Brevet FR3085022A1 — publié le 20200221

Titre de l'invention Procédé de détermination d'un indice de confiance associé à un objet détecté par un capteur dans l'environnement d'un véhicule automobile. Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine de la détection d'objets dans l'environnement d'un véhicule automobile. Elle vise en particulier un procédé de détermination d'un indice de confiance associé à un objet détecté par un capteur dans l'environnement d'un tel véhicule automobile. Arrière-plan de l'invention Les véhicules automobiles ont tendance à être de plus en plus équipés de systèmes d'aides à la conduite sophistiqués, communément désignés sous l'acronyme anglophone ADAS pour « Advanced Driver Assistant Systems », et ayant pour objectif d'améliorer le confort de conduite et/ou la sécurité des passagers. Ces systèmes d'aides à la conduite mettent en oeuvre des dispositifs de détection aptes à détecter différents objets situés dans leur environnement et à prédire leur déplacement lorsque ces derniers sont mobiles. Les prédictions peuvent être utilisées par exemple pour déterminer la trajectoire du véhicule et/ou pour afficher des messages d'alerte audio et/ou vidéo à destination du conducteur. Chaque dispositif de détection comprend au moins un capteur (caméra, radar, lidar, capteur laser, capteur à ultrasons, etc....) implanté à l'avant, à l'arrière ou sur un côté du véhicule dans une zone d'observation donnée, ainsi qu'un module de traitement associé à ce capteur et apte à délivrer certaines informations sur le ou les objets détectés en fonction des grandeurs de mesure reçues par le ou les capteurs. Les capteurs de type radar et lidar, utilisés notamment en application à détection lointaine par les régulateurs de vitesse 2 adaptatifs (mieux connus sous l'acronyme anglais ACC pour « Adaptive Cruise Control » ou « Autonomous Cruise Control »), fournissent directement une information de position et parfois de vitesse des objets présents dans la scène. 5 Cette information permet de segmenter les différents objets présents et de leur attribuer des informations utiles comme leur position en coordonnées cartésiennes ou polaires par rapport au véhicule (ou par rapport à un repère fixe si la position du véhicule est bien déterminée dans ce repère) sur une représentation en deux 10 dimensions, et éventuellement leur vitesse. Malheureusement, la qualité de détection des capteurs n'est pas uniforme dans l'ensemble de leur cône de visibilité, de sorte que ces derniers peuvent parfois détecter des objets inexistants dans l'environnement du véhicule ce qui peut conduire à l'établissement de 15 prédictions erronées. Afin de limiter au maximum les erreurs de détection, les systèmes d'aides à la conduite associent chaque objet détecté à un indice de confiance et ne prennent en compte cet objet que lorsque cet indice est supérieur ou égal à un pourcentage seuil. 20 Actuellement, l'indice de confiance est principalement déterminé selon une fonction décroissante de la distance entre le capteur et l'objet identifié (autrement dit, plus cette distance sera grande, plus l'indice de confiance sera faible). Malheureusement, cette méthode de calcul ne permet pas de 25 traduire de manière suffisamment réaliste la variation de la qualité de détection du capteur dans son cône de visibilité, de sorte que les systèmes d'aides à la conduite sont contraints, afin d'éviter la non prise en compte de nombreux objets pourtant bien réels, d'opter pour un pourcentage seuil faible entrainant à l'inverse la prise en compte 30 d'objets non existants. Objet et résumé de l'invention La présente invention vise donc à déterminer un indice de confiance plus représentatif de la réalité de détection du capteur. 3 Elle propose à cet effet un procédé de détermination d'un indice de confiance associé à un objet détecté par un capteur dans l'environnement d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 5 - approximation de la zone de détection dudit capteur par un polygone dont deux des côtés sont définis par les bordures latérales délimitant le secteur angulaire de détection de ce capteur ; - détermination du centre de gravité dudit polygone ; division dudit polygone en une pluralité de sous-zones 10 triangulaires de détection définies chacune par deux sommets adjacents de ce polygone et ledit centre de gravité ; - identification, lorsque ledit capteur détecte un objet, de la sous-zone triangulaire dans laquelle cet objet se trouve ; - détermination de l'équation de la droite passant par ledit 15 objet et étant parallèle à la bordure extérieure de la sous-zone triangulaire à laquelle appartient ce même objet ; et - calcul d'un indice de confiance associé audit objet suivant une fonction décroissante du rapport homothétique selon ledit centre de gravité entre ladite droite et celle définie par la bordure extérieure 20 de la sous-zone triangulaire à laquelle appartient ledit objet. Le procédé selon l'invention permet de déterminer un indice de confiance associé à un objet détecté par un capteur et traduisant avec une grande précision la variation de la qualité de détection de ce capteur dans sa zone de visibilité, de sorte à permettre à d'améliorer 25 très sensiblement la perception de l'environnement du véhicule par les systèmes d'aides à la conduite implantés dans ce véhicule et utilisant les données transmises par ce capteur. Selon des caractéristiques préférées du procédé selon l'invention, prises seules ou en combinaison : 30 - ledit polygone présente un axe de symétrie confondu avec l'axe de détection médian dudit capteur ; - ledit polygone est un triangle ; - ledit polygone est un losange ; 4 - ladite étape d'identification comprend une sous étape consistant à vérifier pour chacune des dites sous-zones triangulaires, le nombre d'intersections entre n'importe quelle demi-droite issue dudit objet et les trois bordures délimitant cette sous-zone, ledit objet étant 5 contenu dans la sous-zone présentant une unique intersection avec une seule des bordures délimitant cette sous-zone ; - l'équation de ladite droite passant par le dit objet est déterminée à partir des coordonnées dudit objet fournies par ledit capteur et de l'équation de la droite définie par ladite bordure 10 extérieure ; - ledit rapport homothétique est déterminé à partir des coordonnées de l'intersection entre ladite droite passant par ledit objet et l'une des bordures de la sous-zone contenant ledit objet ; - ladite fonction décroissante est définie de sorte que 15 l'indice de confiance soit égal à un lorsque le rapport homothétique est égal à zéro, et égal à zéro lorsque ce même rapport homothétique est égal à un ; - ladite fonction décroissante est de type affine ; et/ou - ladite fonction décroissante est de type polynomiale. 20 Brève description des dessins L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur 25 lesquels : - la figure 1 est un diagramme fonctionnel d'un dispositif de détection destiné à être intégré dans un système avancé d'aide à la conduite ; - la figure 2 représente un organigramme du procédé de 30 détermination d'un indice de confiance associé à un objet détecté par un capteur du dispositif de détection ; et - les figures 3 et 4 illustrent certaines étapes du procédé de la figure 2. 5 Description détaillée La figure 1 illustre un dispositif de détection 10 destiné à être intégré dans un système avancé d'aide à la conduite (ADAS) tel qu'un régulateur de vitesse adaptatif. 5 Le dispositif de détection 10 comporte au moins un capteur radar 11 positionné en partie avant du véhicule de sorte à détecter les objets situés dans son environnement avant, ainsi qu'un module de traitement 12 apte à déterminer un indice de confiance associé à chaque objet détecté par ce capteur. 10 Le capteur 11 est ici constitué par un radar Doppler à balayage et à longue portée émettant de façon périodique un faisceau signal sur un secteur angulaire e d'environ 40°. Ce capteur radar 11 présente classiquement une portée r comprise entre 200 et 250 mètres, de sorte qu'il puisse détecter la présence d'objets suffisamment en amont du 15 véhicule pour laisser un temps de réaction suffisant au conducteur. De préférence, le capteur radar 11 fonctionne à une fréquence de 24 GHz car celle-ci est capable de passer à travers un grand nombre de matériaux plastiques sans causer d'interférences significatives. La majorité des pare-chocs avant des véhicules étant actuellement 20 fabriqués dans ce matériau, l'utilisation de la fréquence 24 GHz permet de monter un tel capteur radar juste derrière le pare-choc de sorte que ce dernier soit invisible et protégé des agressions extérieures. En variante, le type, la fréquence, le positionnement, la portée et/ou le secteur angulaire du capteur peuvent être différents. 25 Le capteur peut par exemple être constitué par une caméra, un lidar, un capteur laser, ou bien encore un capteur à ultrasons. Le module de traitement détermine 12 comporte un calculateur 12A, un module de stockage 12B qui comprend de la mémoire non volatile de type EEPROM ou FLASH et de la mémoire vive. 30 La mémoire non volatile stocke un processus de détermination d'un indice de confiance associé à chaque objet détecté par le capteur 11 et dont l'organigramme est représenté sur la figure 2. 6 Selon un mode préféré de réalisation, l'ensemble des informations contenues dans cette mémoire non volatile peut être mis à jour par des moyens de communication ou des moyens de lecture d'un support de données. 5 On va maintenant décrire en détails et à l'appui de l'organigramme de la figure 2, les différentes étapes de ce processus. Celui-ci est initié à l'étape 100 au cours de laquelle le module de traitement 12 approxime la zone de détection du capteur 11 par un polygone présentant un axe de symétrie confondu avec l'axe de 10 détection médian de ce capteur 11 et dont deux des côtés sont définis par les deux bordures latérales délimitant le secteur angulaire de détection de ce capteur 11. En l'espèce et comme illustré par la figure 3, ce polygone est constitué par un triangle (So, Si, Sz) défini par ses trois sommets So, Si 15 et Sz, avec : - le sommet So qui correspond à la position du capteur 11, et - les sommets Si et Sz qui correspondent respectivement aux deux extrémités distales des bordures latérales délimitant le secteur angulaire de détection 0. 20 Ainsi, l'arc de cercle de la zone de détection reliant ces deux extrémités distales Si, Sz des bordures latérales est approximé par un segment de droite [52, S3]. En variante et afin d'obtenir encore une meilleure approximation de la zone de détection, on pourrait par exemple prendre un losange 25 (l'arc de cercle étant alors approximé par deux segments de droite agencés symétriquement par rapport à l'axe médian de détection). La deuxième étape 200 de ce procédé consiste à déterminer le centre de gravité G de ce polygone à partir des coordonnées de ses sommets (So, Si, Sz) définies dans un espace affine plan muni d'un 30 repère cartésien (x, y) centré sur le sommet So (capteur 11), soit en l'espèce : - pour le sommet So, rc, = 0 et Yo = ; - pour le sommet Si, xl = r cos ff et yi = r sinff ; et 7 - pour le sommet S2, x2 = r cos; et y2 = -r sin; . Les coordonnées (xG, YG) centre de gravité G d'un polygone à n côtés peuvent être facilement déterminées à partir des formules générales suivantes : 5 = 6A tij v=° 1 (Xi +xj+i)(xjyfrEi - xj+iyi) ; et 1 n-1 YG = 6A d-ij=0(Yj 3/1+1)(X jYj+1 Xj+13/1) ; avec A = -21r1,1-(XJYj+1 X1+1Y4 - 10 Le processus divise ensuite (étape 300) le polygone en n sous-zones triangulaires de détection Zi définies chacune par deux sommets adjacents de ce polygone et par son centre de gravité G de détection. En l'espèce et tel qu'illustré par la figure 3 le triangle (So, Si, 52) 15 est divisé en trois sous-zones triangulaires Zi, Z2 et Z3 délimitées respectivement par les triangles (So, Si, G), (Si, S2, G) et (S2, So, G). Lorsque le capteur 11 détecte la présence d'un objet i dans sa zone de détection (événement 310), le processus identifie dans quelle sous-zone triangulaire Z cet objet se trouve (étape 400). 20 Pour ce faire, le processus vérifie, pour chacune de ces sous- zones triangulaires, le nombre d'intersections entre n'importe quelle demi-droite issue de cet objet i (par exemple la demi droite verticale DD illustrée sur la figure 3 et les trois bordures délimitant cette sous-zone. 25 En effet, mathématiquement, chaque demi-droite issue d'un point contenu dans une telle sous-zone triangulaire doit présenter une unique intersection avec une seule des bordures délimitant cette sous-zone. Sur l'exemple de la figure 3 où l'objet i appartient à la sous-zone 30 Z3, on constate ainsi que la demi-droite DD présente bien une seule intersection avec la seule bordure [G, S2] de cette sous-zone Z3, tandis qu'elle présente deux intersections avec les bordures [G, S2] et [Si, S2] 8 de la sous-zone 72 et aucune intersection avec les bordures de la sous-zone Zi. Le processus détermine ensuite à l'étape 500 l'équation de la droite Di passant par cet objet i et étant parallèle à la bordure 5 extérieure de la sous-zone triangulaire à laquelle appartient ce même objet (cette bordure extérieure correspondant à l'un des côtés du polygone P). En l'espèce et comme illustré par la figure 4 la droite Di est donc définie comme celle étant parallèle à la bordure extérieure [So, S2] de 10 la sous-zone Z3. Son équation peut être déterminée aisément à partir des coordonnées de l'objet i fournies par le capteur 11 et de l'équation de la droite (Sa, S2) que définie cette bordure extérieure [So, S2]. A l'étape 600, le module de traitement 12 calcule enfin l'indice 15 de confiance de l'objet i suivant une fonction décroissante F du rapport homothétique k selon le centre de gravité G entre cette droite Di et la droite (So, S2) définie par la bordure extérieure [So, S2]. Tel qu'illustré par la figure 4 et conformément au théorème de Thales : Gh 20 h= GS2 où h correspond à l'intersection entre la droite Di et la bordure [G, S2] de la sous-zone 73 contenant l'objet i. Le rapport k sera donc aisément déterminé à partir des coordonnées de ce point h déduites à partir des équations respectives 25 de cette droite Di et de la droite (G S2). En variante, on pourrait également déterminer le rapport homothétique k à partir de l'intersection entre la droite Di et la bordure [G, So] de la sous-zone Z3 contenant l'objet i. Avantageusement de type affine ou polynomiale de deuxième ou 30 troisième degré, la fonction décroissante F est définie de sorte que l'indice de confiance F(k) soit égal à un lorsque le rapport homothétique k est égal à zéro (soit F(0) = 1), et égal à zéro lorsque le rapport homothétique k est égal à un (soit F(1) = 0). 9 D'autres variantes de réalisation du procédé sont possibles et on rappelle de manière générale que la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais qu'elle englobe toute variante d'exécution à la portée de l'homme REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'un indice de confiance associé à un objet (i) détecté par un capteur (11) dans l'environnement d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - approximation de la zone de détection dudit capteur (11) par un polygone (So, Si, S2) dont deux des côtés sont définis par les bordures latérales délimitant le secteur angulaire de détection (0) de ce capteur ; - détermination du centre de gravité (G) dudit polygone (So, Si, Sz) ; - division dudit polygone en une pluralité de sous-zones triangulaires de détection (Zi, Z2, Z3) définies chacune par deux sommets adjacents de ce polygone (So, Si, Sz) et ledit centre de gravité (G) ; - identification, lorsque ledit capteur (11) détecte un objet (i), de la sous-zone triangulaire dans laquelle cet objet (i) se trouve ; - détermination de l'équation de la droite (Di) passant par ledit objet (i) et étant parallèle à la bordure extérieure de la sous-zone triangulaire à laquelle appartient ce même objet (i) ; et - calcul d'un indice de confiance associé audit objet (i) suivant une fonction décroissante (F) du rapport homothétique (k) selon ledit centre de gravité (G) entre ladite droite (Di) et celle définie par la bordure extérieure de la sous-zone triangulaire à laquelle appartient ledit objet (i). 2. Procédé de détermination d'un indice de confiance selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit polygone présente un axe de symétrie confondu avec l'axe de détection médian dudit capteur (11). 11 3. Procédé de détermination d'un indice de confiance selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit polygone est un triangle. 4. Procédé de détermination d'un indice de confiance selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit polygone est un losange. 5 5. Procédé de détermination d'un indice de confiance selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite étape d'identification comprend une sous étape consistant à vérifier pour chacune des dites sous-zones triangulaires (Zi, 72, 73), le nombre d'intersections entre n'importe quelle demi-droite (DD) issue dudit 10 objet (i) et les trois bordures délimitant cette sous-zone, ledit objet (i) étant contenu dans la sous-zone présentant une unique intersection avec une seule des bordures délimitant cette sous-zone. 6. Procédé de détermination d'un indice de confiance selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'équation de 15 ladite droite (Di) passant par le dit objet (i) est déterminée à partir des coordonnées dudit objet (i) fournies par ledit capteur (11) et de l'équation de la droite définie par ladite bordure extérieure. 7. Procédé de détermination d'un indice de confiance selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit rapport 20 homothétique (k) est déterminé à partir des coordonnées de l'intersection (h) entre ladite droite (Di) passant par ledit objet (i) et l'une des bordures de la sous-zone contenant ledit objet (i). 8. Procédé de détermination d'un indice de confiance selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite fonction 25 décroissante (F) est définie de sorte que l'indice de confiance soit égal à un lorsque le rapport homothétique (k) est égal à zéro, et égal à zéro lorsque ce même rapport homothétique (k) est égal à un. 9. Procédé de détermination d'un indice de confiance selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite fonction 30 décroissante (F) est de type affine. 10. Procédé de détermination d'un indice de confiance selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite fonction décroissante (F) est de type polynomiale.