Brevet FR3075949A1 — publié le 20190628

PROCEDE DE DETERMINATION SUR UNE DISTANCE D'ANTICIPATION DE LA TRAJECTOIRE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE. Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des systèmes d'assistance à la conduite pour véhicules automobiles. Elle vise en particulier un procédé de détermination sur une distance d'anticipation de la trajectoire d'un véhicule automobile. Arrière-plan de l'invention Les systèmes d'assistance à la conduite sont désormais largement répandus dans les véhicules automobiles récents et connaissent un développement rapide. Depuis peu, on commence à voir apparaitre des systèmes 15 d'assistance à la conduite totalement autonomes contrôlant simultanément le déplacement longitudinal et le déplacement latéral du véhicule. Tel est notamment le cas des systèmes d'assistance à la conduite sur autoroute communément désignés sous les acronymes HAD (pour 20 « Highway Automated Driving ») ou AHDA (pour « Automatic Highway Driving Assist ») et aptes à délester entièrement le conducteur dans des situations de trafic fluide (vitesse proche de la limite réglementaire) sur des routes à chaussées séparées. Ces derniers comportent notamment un module d'assistance active 25 de suivi de trajectoire détectant les lignes de marquages au sol à l'aide de moyens optique tels qu'une caméra ou un lidar associés à un modèle numérique de reconnaissance. Bien que ces modules d'assistance active de suivi de trajectoire deviennent de plus en plus performants de sorte à détecter les lignes de 30 marquages au sol dans des contextes difficiles, il en demeure néanmoins que ces derniers peuvent éprouver des difficultés pour assurer un guidage latéral convenable dans certaines situations particulières et notamment lorsque ces lignes sont sales, partiellement effacées, recouvertes par d'autres véhicules situés en amont (par exemple, en cas 2 d'embouteillage), ou bien encore lorsque la voie présente une courbure trop importante (par exemple, au niveau d'un rond-point). On connaît également d'autres types de modules d'assistance active de suivi de trajectoire basés sur l'utilisation d'un récepteur 5 d'information de géo-positionnement par satellite et d'une cartographie numérique référençant l'ensemble des routes constituant le réseau routier en associant à chacun des points de cette cartographie des données de route ADAS (pour Advanced Driving Assistance System) relatives à cette position (courbure, pente, nombre de voies, la limitation 10 de vitesse en vigueur, etc...). Pour assurer un guidage latéral sûr du véhicule, ces derniers nécessitent l'utilisation d'une solution de géo-positionnement très précise dont le coût demeure prohibitif, ainsi que d'une cartographie haute définition (c'est-à-dire présentant une densité de points élevée) non encore disponible pour la grande majorité des réseaux routiers existants. La demande de brevet US 2014/0379164 Al divulgue un dispositif d'assistance active de suivi de trajectoire d'un véhicule roulant sur une voie de circulation d'une route délimitée par des lignes de marquage, comportant des moyens optiques surveillant l'environnement situé en avant du véhicule, un récepteur d'information de géo-positionnement par satellite apte à localiser la position du véhicule, une cartographie numérique du réseau routier associant à chaque point de cette cartographie des données de route relatives à cette position. Le dispositif est apte à établir un premier modèle de trajectoire établi à partir des lignes de démarcation de la voie de circulation détectées par les moyens optiques, ainsi qu'un second modèle de trajectoire établi à partir de la position du véhicule et des données issues de la cartographie électronique. Ce dispositif comprend également un module de vérification mesurant l'écart entre les deux modèles de sorte à déterminer un indice de confiance, ainsi qu'un module de sélection qui opte pour le premier modèle lorsque les lignes de démarcation sont détectées par les moyens 3 optiques, et qui opte pour le second modèle lorsque ces lignes ne sont pas détectées par les moyens optiques et que l'indice de confiance est supérieur à un niveau prédéterminé. Toutefois, lorsque ces lignes ne sont pas détectées par les moyens 5 optiques et que l'indice de confiance est inférieur au niveau prédéterminé, ce type de dispositif ne permet pas de déterminer de trajectoire pour le véhicule. Objet et résumé de l'invention 10 La présente invention vise à améliorer la situation. Elle propose à cet effet un procédé de détermination sur une distance d'anticipation de la trajectoire d'un véhicule automobile roulant sur une voie de circulation d'une route, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 15 - vérification, à partir des données capturées par des moyens de détection optique surveillant l'environnement situé en avant dudit véhicule, de la visibilité des lignes de démarcation définissant ladite voie de circulation sur ladite distance d'anticipation ; - reconstruction des profils desdites lignes de démarcation à 20 partir d'un modèle numérique basé sur l'utilisation de données transmises par lesdits moyens de détection optique, de la position dudit véhicule fournie par un récepteur d'information de géo-positionnement par satellite et de données issues d'une cartographie électronique lorsque lesdites dites lignes de démarcation ne sont pas visibles sur 25 ladite distance d'anticipation ; et - détermination de la trajectoire dudit véhicule sur ladite distance d'anticipation à partir des profils des dites lignes de démarcation. Le procédé selon l'invention permet donc, lorsque les lignes de 30 démarcation de la voie de circulation ne sont pas visibles sur une distance suffisante par les moyens de détection optiques, de reconstruire les profils des lignes de démarcation de la voie de circulation (et donc de déterminer la trajectoire du véhicule) avec une bonne précision et 4 sans nécessiter de solution de géo-positionnement très précise ni de cartographie haute définition Selon des caractéristiques préférées du procédé selon l'invention, prises seules ou en combinaison : 5 - dans ledit modèle numérique, le profil de chacune des dites lignes de démarcation est obtenu en les approximant chacune par une fonction polynômiale correspondante dans un espace affine plan ; - lesdites fonctions polynomiales sont du troisième degré ; 10 - les paramètres définissant la fonction polynômiale de chaque dite ligne de démarcation comportent la dérivée initiale de la courbure de cette ligne, sa courbure initiale, son cap initial et sa position latérale initiale ; - le cap initial et la position latérale initiale de chaque dite 15 ligne de démarcation sont déterminés à partir des données transmises par lesdits moyens de détection optique ; - la courbure initiale et la dérivée initiale de la courbure de chaque dite ligne de démarcation sont déterminées à partir de la position du véhicule et des données issues de ladite cartographie électronique ; 20 - lorsque lesdites dites lignes de démarcation sont visibles sur ladite distance d'anticipation, leurs profils sont reconstruits à partir d'un autre modèle numérique basé exclusivement sur l'utilisation de données transmises par lesdits moyens de détection optique ; - ladite distance d'anticipation est comprise entre 50 et 200 25 mètres ; et/ou - ladite distance d'anticipation varie en fonction de la vitesse dudit véhicule et correspond à la distance parcourue par ce dernier pendant une durée prédéfinie. 30 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 5 illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un diagramme fonctionnel d'un système d'assistance automatisée à la conduite intégrant un dispositif 5 d'assistance active de suivi de trajectoire selon l'invention ; et - la figure 2 représente un organigramme du procédé selon l'invention de détermination sur une distance d'anticipation de la trajectoire d'un véhicule automobile. 10 Description détaillée En référence à la figure 1, le système d'assistance automatisée à la conduite 1 comporte un module de détection 10, un module d'actionnement 20, un module d'évaluation du contexte environnemental de conduite 30, un module de navigation 40, ainsi qu'une unité de 15 pilotage 50. Le module de détection 10 comprend des moyens de détection optique permettant d'évaluer le contexte environnemental de conduite du véhicule et comprenant une caméra vidéo 11 implantée derrière le pare-brise. 20 En variante, le module de détection 10 peut comporter un lidar 12 en remplacement ou en plus de la caméra vidéo 11. Le module 10 comprend en outre une pluralité de capteurs mesurant certains paramètres internes de conduite tels que la vitesse instantanée du véhicule et l'angle de braquage du volant. 25 Le module d'actionnement 20 comporte une pluralité d'actionneurs aptes à agir sur la direction, l'accélération, le freinage et la boîte de vitesse pour assurer une conduite entièrement automatisée du véhicule. Le module d'évaluation du contexte environnemental de conduite 30 est apte à déterminer à partir des données fournies par le module de 30 détection 10 le type de route empruntée (autoroute, voie rapide ou bien route secondaire), le marquage au sol (couleur, largeur et espacement des lignes), le niveau de fluidité du trafic routier et la présence 6 éventuelle d'une barrière ou d'un terre-plein central de séparation entre les deux sens de circulation. Le module de navigation 40 comprend un récepteur d'information de géo-positionnement par satellite 41 apte à déterminer la position du 5 véhicule, une cartographie numérique 42 et un horizon électronique 43. Le récepteur d'information de géo-positionnement par satellite 41 est un récepteur utilisant le système GPS (Global Positionning System) qui capte les signaux radio transmis par au moins trois satellites du système GPS et peut, en calculant les temps de propagation de ces 10 signaux entre les satellites et lui, connaître sa distance par rapport à ceux-ci et, par trilatération, déterminer la position du véhicule placé en visibilité des satellites. En variante, le récepteur de géo-positionnement par satellite 41 peut utiliser un autre système de géo-positionnement par satellite 15 (GNSS), tel que par exemple le système GLONASS, le système BEIDOU ou encore le système GALILEO. La cartographie numérique 42 référence l'ensemble des routes constituant le réseau routier sous la forme de points plus ou moins espacés et reliés entre eux, en associant pour chacun de ses points des 20 données complémentaires ADAS (pour Advanced Driving Assistance System) relatives à la classification de la route, à sa géométrie (courbure, pente, etc.), au nombre de voies qu'elle comporte ou bien encore à la limitation de vitesse en vigueur. Cette cartographie 42 est stockée dans une mémoire locale de type 25 disque dur ou flash, ou bien sur un serveur distant. L'ensemble des informations qu'il contient peut-être mis à jour par des moyens de communication ou des moyens de lecture d'un support de données. L'horizon électronique 43 comporte un calculateur apte à déterminer à partir de la cartographie 42 un itinéraire sur le réseau 30 routier depuis un point de départ défini par l'utilisateur ou correspondant à la position actuelle du véhicule, et jusqu'à un point de destination sélectionné par l'utilisateur. L'unité de pilotage 50 qui gère la conduite autonome du véhicule, comporte au moins un calculateur associé à des moyens de stockage 7 comprenant de la mémoire non volatile de type EEPROM ou FLASH et de la mémoire vive. Lorsque le contexte évalué par le module d'évaluation du contexte environnemental de conduite 40 s'y prête (par exemple, en cas de trafic 5 dense ou d'embouteillage lorsque le véhicule circule sur une route à chaussées séparées), l'unité de pilotage 50 est apte à commander le module d'actionnement 20 pour assurer une conduite entièrement autonome du véhicule. En particulier, le contrôle du déplacement latéral du véhicule est 10 piloté par un module d'assistance active de suivi de trajectoire 51 intégré à cette unité de pilotage. Selon l'invention, la mémoire non volatile de l'unité de pilotage 50 stocke un processus de détermination sur une distance d'anticipation de la trajectoire du véhicule. 15 On va maintenant décrire en détails et à l'appui de l'organigramme de la figure 2, les différentes étapes de ce processus qui est mis en oeuvre de manière périodique suivant une période prédéterminée comprise de préférence entre 20 et 100 millisecondes et avantageusement égal à 40 millisecondes. 20 Celui-ci est initié lorsque le mode d'assistance à la conduite entièrement autonome est activé (étape initiale 100), les déplacements longitudinaux et latéraux du véhicule étant alors gérés de manière entièrement autonome par l'unité de pilotage 50. Le module d'assistance active de suivi de trajectoire 51 vérifie 25 alors au cours d'une étape 200 si les lignes de démarcation définissant la voie de circulation du véhicule sont visibles par les moyens de détection optique en avant de ce véhicule sur une distance d'anticipation prédéterminée avantageusement comprise entre 50 et 200 m. Si tel n'est pas le cas (par exemple parce que ces lignes sont sales, 30 partiellement effacées, ou recouvertes par d'autres véhicules situés en amont), le profil de ces lignes de démarcation est reconstruit à partir d'un modèle numérique établi à partir de données transmises par les moyens de détection optique 11, de la position du véhicule fournie par un récepteur d'information de géo-positionnement par satellite, et de la cartographie électronique 42 (étape 300). 8 Dans ce modèle numérique, le profil des deux lignes de démarcation est obtenu en les approximant chacune par une fonction polynômiale au troisième degré correspondante dans un espace affine plan muni d'un repère cartésien (X, Y) centré sur le véhicule : 5 1 1 Y = -6 (dérivée initiale de la courbure) X' + -2 (courbure initiale) X2 + (cap initial) X + Yo où : - X et Y correspondent respectivement aux composantes 10 longitudinale et latérale d'un point appartenant à cette ligne de démarcation ; - la dérivée initiale de la courbure correspond à la valeur de la dérivée de la courbure à l'origine du repère, c'est-à-dire au niveau du véhicule à X=0 ; 15 - la courbure initiale correspond à la valeur de la dérivée de la courbure à l'origine du repère, c'est-à-dire au niveau du véhicule à X=0 ; - le cap (ou angle de lacet) initial correspond à la valeur du cap à l'origine du repère, c'est-à-dire au niveau du véhicule à X=0 ; et 20 - Yo correspondant à la position latérale initiale de la ligne de démarcation à l'origine du repère, c'est-à-dire au niveau du véhicule à X=0. Les paramètres (position latérale initiale Yo) et (cap initial) de 25 chaque ligne de démarcation définissant la voie de circulation véhicule sont déterminés à partir des données transmises par les moyens de détection optique 11. L'acquisition de ces deux paramètres ne nécessitant qu'une très faible distance de visibilité des moyens optiques (de l'ordre de quelques 30 mètres), ceux-ci pourront donc être aisément obtenus y compris dans des contextes difficiles (lignes sales, partiellement effacées ou recouvertes par d'autres véhicules situés en amont, courbure importante de la route, etc...). 9 Les deux autres paramètres de la fonction (à savoir la courbure initiale et la dérivée initiale de la courbure) sont quant à eux déterminés à partir des données de courbure (Y"i, Y"2) associées à au moins deux points (Xi, Yi) et (X2, Y2) de la route empruntée par le véhicule, 5 référencés dans la cartographie numérique 42 au devant du véhicule à une distance inférieure ou égale à la distance d'anticipation. La courbure Y" qui correspond à la dérivée seconde de la position latérale Y, peut en effet être approximée par la fonction suivante : Y"(x) = Courbure (X) = (dérivée initiale de la courbure) X + (courbure initiale ) 10 La courbure initiale et la dérivée initiale de la courbure peuvent ainsi être estimées en utilisant par exemple et la méthode des moindres carrés à partir des au moins deux couples (Xi, Y"i) et (X2, Y"2). De manière avantageuse et afin d'obtenir une estimation optimale, 15 ces deux paramètres seront déterminés en prenant en compte l'ensemble des points référencés par la cartographie numérique 42 sur la distance d'anticipation, sachant que cette dernière référencera plus de points sur un tronçon de route incurvé que sur un tronçon droit. On remarquera que la courbure initiale et la dérivée initiale de la 20 courbure ainsi déterminés correspondent à ceux du profil de la ligne médiane de la route et non à ceux des deux lignes de démarcation de la voie de circulation. Le module d'assistance active de suivi de trajectoire 51 doit donc procéder à un ajustement de ces deux paramètres pour obtenir ceux 25 correspondants aux deux lignes de démarcation de la voie de circulation du véhicule. Cet ajustement est fonction de l'écartement supposé constant entre chacune de ces lignes de démarcation et la ligne médiane de la route, la valeur de cet écartement étant obtenue à partir de la largeur 30 totale de la route et du nombre de voies de cette dernière déterminés à partir des moyens optiques 11 ou référencés par la cartographie numérique 42. Revenons maintenant brièvement à l'étape 200 de vérification. 10 Si le processus estime que les lignes de démarcation définissant la voie de circulation du véhicule sont visibles par les moyens de détection optique sur la totalité de la distance d'anticipation, le profil de ces lignes de démarcation est reconstruit à partir d'un second modèle 5 numérique basé exclusivement sur l'utilisation des données transmises par les moyens de détection optique 11 (étape 400). Dans ce second modèle, les profils des lignes de démarcation seront de manière avantageuse également approximés dans un espace affine plan muni d'un repère cartésien centré sur le véhicule à partir 10 d'une fonction polynômiale du troisième degré. Après reconstruction du profil des lignes de démarcation de la voie de circulation, le processus détermine la trajectoire du véhicule sur la distance d'anticipation (étape 500) en faisant par exemple en sorte que ce véhicule demeure en permanence centré sur la voie de circulation. 15 Selon des variantes de réalisation, la distance d'anticipation varie en fonction de la vitesse du véhicule et correspond par exemple à la distance parcourue par ce véhicule pendant une durée prédéfinie comprise avantageusement entre 2 et 4 secondes et de préférence égale à 3 secondes. 20 D'une manière générale, on rappelle 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 sur une distance d'anticipation de la trajectoire d'un véhicule automobile roulant sur une voie de circulation d'une route, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - vérification, à partir des données capturées par des moyens de détection optique surveillant l'environnement situé en avant dudit véhicule, de la visibilité des lignes de démarcation définissant ladite voie de circulation sur ladite distance d'anticipation (200) ; - reconstruction des profils desdites lignes de démarcation à partir d'un modèle numérique basé sur l'utilisation de données transmises par lesdits moyens de détection optique, de la position dudit véhicule fournie par un récepteur d'information de géo-positionnement par satellite et de données issues d'une cartographie électronique lorsque lesdites dites lignes de démarcation ne sont pas visibles sur ladite distance d'anticipation (300) ; et - détermination de la trajectoire dudit véhicule sur ladite distance d'anticipation à partir des profils des dites lignes de démarcation (500). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans ledit modèle numérique, le profil de chacune des dites lignes de démarcation est obtenu en les approximant chacune par une fonction polynômiale correspondante dans un espace affine plan. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites fonctions polynomiales sont du troisième degré. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les paramètres définissant la fonction polynômiale de chaque dite ligne de démarcation comportent la dérivée initiale de la courbure de cette ligne, sa courbure initiale, son cap initial et sa position latérale initiale. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le cap initial et la position latérale initiale de chaque dite ligne de démarcation sont déterminés à partir des données transmises par lesdits moyens de détection optique. 12 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la courbure initiale et la dérivée initiale de la courbure de chaque dite ligne de démarcation sont déterminées à partir de la position du véhicule et des données issues de ladite cartographie électronique. 5 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la courbure initiale et la dérivée initiale de la courbure de chaque dite ligne de démarcation sont déterminées à partir des données de courbure associées à au moins deux points de ladite route référencés dans ladite cartographie au devant dudit véhicule à une distance 10 inférieure ou égale à ladite distance d'anticipation. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, lorsque lesdites dites lignes de démarcation sont visibles sur ladite distance d'anticipation, leurs profils sont reconstruites à partir d'un autre modèle numérique basé exclusivement sur l'utilisation de 15 données transmises par lesdits moyens de détection optique (400). 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite distance d'anticipation est comprise entre 50 et 200 mètres. 10.Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite distance d'anticipation varie en fonction de la vitesse dudit 20 véhicule et correspond à la distance parcourue par ce dernier pendant une durée prédéfinie.