Brevet FR3073482A1 — publié le 20190517

PROCEDE DE FIABILISATION DE LA COMMANDE D'UN VEHICULE AUTONOME. [001] L'invention concerne, de façon générale, la conduite autonome, en particulier d'un véhicule automobile. [002] L'invention porte plus particulièrement sur un procédé de fiabilisation de la commande d'un véhicule autonome. [3] De manière connue, un véhicule automobile comprend des aides, telles que des aides au parking et des aides à la conduite. Les aides à la conduite sont notamment la régulation de la vitesse longitudinale du véhicule, l'aide au freinage, le maintien du véhicule dans une voie de circulation, la surveillance d'angle mort, la surveillance du conducteur, etc. De telles aides permettent d'assister le conducteur lors de l'utilisation du véhicule afin de l'aider lors de ses prises de décision. [4] Aujourd'hui, certains véhicules, dits « autonomes », comprennent un calculateur qui exécute une machine d'état de décision permettant une aide à la conduite avancée. En effet, la machine d'état de décision permet au véhicule, à partir de différents capteurs détectant l'environnement autour du véhicule, de prendre de manière autonome des décisions et ainsi permettre au véhicule de se conduire lui-même. Cependant, un tel véhicule autonome doit respecter des normes afin de garantir la sécurité des passagers du véhicule autonome. De telles normes visent notamment à imposer un niveau de fiabilité minimum des prises de décision. [5] On connaît par le document FR3047589, un procédé permettant de reconstituer une vue aérienne du sol à partir d'images capturées par une caméra du véhicule afin d'y détecter les lignes de marquage au sol et ainsi de déterminer lorsque le véhicule franchit une ligne. Ceci permet ainsi d'estimer la position du véhicule par rapport à la voie de circulation sur laquelle il circule afin de permettre à la machine d'état de décision de commander de manière autonome le véhicule afin qu'il reste dans sa voie de circulation. [6] Cependant une telle solution présente un niveau de sécurité peu élevé pour la conduite autonome. [7] L'invention vise donc à résoudre ces inconvénients en proposant un procédé permettant d'augmenter le niveau de sécurité des commandes prises par la machine d'état de décision. 2 [8] Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un procédé de fiabilisation de la commande d'un véhicule autonome pendant une phase de roulage autonome sur une voie de circulation, ledit véhicule comprenant un module de détection adapté pour capturer des images de l'environnement autour dudit véhicule, ledit procédé 5 comprenant une étape de génération d'un signal vidéo de détection à partir des images capturées par ledit module de détection, ledit signal vidéo de détection déterminant la voie de circulation sur laquelle circule le véhicule, et une étape de génération, à partir du signal vidéo de détection généré, d'un signal vidéo de commande de la trajectoire dudit véhicule sur la voie de circulation. Le procédé comprenant en outre une étape de superposition dudit 10 signal vidéo de commande et dudit signal vidéo de détection dans un signal vidéo de convergence et une étape de détermination de la convergence des signaux vidéos de détection et de commande sur ledit signal vidéo de convergence afin de détecter une erreur dans la génération du signal vidéo de commande. [9] Grâce au procédé selon l'invention, le niveau de robustesse de la commande du 15 véhicule en conduite autonome est élevé grâce à la surveillance du signal de commande. Cette surveillance est réalisée de manière aisée par comparaison du signal vidéo de commande avec le signal vidéo de détection lors de l'étude de la convergence de ces signaux vidéos. Le procédé selon l'invention permet ainsi de déterminer l'aptitude du véhicule à être maintenu en phase de roulage autonome en détectant des erreurs 20 éventuelles dans le signal vidéo de commande. Ceci permet un fonctionnement sécuritaire du véhicule en phase de roulage autonome. [0010] Avantageusement, le signal vidéo de détection comprend les lignes de marquage au sol d'une voie de circulation et les obstacles présents sur ladite voie de circulation. [0011] Avantageusement, le module de détection comprend au moins une caméra 25 adaptée pour capturer des images du sol afin de générer le signal vidéo de détection. [0012] Avantageusement, le véhicule comprend un calculateur de commande exécutant une machine d'état adaptée pour générer le signal vidéo de commande. [0013] Avantageusement, le signal vidéo de détection comprend différentes zones : une zone de sécurité, une hors zone et une zone d'incertitude. 30 [0014] Avantageusement, le signal vidéo de commande comprend une cible de trajectoire du véhicule. 3 [0015] Avantageusement, l'étape de détermination de la convergence comprend la détermination de la position de la cible de trajectoire dans une desdites zones. [0016] Avantageusement, le procédé comprend une étape d'alerte du conducteur du véhicule lorsque la position de la cible de trajectoire est déterminée dans la hors zone. 5 [0017] L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un module de détection adapté pour capturer des images de l'environnement autour dudit véhicule et générer, à partir desdites images capturées, un signal vidéo de détection déterminant la voie de circulation sur laquelle circule le véhicule, ledit véhicule comprenant un calculateur de commande adapté pour générer, à partir du signal vidéo de détection, un signal vidéo 10 de commande de la trajectoire dudit véhicule sur la voie de circulation, ledit véhicule comprenant en outre un calculateur adapté pour superposer ledit signal vidéo de commande et ledit signal vidéo de détection dans un signal vidéo de convergence et pour déterminer la convergence des signaux vidéos de détection et de commande sur ledit signal vidéo de convergence afin de détecter une erreur dans la génération du signal vidéo de 15 commande. [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins qui montrent : - la figure 1, un schéma d'une image d'un signal vidéo de détection généré par le 20 procédé selon l'invention dans un véhicule automobile, - la figure 2, un schéma d'une image d'un signal vidéo de commande généré par le procédé selon l'invention, et - la figure 3, un schéma d'une image d'un signal vidéo de convergence généré à partir des signaux des figures 1 et 2. 25 [0019] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits s'attachent plus particulièrement à une mise en oeuvre du procédé selon l'invention au sein d'un véhicule automobile. Cependant, toute mise en oeuvre dans un contexte différent, en particulier dans tout type de véhicule, est également visée par la présente invention. [0020] Un véhicule automobile est, de manière classique, adapté pour circuler sur une 30 voie de circulation V. Pour ce faire, un conducteur commande le déplacement longitudinal du véhicule, autrement dit la vitesse du véhicule, à l'aide de commandes de frein et 4 d'accélérateur, cette dernière agissant sur le groupe motopropulseur du véhicule. Le conducteur commande également le déplacement latéral du véhicule, autrement dit lorsque le véhicule tourne sur la gauche ou sur la droite, à l'aide du système de direction. [0021] Le véhicule automobile selon l'invention comprend par ailleurs un mode de 5 fonctionnement autonome. Dans ce but, le véhicule automobile comprend un module de détection de l'environnement autour du véhicule, et au moins un calculateur de commande de la conduite autonome du véhicule. [0022] Le module de détection comprend différents capteurs, par exemple un radar, une caméra, etc. De tels capteurs peuvent être des capteurs également utilisés pour d'autres 10 aides du véhicule, notamment les caméras d'aide au parking et le radar de recul, afin de limiter le nombre d'éléments du véhicule et ainsi en limiter les coûts. Ces capteurs permettent d'observer la voie de circulation V sur laquelle se déplace le véhicule, et notamment la voie de circulation V vers l'avant et sur les côtés du véhicule lorsque le véhicule se déplace vers l'avant. Le module de détection peut également récupérer des 15 informations liées au véhicule, notamment la vitesse de déplacement du véhicule sur la voie de circulation V, l'angle du volant, etc. [0023] Le module de détection peut ainsi détecter des obstacles présents autour du véhicule ainsi que les lignes 11 de marquage au sol délimitant la voie de circulation V dans laquelle se déplace le véhicule, comme illustré sur la figure 1. 20 [0024] Le module de détection génère ainsi un signal vidéo, désigné signal de détection 10, représenté sur la figure 1, représentatif de l'environnement autour du véhicule. Un tel signal de détection 10 représente ce que le véhicule « voit » de son environnement. Le signal de détection 10 est défini dans un repère cartésien lié au véhicule. Un tel repère est fixe et commun à tous les calculateurs du véhicule afin de former un repère de référence 25 permettant une comparaison de signaux comme cela sera décrit par la suite. Le signal de détection 10 comprend notamment les lignes 11 de marquage au sol délimitant la voie de circulation V. Un tel signal de détection 10 a la forme d'une image représentant l'environnement autour du véhicule, notamment la voie de circulation V vers l'avant du véhicule. Cette image peut notamment être reconstituée à partir des images capturées par 30 des caméras du véhicule comme décrit dans le document FR3047589. [0025] Le calculateur de commande exécute une machine d'état qui permet de commander de manière autonome le véhicule à partir du signal de détection 10 reçu du module de détection. 5 [0026] Autrement dit, la machine d'état reçoit le signal de détection 10 puis détermine, dans le même repère cartésien, la cible 21 de trajectoire que le véhicule doit atteindre, comme illustré sur la figure 2. La machine d'état commande alors la trajectoire du véhicule afin de rejoindre la cible 21. Dans ce but, la machine d'état génère un signal vidéo, désigné 5 signal de commande 20, permettant de commander les différents organes du véhicule, notamment le groupe motopropulseur, la direction, etc. Le signal de commande 20 a la forme d'une image représentant la voie de circulation V à l'avant du véhicule et une cible 21 de trajectoire du véhicule. Le signal de commande 20 représente ainsi la cible 21 de trajectoire en sortie de la machine d'état. 10 [0027] La machine d'état comprend différents états dans chacun desquels peut se trouver le véhicule (position sur la voie, etc.). On peut passer d'un état à un autre selon certaines conditions qui dépendent du signal de détection 10 et chaque état correspond à un signal de commande 20. En entrée, la machine d'état reçoit le signal de détection 10 qui correspond aux conditions dans lesquelles se trouve le véhicule. En sortie, la machine 15 d'état envoie le signal de commande 20 correspond au nouvel état du véhicule afin de commander sa trajectoire jusqu'à la cible 21. [0028] Le véhicule comprend en outre un calculateur, de préférence différent du calculateur de commande, adapté pour comparer le signal de détection 10 qui entre dans la machine d'état avec le signal de commande 20 qui sort de la machine d'état. Autrement 20 dit, le calculateur compare le signal vidéo en entrée de la machine d'état au signal vidéo en sortie de la machine d'état afin de détecter une erreur éventuelle et ainsi augmenter la fiabilité de la commande autonome par la machine d'état. Une telle comparaison est rendue aisée du fait que les deux signaux 10, 20 sont définis dans un même repère lié au véhicule. Un tel calculateur génère alors un signal vidéo, désigné signal de convergence 30, comme 25 illustré sur la figure 3, permettant de comparer les signaux 10, 20 et de déterminer les différences afin de détecter toute anomalie dans le signal de commande 20, ce qui augmente la sécurité de la conduite autonome. La comparaison des signaux de détection 10 et de commande 20 sera décrite dans le détail ultérieurement. Le signal de convergence 30 a la forme d'une image comprenant les lignes 11 de marquage au sol du signal de 30 détection 10 et la cible 21 du signal de commande 20 afin de déterminer la position de la cible 21 par rapport aux lignes 11 de marquage. [0029] Le véhicule comprend enfin des moyens d'affichage permettant d'afficher une alerte visible pour le conducteur du véhicule et/ou pour les utilisateurs du véhicule, afin de prévenir ces derniers lorsqu'une anomalie est détectée. 6 [0030] Le procédé de fiabilisation selon l'invention va maintenant être décrit en référence aux figures 1 à 3. [0031] Lorsque le véhicule selon l'invention circule sur une voie de circulation V en mode autonome, les caméras capturent des images du sol et les radars détectent s'il y a des 5 obstacles sur la voie de circulation V. Le module de détection génère alors une image du signal de détection 10, représentant la voie de circulation V sur laquelle circule le véhicule, et les lignes 11 de marquage au sol délimitant ladite voie de circulation V. [0032] Ce signal de détection 10 est envoyé à la machine d'état qui la reçoit en entrée. La machine d'état génère alors une image du signal de commande 20 comprenant la cible 10 21 de trajectoire que le véhicule doit atteindre. Ceci permet ainsi au véhicule de commander le déplacement du véhicule sur la voie de circulation V de manière à suivre la cible 21 de trajectoire. [0033] Le calculateur du véhicule reçoit le signal de détection 10 et le signal de commande 20 et superpose les images de chacun des signaux 10, 20 définies dans le même repère. 15 Le calculateur génère alors une image du signal de convergence 30 à partir de cette superposition d'images. Cette image du signal de convergence 30 comprend la cible 21 de trajectoire et les lignes 11 de marquage au sol définissant trois zones : une zone de sécurité 31 située entre les lignes 11, une zone dite « hors zone 32 » située à l'extérieur des lignes 11 et une zone d'incertitude 33 située à proximité des lignes 11. Le calculateur détermine 20 alors, dans une étape de détermination de la convergence entre le signal de détection 10 et le signal de commande 20, la position de la cible 21 de trajectoire dans une de ces zones 31, 32, 33 afin de déterminer si la cible 21 est correcte, autrement dit, si elle est bien sur la voie de circulation V entre les lignes 11 de marquage au sol. Cette vérification permet de garantir que le véhicule est destiné à rester entre les lignes 11 de la voie de circulation V. 25 [0034] Si la cible 21 de trajectoire est dans la zone de sécurité 31, comme illustré sur la figure 3, les signaux 10, 20 sont convergents, autrement dit, la cible 21 de trajectoire est dans la zone centrale de l'image et aucune erreur n'est alors détectée. [0035] Si la cible 21 est hors zone 32, la cible 21 est totalement décentrée de l'image et une erreur est alors détectée par le calculateur qui peut alors envoyer un message d'alerte 30 au conducteur du véhicule, notamment par une interface homme machine (IHM) du véhicule, par exemple par un voyant lumineux ou par un écran d'affichage. 7 [0036] Si la cible 21 est dans la zone d'incertitude 33, la cible 21 est faiblement décentrée de l'image. Le calculateur analyse alors, dans une étape d'analyse, le résidu représentatif des erreurs générées lors du procédé de fiabilisation. Une telle analyse du résidu permet de distinguer une erreur lors de la détermination de la convergence, d'une erreur lors de la 5 génération du signal de commande 20. Différentes méthodes d'analyse du résidu peuvent par ailleurs être utilisées, y compris des méthodes distinctes de la détermination de la convergence entre le signal de détection 10 et le signal de commande 20 décrite précédemment, par exemple par corrélation vidéo entre le signal de détection 10 et le signal de convergence 30. Cette analyse permet de déterminer si la cible 21 est située entre les 10 lignes 11 ou non. [0037] La surveillance de la convergence entre le signal de détection 10 et le signal de commande 20 de la machine d'état permet ainsi de vérifier le bon fonctionnement des capteurs du module de détection et de fiabiliser la représentation de l'environnement du véhicule dans les signaux 10, 20. De plus, l'utilisation d'un troisième signal (le signal de 15 convergence 30) permet d'augmenter la sensibilité du véhicule aux erreurs à l'aide de ce double contrôle (par REVENDICATIONS: 1. Procédé de fiabilisation de la commande d'un véhicule autonome pendant une phase de roulage autonome sur une voie de circulation (V), ledit véhicule comprenant un module de détection adapté pour capturer des images de l'environnement autour dudit véhicule, ledit procédé comprenant : - une étape de génération d'un signal vidéo de détection (10) à partir des images capturées par ledit module de détection, ledit signal vidéo de détection (10) déterminant la voie de circulation (V) sur laquelle circule le véhicule, - une étape de génération, à partir du signal vidéo de détection (10) généré, d'un signal vidéo de commande (20) de la trajectoire dudit véhicule sur la voie de circulation (V), - une étape de superposition dudit signal vidéo de commande (20) et dudit signal vidéo de détection (10) dans un signal vidéo de convergence (30), et - une étape de détermination de la convergence des signaux vidéos de détection (10) et de commande (20) sur ledit signal vidéo de convergence (30) afin de détecter une erreur dans la génération du signal vidéo de commande (20). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal vidéo de détection (10) comprend les lignes (11) de marquage au sol d'une voie de circulation (V) et les obstacles présents sur ladite voie de circulation (V). 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module de détection comprend au moins une caméra adaptée pour capturer des images du sol afin de générer le signal vidéo de détection (10). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le véhicule comprend un calculateur de commande exécutant une machine d'état adaptée pour générer le signal vidéo de commande (20). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le signal vidéo de détection (10) comprend différentes zones : une zone de sécurité (31), une hors zone (32) et une zone d'incertitude (33). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le signal vidéo de commande (20) comprend une cible (21) de trajectoire du véhicule. 9 7. Procédé selon les revendications 5 et 6, dans lequel, l'étape de détermination de la convergence comprend la détermination de la position de la cible (21) de trajectoire dans une desdites zones (31, 32, 33). 8. Procédé selon la revendication précédente, comprenant une étape d'alerte du 5 conducteur du véhicule lorsque la position de la cible (21) de trajectoire est déterminée dans la hors zone (32). 9. Véhicule automobile (100) comprenant un module de détection adapté pour capturer des images de l'environnement autour dudit véhicule et générer, à partir desdites images capturées, un signal vidéo de détection (10) déterminant la voie de circulation 10 (V) sur laquelle circule le véhicule, ledit véhicule comprenant un calculateur de commande adapté pour générer, à partir du signal vidéo de détection (10), un signal vidéo de commande (20) de la trajectoire dudit véhicule sur la voie de circulation (V), ledit véhicule comprenant en outre un calculateur adapté pour superposer ledit signal vidéo de commande (20) et ledit signal vidéo de détection (10) dans un signal vidéo de 15 convergence (30) et pour déterminer la convergence des signaux vidéos de détection (10) et de commande (20) sur ledit signal vidéo de convergence (30) afin de détecter une erreur dans la génération du signal vidéo de commande (20).