Brevet FR3057827A1 — publié le 20180427

Système de détection d'obstacle sur une chaussée de circulation DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des aides à la conduite de véhicules motorisés. Elle concerne plus particulièrement un système de détection d'obstacle sur une chaussée de circulation. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Pour faciliter et rendre plus sûre la conduite des véhicules automobiles, on souhaite que les conducteurs soient informés de la présence d'éventuels obstacles sur la chaussée sur laquelle ils circulent afin qu'ils puissent anticiper leurs actions d'évitement. En effet, lors de la conduite du véhicule, un conducteur peut être amené à croiser des objets ou des trous plus ou moins gros sur la route. On a ainsi proposé de mettre en oeuvre des moyens de détection d'obstacles dans les véhicules et disposés vers l'avant de ces derniers. Ces moyens de détection sont basés sur des moyens optiques de type caméra et/ou des moyens radar. Si ce genre de système permet des détections d'obstacle, il présente l'inconvénient d'être relativement bas par rapport à la chaussée et donc son horizon de détection est relativement court devant le véhicule et les obstacles qu'il peut détecter doivent avoir des dimensions relativement importantes du fait du faible angle de détection. En outre, le véhicule étant en mouvement et subissant des trépidations, la détection nécessite des calculs relativement complexes pour éliminer ces causes d'erreur de détection, et en particulier éliminer une fausse détection (faux positif) ou, plus grave, une absence de détection (faux négatif). Du fait de cette position basse, la détection via l'oeil du conducteur en conduite manuelle ou via un capteur embarqué, notamment en cas de conduite autonome dans un mode de véhicule automatisé, se fait tardivement ou ne se fait pas du tout, ce qui amène le conducteur ou la voiture à rouler sur l'objet ou à l'éviter de justesse via un coup de volant pouvant potentiellement causer un accident. OBJET DE L'INVENTION L'invention propose d'utiliser un système de détection d'obstacle qui est disposé en hauteur et position fixe par rapport à la chaussée concernée, un dispositif de télécommunication étant mis en oeuvre pour transmission des détections aux véhicules circulants sur la chaussée. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un système de détection d'obstacle sur une chaussée de circulation pour au moins un véhicule circulant sur ladite chaussée, le système comportant un dispositif de projection d'un motif 3057827 2 lumineux sur la chaussée, un appareil de prise de vues de la chaussée, un module d'analyse des vues prises de la chaussée, l'appareil de prise de vue étant agencé de manière à prendre des images au moins du motif lumineux obtenu sur la chaussée, ledit module d'analyse étant configuré pour analyser lesdites images au moins du motif lumineux et pour détecter à partir desdites images un éventuel obstacle sur ladite chaussée. Selon l'invention, le dispositif de projection, l'appareil de prise de vue et le module d'analyse sont en position fixe par rapport à la chaussée, physiquement indépendants du véhicule, et un dispositif de télécommunication est agencé entre le module d'analyse et le véhicule afin de permettre la transmission au véhicule des détections d'obstacles. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du système conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - la chaussée de circulation est une route, une autoroute ou un parking, - le véhicule est un véhicule à conduite humaine par un conducteur, - le véhicule est un véhicule à conduite semi-autonome, - le véhicule est un véhicule à conduite autonome, - les obstacles pouvant être détectés sont des déformations locales propres de la chaussée, notamment une ornière, un trou, un soulèvement localisé, - les déformations locales de la chaussée pouvant être détectées ont des dimensions longitudinales inférieures à deux mètres, - les obstacles pouvant être détectés sont des éléments présents sur la chaussée et présentant au moins une gêne à la circulation des véhicules, notamment une flaque d'eau, une couche de glace, une couche de verglas, un cassis, un objet, un piéton, un animal, un véhicule en mouvement, un véhicule à l'arrêt, - le module d'analyse est en outre configuré pour détecter la position de l'obstacle sur la chaussée, - le module d'analyse est en outre configuré pour détecter si l'obstacle est fixe ou mobile et dans le cas où il est mobile, détecter au moins la direction de déplacement de l'obstacle, - le module d'analyse est en outre configuré pour détecter si l'obstacle est fixe ou mobile et dans le cas où il est mobile, détecter la direction de déplacement de l'obstacle et sa vitesse, - le module d'analyse est en outre configuré pour détecter au moins une caractéristique d'obstacle parmi les caractéristiques suivantes : la position de l'obstacle sur la chaussée, si l'obstacle est fixe ou mobile, la direction de déplacement de l'obstacle s'il est mobile, la vitesse de déplacement de l'obstacle 3057827 3 s'il est mobile, - au moins le dispositif de projection et l'appareil de prise de vue sont disposés en hauteur dans un équipement routier en position fixe par rapport à la chaussée, - l'équipement routier est choisi parmi : un équipement d'éclairage, un panneau routier, un afficheur local de message informatif, un feu de circulation, un détecteur radar, - le panneau routier ou l'afficheur local est sur un portique, - l'équipement d'éclairage comporte un ensemble de mâts d'éclairage répartis le long de la chaussée et un ensemble de dispositifs de projection, d'appareils de prise de vue et de modules d'analyse sont répartis entre les mâts d'éclairage selon au moins une des modalités suivantes : - chaque mat d'éclairage comporte un dispositif de projection, un appareil de prise de vue et un module d'analyse, et le dispositif de projection, l'appareil de prise de vue et le module d'analyse du mat permettent une détection d'un éventuel obstacle sur la portion de chaussée en regard dudit mât d'éclairage indépendamment des autres mâts, - chaque mat d'éclairage comporte un dispositif de projection et un appareil de prise de vue, un module d'analyse étant partagé entre les dispositifs de projection et les appareils de prise de vue d'au moins deux mâts adjacents le long de la chaussée, et les dispositifs de projection, les appareils de prise de vue et le module d'analyse permettent une détection d'un éventuel obstacle sur des portions de chaussée en regard desdits deux mâts adjacents, lesdites portions de chaussée se recouvrant au moins partiellement, - les mats d'éclairage sont alternativement porteurs le long de la chaussée d'un dispositif de projection et d'un appareil de prise de vue et chaque module d'analyse est partagé entre les dispositifs de projection et les appareils de prise de vue d'au moins trois mâts successifs, - le dispositif de projection lumineuse est configuré pour projeter un motif lumineux qui est visible d'un conducteur du véhicule, - le dispositif de projection est configuré pour projeter un motif lumineux qui est invisible d'un conducteur du véhicule, ledit dispositif de projection projetant une lumière infrarouge ou ultraviolette, - le motif lumineux est réalisé par balayage de la chaussée par au moins un faisceau lumineux collimaté projeté par le dispositif de projection, - le faisceau lumineux collimaté est produit par une source laser, - le motif lumineux est réalisé par projection d'un éclairage lumineux à travers un masque, 3057827 4 - le motif lumineux projeté est choisi parmi des motifs en forme de : trame, grille, lignes cercles, ellipses, - le motif lumineux projeté est un motif de Moiré et l'appareil de prise de vue est un appareil de reconstitution d'images en 3 dimensions, - le motif lumineux projeté est fixe sur la chaussée, - le motif lumineux projeté est mobile sur la chaussée, - le motif lumineux projeté est identique au cours du temps, - le motif lumineux projeté varie au cours du temps, - le dispositif de projection lumineuse est configuré pour projeter un motif lumineux qui est en outre modulé en intensité lumineuse, - la modulation en intensité lumineuse du motif lumineux n'est pas porteuse d'information, - le système est utilisé en relation avec un équipement d'éclairage produisant un éclairage dont l'intensité varie au cours du temps à une fréquence non perceptible par un humain, ladite fréquence étant d'au moins 50 Hz, et le motif lumineux n'est produit que pendant les moments où l'intensité de l'éclairage est réduite pendant ladite variation, - la modulation en intensité lumineuse du motif lumineux est porteuse d'informations, lesdites informations pouvant être reçues et décodées par le véhicule, - les informations portées sont au moins une parmi au moins des informations de géolocalisation, de détection d'obstacle, routières, - le système comporte en outre au moins un afficheur local de message informatif disposé le long de la chaussée, et le dispositif de télécommunication est en outre configuré afin de permettre la transmission de détections d'obstacles à l'afficheur local, - pour détecter un obstacle, le module d'analyse est configuré pour comparer le motif lumineux obtenu sur l'image de la chaussée à un motif lumineux de référence qui serait obtenu sur ladite chaussée en l'absence de tout obstacle, - pour détecter un obstacle, le module d'analyse est configuré pour comparer une image courante comportant le motif lumineux à une image précédente comportant le motif lumineux, - le dispositif de télécommunication est choisi parmi les dispositifs à transmissions par ondes radiofréquence ou ondes lumineuses, - le dispositif de télécommunication à transmissions par ondes radiofréquence est choisi parmi le WIFI, UMTS/3G, GSM, ZIGBEE, BLUETOOTH, - le dispositif de projection, l'appareil de prise de vue, le module d'analyse et le dispositif de télécommunication sont disposés dans un boîtier unique, 3057827 - le boîtier unique est conçu pour être installé sur l'équipement routier, - le système est alimenté électriquement par une alimentation électrique secteur, - l'alimentation électrique du système comporte une batterie rechargeable tampon, - l'alimentation électrique du système comporte un panneau photovoltaïque, - le système comporte en outre un relais électronique d'allumage et d'extinction d'éclairage public détectant des commandes d'allumage et d'extinction d'éclairage par courant porteur d'alimentation secteur et le système est connecté entre une ampoule d'éclairage et l'alimentation secteur, le système permettant en outre l'allumage et l'extinction de l'ampoule en fonction des commandes et étant alimenté électriquement par l'alimentation secteur fournie en permanence, - le véhicule est choisi parmi : une automobile, un camion, un bus ou un autocar. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente une vue simplifiée d'un véhicule circulant sur une chaussée d'une route et entrant dans une agglomération, un système selon l'invention étant disposé en haut d'un lampadaire et projetant un motif lumineux sous forme d'une grille sur la chaussée, - la figure 2 représente une vue équivalente à celle de la figure 1 mais dans un contexte hors agglomération, - la figure 3 représente une vue schématisant la transmission d'une détection d'obstacle par le système de l'invention vers un véhicule circulant sur la chaussée, et - la figure 4 représente une vue schématique d'un véhicule circulant vers une zone de parking sur laquelle au moins un système de l'invention est mis en oeuvre pour détection d'un éventuel obstacle. Dans son principe, l'invention consiste à projeter sur une route un motif lumineux depuis un point haut d'une infrastructure de ladite route et à détecter, à partir d'images de ce motif lumineux sur la route, une éventuelle irrégularité sur cette route et à communiquer la détection d'une telle irrégularité aux véhicules circulants sur la route. Le terme irrégularité concerne en pratique tout élément intrinsèque, par exemple un trou dans la chaussée de la route, ou extrinsèque, par exemple une branche tombée sur la chaussée ou un piéton, et qui peut être un obstacle à la circulation. Grâce à l'invention, il est possible d'informer les conducteurs et/ou les systèmes de conduite autonome des véhicules autonomes, de la présence 3057827 6 éventuelle d'irrégularités sur la route comme des nids de poule, des trous, des bosses et plus généralement des obstacles en tout genre, dans le but d'anticiper une manoeuvre d'évitement et ainsi d'éviter un accident. En outre, le système de l'invention peut comporter des moyens de détection complémentaires permettant de transmettre d'autres informations aux véhicules comme par exemple le niveau de visibilité en cas de présence de brouillard ou de pluie, notamment sous forme d'une vitesse recommandée, la présence d'un bouchon, la vitesse moyenne de circulation des véhicules,... toutes informations plus générales utiles à la conduite et pouvant être détectées et transmises par le système à partir des images du motif lumineux projeté. Dans des variantes plus évoluées, les informations résultant de détections du système peuvent également être transmises à un serveur ou ordinateur distant pouvant collationner et traiter des informations de divers types et diverses origines pour fournir des indications utiles notamment pour la circulation des véhicules. Comme représenté figure 1, on dispose un système de détection d'obstacle 4 au-dessus d'une chaussée de circulation d'une route, en un point haut en regard de la chaussée 1. Ce point haut est ici vers l'extrémité supérieure d'un équipement d'éclairage 3 de type lampe sur mat ou lampadaire. Dans le système de détection 4, un dispositif de projection permet de projeter 5 un motif lumineux sur la chaussée et le dispositif de projection du système est donc situé (par exempe monté) sur ce mat. Afin d'obtenir des images de ce motif lumineux 6 présent sur la chaussée, un appareil de prise de vues de la chaussée du système 4 est également disposé en hauteur sur ce mat. Un module d'analyse des vues prises de la chaussée permet de détecter à partir des images prises de la chaussée un éventuel obstacle qui se trouverait sur ladite chaussée. Le dispositif de projection, l'appareil de prise de vue et le module d'analyse du système 4 sont en position fixe par rapport à la chaussée 1 et sont physiquement/matériellement indépendants de tout véhicule 2 pouvant circuler sur la chaussée. Cette détection est possible car le motif lumineux 6 est déformé sur la chaussée en cas de présence d'un obstacle qui fait que la surface normale de la chaussée 1 sur laquelle est projeté le motif, est modifiée, par exemple en cas de trou, ou que le motif éclaire un élément en relief sur cette surface de chaussée. Pour effectuer cette détection, le motif lumineux dans les images prises actuelles/courantes est comparé à un motif attendu, dit de référence, et qui serait obtenu sur une chaussée à surface normale, sans obstacle. Il est également possible d'effectuer des détections par comparaison entre des images actuelles/courantes et au moins une image antérieure de référence dont on sait que le motif correspond à la chaussée dans un état normal, sans obstacle. Ces 3057827 7 images antérieures de référence sont de préférence réalisées/prises lors de la mise en place du système 4 et en s'assurant que la chaussée 1 ne présente effectivement pas d'obstacle. En outre, il est également possible de comparer des images actuelles/courantes à des images précédentes pour détecter des modifications des motifs 6 au cours du temps. Le décalage de temps entre les images courantes et les images précédentes est adapté à la détection recherchée. Ainsi, si le décalage de temps est court, par exemple une image à la suivante dans un flux vidéo, on peut détecter la présence d'un obstacle apparaissant rapidement mais aussi sa vitesse de déplacement par analyse d'image en image successives, comme dans le cas d'un piéton ou d'un véhicule se déplaçant. Cette comparaison peut de manière similaire concerner le motif lumineux courant des images et le motif lumineux précédent des images. Sur la figure 1, le système 4 est installé à l'entrée d'une agglomération en haut d'un équipement d'éclairage 3 de type lampe sur mat ou lampadaire. Sur la figure 2, le système 4 est installé le long d'une portion de route en dehors d'une agglomération, en haut d'un lampadaire 3. Dans les deux cas, les détections d'obstacles sont des informations transmises au véhicule circulant par un dispositif de télécommunication du système qui est agencé entre le module d'analyse du système et le véhicule comme symbolisé par des ondes rayonnantes 7 sur la figure 3. Ainsi, sur la figure 3, une détection d'obstacle s'est produite et un avertissement est envoyé aux véhicules 2 proches de la présence d'une déformation sur la route afin de permettre aux conducteurs ou aux véhicules automatisés ou autonomes de prendre les mesures appropriées. De préférence, le dispositif de télécommunication est à courte portée, environ une centaine de mètres et au maximum 500 mètres. L'information peut également être transmise de lampadaire en lampadaire, par exemple, pour une meilleure anticipation de la manoeuvre à effectuer, en particulier lorsque la portée du dispositif de télécommunication est réduite, les lampadaires comportant alors des moyens de transfert de télécommunication. Des informations de géolocalisation de l'obstacle peuvent également être transmises avec les détections, en particulier lorsque la portée est plus importante. La projection 5 de motifs lumineux est rendue possible grâce aux nouvelles technologies d'éclairage, notamment par DEL, LASER, lampe, DMD... Les lampadaires ou tout autre équipement en hauteur permettant une projection de motifs à partir d'un point haut permet de projeter sur la route une grille, un quadrillage par exemple ou un autre type de motif lumineux, par exemple des lignes horizontales, des cercles... Un appareil de prise de vues de la chaussée, 3057827 8 disposé ou non au même emplacement que le dispositif de projection du motif lumineux, en général également en hauteur, permet de prendre des vues de la chaussée sous forme d'images. Le motif lumineux 6 sur la chaussée, présent dans ces images/prises de vues, est analysé par un module d'analyse, qui peut ou non être au même emplacement que les autres éléments du système 4 pour détecter une déformation de la surface de la chaussée, par exemple un objet ou un trou. La projection peut se faire dans l'infrarouge ou dans le visible à haute fréquence évitant ainsi la gêne d'une grille visible présente sur la route. Ainsi, les lampadaires ou tout autre équipement routier, notamment positionné sur un immeuble, un pont, une barrière, un feu tricolore... et permettant une projection d'un motif sur une chaussée de circulation deviennent des projecteurs, la projection du motif se faisant dans le visible ou dans l'infrarouge. La détection se fera à l'aide d'une ou de plusieurs caméras installées avec les projecteurs ou à un autre emplacement adéquat en hauteur permettant des prises de vue du motif projeté sur la chaussée. S'il y a un obstacle sur la chaussée de la route, par exemple sous forme d'un trou ou d'un objet en relief, une déformation se produit sur le motif lumineux dans les images des prises de vue par rapport à une chaussée sans obstacle. Il est possible de détecter la déformation du motif lumineux par analyse des images des prises de vue dans le module d'analyse configuré pour analyser lesdites images au moins du motif lumineux. Une analyse est ainsi faite pour identifier les caractéristiques de la variation de relief détectée par rapport à une chaussée normale. Cette détection peut se faire par l'analyse des caractéristiques du motif lumineux dans les images ou par comparaison d'images entre elles, notamment de l'image courante par rapport à une image de référence ou une image précédente. Cette même comparaison peut concerner le motif lumineux en tant que tel dans les images et il sera alors comparé le motif courant à un motif de référence ou un motif précédent. Dans le cas où plusieurs types de motifs lumineux sont utilisés, on disposera d'autant d'images ou de motifs lumineux de références ou précédents correspondants pour que les comparaisons soient significatives. On comprend que l'invention peut s'appliquer à de nombreuses situations de conduite aussi bien sur route, autoroute... et aussi dans le cadre de manoeuvres sur des chaussées et notamment pour garer le véhicule. Par exemple, comme représenté figure 4, dans le cas d'un véhicule autonome 2 de niveau 4 et 5, à une intersection ou pendant une manoeuvre sur parking 10, en automatique, un ou plusieurs systèmes de l'invention avec projection(s) et détection(s) installé(s) tout autour de la zone de croisement ou de 3057827 9 parking, analyse(nt) des images de la scène en temps réel. Le/les systèmes avertissent, si nécessaire, la voiture autonome de la présence d'un obstacle 8 au milieu de la voie ou au milieu d'une place de parking dans le but d'effectuer la manoeuvre appropriée. Si un conducteur tarde trop à réagir, un freinage d'urgence automatique est activé dans le cas d'une conduite automatique de niveau 3. Pour des niveaux 4 et 5, le véhicule est capable d'éviter l'obstacle de lui-même si nécessaire. L'information de détection d'obstacle transmise au véhicule peut par exemple être utilisée de diverses manières et par exemple pour permettre une représentation sous forme d'un objet graphique projeté dans le champ de vision de conduite du conducteur par un système de projection tête haute du véhicule, l'objet graphique se trouvant dans ce champ de vision superposé à l'obstacle, c'est-à-dire dans l'axe de cet obstacle. Dans une variante, cet objet graphique peut être décalé de l'axe de l'obstacle dans le champ de vision. REVENDICATIONS1. Système (4) de détection d'obstacle (8) sur une chaussée (1) de circulation pour au moins un véhicule (2) circulant sur ladite chaussée (1), le système (4) comportant un dispositif de projection (5) d'un motif lumineux (6) sur la chaussée (1), un appareil de prise de vues de la chaussée (1), un module d'analyse des vues prises de la chaussée, l'appareil de prise de vue étant agencé de manière à prendre des images au moins du motif lumineux (6) obtenu sur la chaussée (1), ledit module d'analyse étant configuré pour analyser lesdites images au moins du motif lumineux et pour détecter à partir desdites images un éventuel obstacle (8) sur ladite chaussée (1), caractérisé en ce que le dispositif de projection, l'appareil de prise de vue et le module d'analyse sont en position fixe par rapport à la chaussée, physiquement indépendants du véhicule (2), et en ce qu'un dispositif de télécommunication est agencé entre le module d'analyse et le véhicule afin de permettre la transmission (7) au véhicule (2) des détections d'obstacles. 2. Système (4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module d'analyse est en outre configuré pour détecter au moins une caractéristique d'obstacle parmi les caractéristiques suivantes : la position de l'obstacle (8) sur la chaussée (1), si l'obstacle (8) est fixe ou mobile, la direction de déplacement de l'obstacle (8) s'il est mobile, la vitesse de déplacement de l'obstacle (8) s'il est mobile. 3. Système (4) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins le dispositif de projection et l'appareil de prise de vue sont disposés en hauteur dans un équipement routier (3) en position fixe par rapport à la chaussée (1). 4. Système (4) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'équipement routier (3) est choisi parmi : un équipement d'éclairage, un panneau routier, un afficheur local de message informatif, un feu de circulation, un détecteur radar. 5. Système (4) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'équipement d'éclairage (3) comporte un ensemble de mâts d'éclairage répartis le long de la chaussée (1) et en ce qu'un ensemble de dispositifs de projection, d'appareils de prise de vue et de modules d'analyse sont répartis entre les mâts d'éclairage selon au moins une des modalités suivantes : 3057827 11 - chaque mat d'éclairage comporte un dispositif de projection, un appareil de prise de vue et un module d'analyse, et le dispositif de projection, l'appareil de prise de vue et le module d'analyse du mat permettent une détection d'un éventuel obstacle sur la portion de chaussée en regard dudit mât d'éclairage indépendamment des autres mâts, - chaque mat d'éclairage comporte un dispositif de projection et un appareil de prise de vue, un module d'analyse étant partagé entre les dispositifs de projection et les appareils de prise de vue d'au moins deux mâts adjacents le long de la chaussée, et les dispositifs de projection, les appareils de prise de vue et le module d'analyse permettent une détection d'un éventuel obstacle sur des portions de chaussée en regard desdits deux mâts adjacents, lesdites portions de chaussée se recouvrant au moins partiellement, - les mats d'éclairage sont alternativement porteurs le long de la chaussée d'un dispositif de projection et d'un appareil de prise de vue et chaque module d'analyse est partagé entre les dispositifs de projection et les appareils de prise de vue d'au moins trois mâts successifs. 6. Système (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de projection est configuré pour projeter (5) un motif lumineux (6) qui est invisible d'un conducteur du véhicule (2), ledit dispositif de projection projetant une lumière infrarouge ou ultraviolette. 7. Système (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motif lumineux (6) est réalisé par balayage de la chaussée par au moins un faisceau lumineux collimaté projeté (5) par le dispositif de projection. 8. Système (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de projection lumineuse est configuré pour projeter (5) un motif lumineux (6) qui est en outre modulé en intensité lumineuse. 9. Système (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour détecter un obstacle (8), le module d'analyse est configuré pour comparer le motif lumineux (6) obtenu sur l'image de la chaussée à un motif lumineux de référence qui serait obtenu sur ladite chaussée (1) en l'absence de tout obstacle. 10. Système (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 3057827 12 caractérisé en ce que le dispositif de projection, l'appareil de prise de vue, le module d'analyse et le dispositif de télécommunication sont disposés dans un boîtier unique. 11. Système (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaussée (1) de circulation est un parking.