Brevet FR3084506A1 — publié le 20200131

Procédé de commande d'un véhicule automobile pour la formation de pelotons L'invention concerne la commande de véhicule automobile et plus particulièrement une telle commande pour la conduite en peloton. La conduite en peloton (« platooning » en langue anglaise) est un mode de conduite collaborative où les véhicules forment un peloton. Les pelotons de véhicules sont aussi connus sous les noms anglophones de « platoons » ou de « road-trains ». Les véhicules y forment une file dans laquelle le premier véhicule, dit véhicule meneur, est piloté par un conducteur humain ou un programme. Les autres véhicules suivent de manière automatique leur prédécesseur sachant que chacun peut reprendre à tout moment le contrôle de son véhicule en agissant sur le volant, le frein ou l'accélérateur. Cette forme de conduite possède plusieurs avantages en termes de sécurité, d'optimisation de l'état du trafic, de confort et d'économie de carburant. Néanmoins, cette forme de conduite collaborative ne peut être utilisée en pratique par un conducteur du fait de problèmes de stabilité, de formation, d'organisation du peloton et d'utilisabilité du peloton. Concernant la stabilité du peloton, les systèmes avancés d'aide à la conduite ADAS (acronyme anglophone pour « advanced driver assistance systems ») permettent de former des pelotons, mais des problèmes de stabilité apparaissent naturellement (Klinge, 2008). Des cycles d'accélération et de décélération sont observés lorsque le nombre des véhicules formant le peloton atteint une taille critique d'environ trois à quatre véhicules. Concernant la formation et l'organisation du peloton, il existe un problème concernant la détermination du véhicule meneur dans un ensemble de véhicules ou la détermination des distances adoptées par les véhicules du peloton. 2 Concernant l'utilisabilité du peloton, il existe un problème relatif à un procédé permettant à un véhicule de rejoindre en temps réel un peloton existant. De l'état de la technique antérieure, on connaît les documents 5 suivants. Des pelotons peuvent être formés par les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) comme décrit dans le document EP 2685338 Al. Ces solutions ne peuvent pas être mises en oeuvre à cause des problèmes de stabilité indiqués par S. Klinge dans son mémoire 10 « Stability issues in di stributed system s of vehicle pl atoons » (Master's thesis, Otto von Guericke University, 2008). Ces problèmes de stabilité sont générés principalement par l'effet accordéon qui apparaît lorsque le nombre des véhicules formant le peloton augmente, ce qui provoque une alternance sans fin de cycles d'accélération et de 15 décélération. Le document US6032097A suggère l'utilisation de la communication inter-véhicules V2V (acronyme anglophone pour « Vehicle to vehicle », véhicule à véhicule en langue française) pour palier ce problème de stabilité étudié, entre autres, dans l'article de 20 Shahab Sheikholeslam et Charles A. Desoer « Longitudinal Control of a Platoon of Vehicles; III ; Nonlinear Model » (American Control Conference, 1990. Pp.291-296, IEEE (1990)) Cette solution permet au peloton de disposer d'une organisation locale, au niveau des véhicules de proximité. Néanmoins, cela 25 nécessite l'ajout d'une unité de contrôle embarquée pour opérer le fonctionnement en peloton, ce qui impacte l'architecture du véhicule et augmente le coût de la solution proposée. De tels coûts freinent la généralisation et l'accès à la conduite en peloton. Les documents US20140316671 A 1 et W0201 703 55 16 A 1 30 divulguent la combinaison de la communication inter-véhicule (V2V) et de la communication véhicule-infrastructure V2I (acronyme anglophone pour « Vehicle to infrastructure », véhicule à infrastructure en langue française) s'appuyant sur une éventuelle « tour de contrôle » dédiée aux pelotons. Cette solution étend l'utilisation des pelotons à une zone géographique, mais impacte négativement l'architecture embarquée du véhicule. Au-delà du coût supplémentaire qu'engendrerait cette solution, elle n'a pas été testée. De plus, le temps nécessaire pour le traitement des données venant des 5 différents véhicules, et les ressources informatiques qui doivent être dédiées (logiciel et matériel) ne sont pas maîtrisées. Cela peut complexifier la mise en oeuvre du système, notamment pour une application de la conduite qui exige une convivialité ou facilité d'utilisation (« user-friendliness » en langue anglaise), et une 10 exécution en temps-réel. L'invention a pour objet un procédé de commande d'un véhicule automobile comprenant une unité de commande électronique, un système de positionnement global et des moyens de communication avec un serveur, dans lequel 15 on détermine l'itinéraire du véhicule commandé comprenant au moins une étape de départ et une étape d'arrivée avec le système de positionnement global, on transmet par l'intermédiaire de l'unité de commande électronique des données identifiant le véhicule commandé à un 20 serveur distant, un itinéraire et une requête de déplacement en peloton sur l'itinéraire, on détermine par l'intermédiaire du serveur au moins un autre véhicule parmi des véhicules ayant transmis des données d'identification et 25 un itinéraire, pour lequel au moins une partie de l'itinéraire correspond à l'itinéraire du véhicule commandé en appliquant un procédé de regroupement, on détermine et transmet par l'intermédiaire du serveur des instructions de formation de peloton permettant au véhicule commandé 30 de rejoindre le au moins un autre véhicule afin de former un peloton sur la au moins une partie de l'itinéraire du véhicule commandé. Pour déterminer par l'intermédiaire du serveur au moins un autre véhicule parmi des véhicules ayant transmis des données d'identification et un itinéraire, pour lequel au moins une partie de 4 l'itinéraire correspond à l'itinéraire du véhicule commandé en appliquant un procédé de regroupement, on peut déterminer par l'intermédiaire du serveur un graphe dirigé acyclique comprenant en abscisse les différentes étapes de l'itinéraire reçues du véhicule 5 automobile et en ordonnées les véhicules présents à chaque étape, et on peut réaliser une recherche de plus court chemin dans le graphe dirigé acyclique de sorte à déterminer le au moins un autre véhicule avec lequel le véhicule commandé peut parcourir la plus grande partie de l'itinéraire en peloton. 10 Pour déterminer le graphe dirigé acyclique, on peut réaliser les étapes suivantes : on définit dans un espace à deux dimensions comprenant en ordonnées l'identification des véhicules et en abscisses les tronçons de l'itinéraire du véhicule commandé dont l'origine est occupée par un 15 noeud d'origine, pour chaque tronçon de l'itinéraire du véhicule commandé pris en succession chronologique, on réalise les étapes suivantes : pour chaque véhicule différent du véhicule commandé, comprenant le tronçon dans son itinéraire, on crée un nouveau noeud, 20 puis on crée un segment reliant le nouveau noeud à chaque noeud du tronçon immédiatement précèdent, on assigne à chaque segment un poids dépendant de: l'importance d'atteindre le taux de non-recouvrement voulu et de l'importance de limiter le nombre de changement de peloton et si le 25 segment implique un changement de véhicule du cardinal de tronçons dans l'itinéraire du véhicule commandé, on définit une pluralité de chemins du graphe débutant chacun au noeud d'origine et finissant chacune au dernier noeud, et empruntant chacun différents segments. 30 Pour déterminer par l'intermédiaire du serveur au moins un autre véhicule parmi des véhicules ayant transmis des données d'identification et un itinéraire, pour lequel au moins une partie de l'itinéraire correspond à l'itinéraire du véhicule commandé en 5 appliquant un procédé de regroupement, on peut appliquer un algorithme glouton, en réalisant les étapes suivantes on détermine le nombre total d'étapes de l'itinéraire du véhicule commandé, 5 on définit une solution vide, on définit un index égal à zéro, on détermine si l'index est égal au nombre total d'étapes de l'itinéraire du véhicule automobile, si tel est le cas, l'algorithme glouton se termine et la solution 10 est transmise, si tel n'est pas le cas, on détermine les tronçons potentiels de l'itinéraire pour l'index en cours, un tronçon potentiel étant compris entre deux étapes de l'itinéraire, si aucun tronçon potentiel n'a été déterminé, on incrémente 15 l'index d'une unité et on reprend le procédé à la comparaison de l'index au nombre d'étapes de l'itinéraire, si au moins un tronçon potentiel a été déterminé, on détermine le meilleur tronçon potentiel, puis on incrémente la solution en lui ajoutant l'ensemble formé du meilleur tronçon potentiel et du au moins 20 un véhicule présent sur ledit meilleur tronçon potentiel, on incrémente ensuite l'index d'une valeur égale au cardinal du meilleur tronçon potentiel, on reprend le procédé à la comparaison de l'index au nombre d'étapes de l'itinéraire 25 Pour déterminer le meilleur tronçon potentiel, on peut déterminer le meilleur tronçon potentiel comme étant égal au tronçon potentiel ayant le plus grand cardinal parmi les tronçons potentiels déterminés. Pour déterminer le meilleur tronçon potentiel, on peut 30 déterminer le meilleur tronçon potentiel comme étant égal à un tronçon potentiel choisi arbitrairement parmi les tronçons potentiels ayant le plus grand cardinal 6 Pour choisir arbitrairement l'un des tronçons potentiels ayant le plus grand cardinal, on peut choisir le premier tronçon potentiel trouvé ayant le plus grand cardinal. On peut mettre à jour périodiquement la position du véhicule 5 commandé sur l'itinéraire et on reçoit en retour du serveur des instructions de formation de peloton mises à jour. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence au dessin annexé 10 sur lequel la figure unique illustre les principales étapes d'un procédé de commande selon l'invention. La formation de peloton requiert un algorithme de traitement de données permettant de déterminer les véhicules empruntant tout ou partie du même itinéraire, de sorte qu'ils forment un peloton pour les 15 parties en commun. Un itinéraire Ik est défini comme un ensemble de couples {étapes, dates} noté {6k; 5k} Une étape d'itinéraire ck d'indice k est définie par une position géographique et une description courte permettant de discriminer les 20 différentes directions à prendre depuis une même position. Une suite de n étapes comprend ainsi n éléments ck d'indice k allant de k=1 à k=n. Par exemple la position géographique « AG kilomètre 3 en direction de Paris » peut se référer à deux étapes différentes « Serrer à gauche en direction de Villejuif et Paris » ou « Sortir à droite en 25 direction de Lille et Metz-Nancy ». On considère que deux étapes sont égales si ces deux éléments sont deux à deux identiques. On note / l'ensemble des étapes d'itinéraire ck La suite des étapes (appelée suite spatiale) Ici, de l'itinéraire Ik de taille Nk est définie par l'équation suivante : 30 /0-, AT, ->E ,VkGN,V J 'i A e e 6,' (Eq. 2) 15 On définit un itinéraire lk par l'équation suivante : ->E x A n -> o- (n),ISk (n» (Eq. 3) Par exemple, un itinéraire de taille 5, c'est-à-dire comprenant 20 cinq étapes distinctes, est donc de la forme suivante : I60,50}, 1a4,64}1 Avec 50 Y: tel que l'on satisfasse la relation suivante : A et [B ou C et D]= Vrai 30 Avec Condition A 9 c (Eq. 8) Condition B 5 Tc, nTo-2,1 0 (Eq. 9) Condition C card (T o- n T o-)=I (Eq. 10) 10 Condition D (49,) = (Eq. 11) Avec : y représente l'importance d'atteindre le taux de non- 15 recouvrement voulu représente l'importance de limiter le nombre de changement de peloton Toi représente le tronçon d'indice i entre deux étapes de l'itinéraire du véhicule 0 20 Io° représente la suite des étapes de l'itinéraire du véhicule 0 Io"' représente la suite des étapes de l'itinéraire possédant au moins un tronçon en commun avec l'itinéraire du véhicule 0 25 Une solution S au problème P se présente sous la forme suivante : 11 II} (Eq. 12) Avec : 30 v : le nombre de changements de peloton 10 La solution S prend ainsi la forme d'un ensemble de couples formés de tronçons Ti de l'itinéraire 1° et de véhicules de l'ensemble 5 Le taux de recouvrement de la solution S, c'est-à-dire la proportion du temps de l'itinéraire passé dans un peloton, est donné par : 10 r 'Va, (q)- T5,(rj) 0 (.9)- (Eq. 13) 130 (card(r)-1)- le (0) On définit également le taux de recouvrement objectif Bo c [0,1] Il s'agit de l'objectif visé en termes de taux de recouvrement. En d'autres termes, il s'agit du taux de recouvrement que l'utilisateur aimerait obtenir. 15 Pour la présente application, on choisit que le taux de recouvrement objectif 00 doit être égal à 1. Un tel taux correspond à une volonté du conducteur de passer le plus de temps possible (donc potentiellement la totalité du trajet) dans des pelotons et donc de conduire le moins possible sur le trajet. 20 L' écart 0 de taux de recouvrement entre le taux de recouvrement réel 0 et le taux de recouvrement objectif 00 s'exprime de la façon suivante : B-Bo- (Eq. 14) 25 E [0,1] 0 E [0,1]. on a [On note que comme 0 E 0,11 et On définit également le nombre v de changements de peloton induit par la solution. On note que le véhicule changera au plus 30 c ctrd(I°) - 2 fois de peloton pendant son trajet, donc V E 0,card (1-21 (Eq. 15) 11 On cherche alors à minimiser l'écart 0 de taux de recouvrement (pour satisfaire l'utilisateur) et le nombre v de changements de peloton (pour limiter le nombre de manoeuvres pour 5 joindre et quitter des pelotons). On définit également l'adéquation F (pour « F tness » en langue anglaise) de la solution S de la façon suivante : 10 F (S) - 1 a0 +/3 (Eq. 16) 7+9 card (1'1)- 2 avec a et 13 réels supérieurs à 0 dont au moins l'un d'eux différent de 15 Ici ct représente l'importance d'atteindre le taux de non- recouvrement voulu et 13 l'importance de limiter le nombre de changement de peloton. On cherche ainsi à trouver une solution S telle que son 20 adéquation F soit la plus proche de 0. Le procédé de commande et l'infrastructure associée permettent donc de trouver une solution S avec une adéquation F très faible, puis de donner des instructions à un véhicule commandé V0 afin qu'il 25 puisse identifier les autres véhicules avec lesquels il peut former des pelotons pendant tout ou partie de son trajet, ainsi que les instants et lieux de formation d'un peloton avec les véhicules identifiés. L'infrastructure comprend un système serveur-clients permettant de centraliser les données de navigation de chaque véhicule souhaitant 30 bénéficier d'une formation de peloton, le serveur déterminant pour chaque véhicule commandé par le procédé, une liste de véhicules avec lesquels former des pelotons. 12 Pour résoudre le problème P, dont l'espace de recherche peut être très grand et incompatible avec une recherche exhaustive, on utilise un procédé de regroupement tel qu'un algorithme exact à base de graphe dirigé acyclique (DAG) ou un algorithme glouton (GLA). 5 Dans un premier mode de réalisation, on modélise le problème P en un graphe dirigé acyclique puis on réalise une recherche de solution S dans ledit graphe dirigé acyclique. En d'autres termes, on utilise un procédé de résolution par graphe dirigé acyclique comme 10 procédé de regroupement. On construit un graphe dirigé acyclique représentant le problème P et permettant de systématiquement trouver un des minima locaux de l'adéquation F afin d'obtenir une solution S: Au cours d'une première sous-étape, on définit dans un espace 15 à deux dimensions comprenant en ordonnées l'identification des véhicules (V°,V1,V2,..Vk) et en abscisses les tronçons de l'itinéraire I° du véhicule V° dont l'origine est occupée par un noeud d'origine O. Au cours d'une deuxième sous-étape, pour chaque tronçon Tl REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un véhicule automobile comprenant une unité de commande électronique, un système de positionnement global et des moyens de communication avec un serveur, dans lequel : on détermine l'itinéraire du véhicule commandé comprenant au moins une étape de départ et une étape d'arrivée avec le système de positionnement global, on transmet par l'intermédiaire de l'unité de commande électronique des données identifiant le véhicule commandé à un serveur distant, un itinéraire et une requête de déplacement en peloton sur l'itinéraire, on détermine par l'intermédiaire du serveur au moins un autre véhicule parmi des véhicules ayant transmis des données d'identification et un itinéraire, pour lequel au moins une partie de l'itinéraire correspond à l'itinéraire du véhicule commandé en appliquant un procédé de regroupement, on détermine et transmet par l'intermédiaire du serveur des instructions de formation de peloton permettant au véhicule commandé de rejoindre le au moins un autre véhicule afin de former un peloton sur la au moins une partie de l'itinéraire du véhicule commandé. 2. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour déterminer par l'intermédiaire du serveur au moins un autre véhicule parmi des véhicules ayant transmis des données d'identification et un itinéraire, pour lequel au moins une partie de l'itinéraire correspond à l'itinéraire du véhicule commandé en appliquant un procédé de regroupement, on détermine par l'intermédiaire du serveur un graphe dirigé acyclique comprenant en abscisse les différentes étapes de l'itinéraire reçues du véhicule automobile et en ordonnée les véhicules présents à chaque étape, et on réalise une recherche de plus court chemin dans le graphe dirigé acyclique de sorte à déterminer le au moins un autre véhicule 19 avec lequel le véhicule commandé peut parcourir la plus grande partie de l'itinéraire en peloton. 3. Procédé de commande selon la revendication 2, dans lequel, pour déterminer le graphe dirigé acyclique, on réalise les étapes 5 suivantes : on définit dans un espace à deux dimensions comprenant en ordonnées l'identification des véhicules et en abscisses les tronçons de l'itinéraire du véhicule commandé dont l'origine est occupée par un noeud d'origine, 10 pour chaque tronçon de l'itinéraire du véhicule commandé pris en succession chronologique, on réalise les étapes suivantes : pour chaque véhicule di fférent du véhicule commandé, comprenant le tronçon dans son itinéraire, on crée un nouveau noeud, puis on crée un segment reliant le nouveau noeud à chaque noeud du 15 tronçon immédiatement précèdent, on assigne à chaque segment un poids dépendant de l'importance d'atteindre le taux de non-recouvrement voulu et de l'importance de limiter le nombre de changement de peloton, et si le segment implique un changement de véhicule, du cardinal de tronçons 20 dans l'itinéraire du véhicule commandé, on définit une pluralité de chemins du graphe débutant chacun au noeud d'origine et finissant chacun au dernier noeud, et empruntant chacun différents segments. 4. Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel, 25 pour déterminer par l'intermédiaire du serveur au moins un autre véhicule parmi des véhicules ayant transmis des données d'identification et un itinéraire, pour lequel au moins une partie de l'itinéraire correspond à l'itinéraire du véhicule commandé en appliquant un procédé de regroupement, on applique un algorithme 30 glouton, en réalisant les étapes suivantes : on détermine le nombre total d'étapes de l'itinéraire du véhicule commandé, on définit une solution vide, on définit un index égal à zéro, 20 on détermine si l'index est égal au nombre total d'étapes de l'itinéraire du véhicule automobile, si tel est le cas, l'algorithme glouton se termine et la solution est transmise, 5 si tel n'est pas le cas, on détermine les tronçons potentiels de l'itinéraire pour l'index en cours, un tronçon potentiel étant compris entre deux étapes de l'itinéraire, si aucun tronçon potentiel n'a été déterminé, on incrémente l'index d'une unité et on reprend le procédé à la comparaison de 10 l'index au nombre d'étapes de l'itinéraire, si au moins un tronçon potentiel a été déterminé, on détermine le meilleur tronçon potentiel, puis on incrémente la solution en lui ajoutant l'ensemble formé du meilleur tronçon potentiel et du au moins un véhicule présent sur ledit meilleur tronçon potentiel, 15 on incrémente ensuite l'index d'une valeur égale au cardinal du meilleur tronçon potentiel, on reprend le procédé à la comparaison de l'index au nombre d'étapes de l'itinéraire. 5. Procédé de commande selon la revendication 4, dans lequel 20 pour déterminer le meilleur tronçon potentiel, on détermine le meilleur tronçon potentiel comme étant égal au tronçon potentiel ayant le plus grand cardinal parmi les tronçons potentiels déterminés. 6. Procédé de commande selon la revendication 4, dans lequel pour déterminer le meilleur tronçon potentiel, on détermine le meilleur 25 tronçon potentiel comme étant égal à un tronçon potentiel choisi arbitrairement parmi les tronçons potentiels ayant le plus grand cardinal. 7. Procédé de commande selon la revendication 6, dans lequel pour choisir arbitrairement l'un des tronçons potentiels ayant le plus 30 grand cardinal, on choisit le premier tronçon potentiel trouvé ayant le plus grand cardinal. 8. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on met à jour périodiquement 21 la position du véhicule commandé sur l'itinéraire et on reçoit en retour du serveur des instructions de formation de peloton mises à jour.