit deuxième ensemble comprend deux capteursde deuxième technologie (43, 44), aptes à être disposés sur les ailes arrières latérales du véhicule automobile (1). 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce ledit au moins un capteur de première technologie (54) est un capteur d'images. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce ledit au moins un capteur de deuxième technologie (43, 44) est un capteur radar. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce l'unique capteur de troisième technologie (32) est un capteur laser. 10.Procédé de contrôle d'un système apte à être embarqué sur un véhicule automobile (1) pour une fonctionnalité de changement de voie complètement automatisée, le système comportant, pour observer une zone arrière du véhicule, trois ensembles de capteurs de technologies différentes, dont un premier ensemble utilisant au moins un capteur d'une première technologie (54) et un deuxième ensemble utilisant au moins un capteur d'une deuxième technologie (43, 44), caractérisé en ce que, le troisième ensemble comportant un unique capteur d'une troisième technologie (32), le procédé de contrôle comporte une étape (S1 ; S3, S4) de détection d'un défaut sur l'un quelconque des capteurs, et une étape (S2) de basculement automatique dans une fonctionnalité de changement de voie semi-automatique dès lors qu'un défaut est détecté. 11.Procédé de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de détection comporte une détection (S1) de la perte ou panne de l'un quelconque des capteurs des trois ensembles. 12.Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'étape de détection comporte une étape de surveillance (S3) du niveau de visibilité de chaque capteur, et une étapede comparaison (S4) du niveau de visibilité par rapport à un seuil prédéterminé.