Brevet FR3082812A1 — publié le 20191227

Procédé et système de gestion d'un changement de voie d'un véhicule autonome ou partiellement autonome L'invention se rapporte au domaine des systèmes d'aide à la 5 conduite équipant les véhicules automobiles autonomes ou partiellement autonomes. Les systèmes d'aide à la conduite, souvent dénommés sous l'acronyme anglais ADAS (pour « Advanced driver-assistance systems »), ont pour but d'alléger la charge du conducteur, notamment en le libérant de certaines tâches, en améliorant son attention et/ou sa perception de l'environnement, en 10 détectant certains risques, en effectuant automatiquement des actions en réponse à la détection de ces risques, etc. Pour les véhicule autonomes ou partiellement autonomes, la conduite peut être entièrement déléguée au véhicule qui est équipé de capteurs lui permettant de percevoir l'environnement, et notamment les véhicules 15 environnants. Cette perception de l'environnement par le véhicule permet de prévenir les risques d'accidents en garantissant le respect de règles prédéfinies, comme par exemple celle d'imposer que le véhicule se maintienne à une distance minimale du véhicule qui le précède. La nécessité de changer de voie sur une route à plusieurs voies fait 20 partie des situations qu'un véhicule autonome (ou partiellement autonome) doit pouvoir gérer sans l'intervention du conducteur présent dans l'habitacle. Or, on ne connait pas de procédé ou de système de gestion active d'un changement de file. Les véhicules connus fonctionnent sur la base de conditions autorisant ou non le changement de voie, ces conditions reposant sur l'absence de danger 25 immédiat. Typiquement, l'autorisation du changement de voie requiert une zone libre suffisamment étendue pour ne pas nécessiter d'interaction entre véhicules, et plus particulièrement avec le véhicule amené à se trouver derrière le véhicule considéré une fois le changement de voie effectué. Toutefois, il faut envisager que l'environnement puisse imposer un 30 changement de voie, par exemple parce qu'il n'est plus possible de poursuivre dans la voie au-delà d'une certaine distance. Ce peut être le cas dans des situations diverses : si un obstacle se présente devant le véhicule, si la voie s'interrompt (fusion de deux voies via un biseau de raccordement, voie d'accélération sur une voie rapide, etc.) 35 Dans une situation nécessitant un changement de voie, un véhicule autonome doit être capable de gérer l'insertion dans la voie cible, qui est une 2 voie adjacente à la voie courante, celle que le véhicule doit quitter. Ce changement de voie va généralement impliquer que le véhicule doive gérer l'insertion dans une file de véhicules, et donc l'insertion entre un véhicule avant et un véhicule arrière qui sont déjà présents sur la voie cible. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, et plus particulièrement ceux ci-dessus exposés, en proposant un procédé de gestion de changement de voie permettant à un véhicule de changer de voie de façon autonome dans des conditions non optimales. À cet effet, l'invention concerne un procédé de gestion d'un changement de voie d'un véhicule équipé d'un système de conduite automatisé, le procédé comportant les étapes suivantes : - déterminer si l'écart entre un premier véhicule, ou véhicule avant, circulant sur une voie adjacente, dite voie cible, et un deuxième véhicule, ou 15 véhicule arrière, circulant sur la voie cible, est suffisant pour une insertion du véhicule hôte dans des conditions nominales ; - si l'écart entre le véhicule avant et le véhicule arrière n'est pas suffisant pour une insertion du véhicule hôte dans des conditions nominales, et si le risque de collision avec le véhicule arrière est estimé comme 20 significativement plus élevé que le risque de collision avec le véhicule avant, procéder au changement de voie du véhicule hôte vers la voie cible, en abaissant provisoirement la valeur de consigne de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant d'une valeur nominale à une valeur basse ; - lorsque le véhicule hôte est sur la voie cible et inséré entre le 25 véhicule avant et le véhicule arrière, augmenter progressivement la valeur de consigne de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant jusqu'à sa valeur nominale. Ainsi le procédé conforme à l'invention permet de gérer un changement ne pouvant être opéré dans des conditions optimales, notamment 30 lorsque la distance entre les véhicules entre lesquels le véhicule hôte doit s'insérer n'est pas suffisante. En abaissant provisoirement l'écart de sécurité minimal vis-à-vis du véhicule avant lorsque le risque de collision vis-à-vis du véhicule arrière apparait significativement plus élevé que le risque de collision avec le véhicule avant, le procédé conforme à l'invention permet de gérer un 35 changement de voie dans des conditions non optimales, notamment lorsque ce changement de voie est imposé ou lorsqu'il est estimé comme étant la meilleure 3 option (par exemple parce que continuer sur la voie courante conduirait à une collision avec un véhicule ou un obstacle). La présente invention propose une méthode pour introduire une gestion active du risque arrière lorsque celui-ci a pour origine le comportement 5 du véhicule hôte (dans le cas d'une insertion devant un autre véhicule). En conditions normales d'assistance à la conduite (ou de conduite autonome), la responsabilité du véhicule automatisé est engagée seulement vis-à-vis d'une collision avec le véhicule qui le précède (ou plus généralement un obstacle frontal). Ainsi, il est de la responsabilité d'un véhicule suiveur d'adapter son allure 10 et de respecter les règles de sécurité pour ne pas conduire à une collision sur l'arrière du véhicule hôte. Compte tenu de cette répartition des responsabilités ainsi que des conséquences plus importantes d'un risque avant pour le véhicule hôte (coût plus important des dégâts matériels dû notamment à la présence du moteur, importance des dommages aux personnes, notamment en raison du risque de projection vers l'avant, etc.), et à l'exception de certains cas particuliers (insertion et freinage intempestif, notamment), il n'est généralement pas tenu compte du véhicule arrière dans la gestion de l'allure du véhicule hôte, puisqu'il ne saurait être question d'accepter un risque de collision frontale supplémentaire, même en cas de « pression » d'un véhicule suiveur. En revanche, dans les cas très précis où c'est le comportement même du véhicule hôte qui induit un risque de collision pour le véhicule arrière, il apparait opportun, et même nécessaire, de gérer ce risque dont le véhicule hôte assume pour partie la responsabilité. Ainsi, dans le cadre d'une insertion, une façon simple de gérer ce risque arrière est de ne pas autoriser la manoeuvre ou l'assistance à la manoeuvre lorsqu'un véhicule est détecté à l'arrière sur la voie cible. Cependant, certaines situations impliquent également un risque -voire une certitude- de collision en l'absence de manoeuvre. L'enjeu est alors de trouver un protocole permettant de gérer un « risque minimum » global, dégageant de ce fait une possibilité d'insertion, tout en continuant à privilégier le risque de collision frontal, problématique résolue par la présente invention. Dans une réalisation, le risque de collision avec le véhicule arrière est estimé en fonction de l'une ou plusieurs des variables suivantes : - le temps intervéhiculaire ; - la distance intervéhiculaire ; - le temps estimé avant collision. 4 Dans une réalisation, l'écart entre le véhicule avant et le véhicule arrière n'est pas suffisant pour une insertion du véhicule hôte dans des conditions nominales si une ou plusieurs des conditions suivantes est vérifiée : la distance entre le véhicule avant et le véhicule arrière sur la voie 5 cible est inférieure à la somme de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant, de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule arrière et de la longueur du véhicule hôte ; l'évolution de la distance entre le véhicule avant et le véhicule arrière, telle qu'estimée par le système de conduite automatisé, 10 notamment en fonction de la vitesse et de l'accélération du véhicule avant et du véhicule arrière, tend vers une valeur inférieure à la somme de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant, de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule arrière et de la longueur du véhicule hôte ; 15 la prédiction des positions relatives dans le temps des véhicules avant et arrière ne permet pas au véhicule hôte de s'insérer entre eux tout en respectant l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant, l'insertion du véhicule hôte conduisant alors à un risque inacceptable de collision arrière, se traduisant par 20 exemple par une valeur du temps estimé avant collision avec le véhicule arrière inférieur ou égale à un seuil bas à un instant de la phase d'insertion. Dans une réalisation, l'écart minimum de sécurité est déterminé en fonction d'une ou plusieurs des variables suivantes : 25 - le temps intervéhiculaire ; - la distance intervéhiculaire ; - le temps estimé avant collision. Dans une réalisation, l'écart minimum de sécurité entre le véhicule avant et le véhicule hôte est déterminé notamment en fonction du temps 30 intervéhiculaire. Dans une réalisation, la valeur basse de l'écart minimum de sécurité entre le véhicule avant le véhicule hôte est comprise entre 0,8 et 1,5 secondes, et par exemple égale à 1 seconde. Dans une réalisation, la manoeuvre de changement de voie est 35 initiée si le risque de collision lors de l'insertion du véhicule hôte est moins élevé que le risque de collision en cas de maintien dans la voie courante, par exemple dans l'une des circonstances suivantes : - un obstacle, notamment un obstacle immobile, est détecté en avant du véhicule hôte ; - la voie sur laquelle circule le véhicule hôte se termine en avant du véhicule hôte, par exemple en cas de fusion de deux voies adjacentes. L'invention concerne également un système de conduite automatisé comportant un calculateur, des capteurs et des actionneurs agencés pour mettre en oeuvre le procédé de gestion de changement de voie conforme à l'une des 10 revendications précédentes. L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'un système de conduite automatisé conforme à la revendication précédente. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence au dessins annexés, dans 15 lesquels : la figure 1 représente un véhicule équipé d'un système de conduite automatisé permettant la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention ; les figures 2a, 2b et 2c représentent des exemples de situations 20 de conduite dans lesquelles le procédé conforme à l'invention est mis en oeuvre. La figure 1 représente un véhicule partiellement ou totalement autonome, qui est équipé d'un système de conduite automatisé 2. Dans la suite de la présente description ce véhicule sera dénommé véhicule hôte 1. Le 25 système de conduite automatisé 2 comporte notamment un calculateur 10, des actionneurs 12, ainsi qu'une pluralité de détecteurs, dans l'exemple une pluralité de capteurs 14a, 14b, 16a, 16b, 18 répartis sur l'avant, l'arrière et les côtés du véhicule hôte 1. Ces capteurs peuvent inclure un ou plusieurs des types de capteurs suivants : capteurs à ultrasons, radars, lidars, caméras à vision de jour, 30 caméras à vision de nuit, etc. Le système de conduite automatisé 2 comporte dans l'exemple quatre caméras 18 (soit une caméra avant, une caméra arrière et deux caméras latérales) et une pluralité de capteurs 14a, 14b, 16a, 16b de type capteur à ultrasons et/ou radar et/ou lidar. Dans l'exemple, les caméras avant et arrière sont logées respectivement dans les pare-chocs avant et arrière, 35 les caméras latérales étant logées dans les rétroviseurs extérieurs. Le calculateur 10 reçoit les données fournies par l'ensemble des capteurs 14a, 14b, 6 16a, 16b et par l'ensemble des caméras 18. Grâce à l'ensembles de ces capteurs, le calculateur 10 est apte à détecter la présence d'obstacles dans l'environnement du véhicule, et en particulier la présence de véhicules dans cet environnement, que ce soit sur la voie courante du véhicule hôte 1 ou sur les 5 voies adjacentes. Le calculateur 10 est par ailleur relié à une pluralité d'actionneurs 12, qui comportent des dispositifs aptes à agir notamment sur la direction, l'accélérateur et le système de freinage du véhicule hôte, afin d'en contrôler l'allure et la trajectoire. 10 On décrit ci-après la mise en oeuvre du procédé de gestion de changement de voie conforme à l'invention, en relation avec les situations de conduite illustrées sur les figures 2a, 2b et 2c. Sur la figure 2a, le véhicule hôte 1 circule sur une route à plusieurs voies, la route comportant dans l'exemple une voie de gauche 3, une voie 15 intermédiaire 4 et une voie de droite 5. Dans la situation illustrée sur la figure 2a, le véhicule 1 circule sur la voie intermédiaire 4 lorsqu'un obstacle immobile 40 est détecté par les capteurs du système de conduite automatisé 2, en avant du véhicule hôte 1. Suite à la détection de cet obstacle immobile 40, le système de conduite automatisé 2 détermine qu'une manoeuvre de changement de voie, 20 malgré la proximité des véhicules 6 et 7, est la meilleure option pour éviter une collision, notamment avec l'obstacle immobile 40. Sur la voie cible, qui est dans l'exemple la voie de gauche 3, circulent à proximité du véhicule hôte 1 un véhicule avant 6 et un véhicule arrière 7, qui sont identifiés par le système de conduite automatisé 2 comme étant les deux véhicules entre lesquels le véhicule 25 1 va devoir s'insérer lors du changement de voie. Afin d'initier la manoeuvre de changement de voie, le système de conduite automatisé 2 détermine si l'écart entre le véhicule avant 6 et le véhicule arrière 7 est suffisant pour une insertion du véhicule hôte 1 entre ces deux véhicules dans des conditions nominales. Ces conditions nominales incluent 30 notamment la possibilité de respecter, lors de l'insertion, une consigne d'écart minimum de sécurité, aussi bien vis-à-vis du véhicule avant 6 que vis-à-vis du véhicule arrière 7. L'écart minimum de sécurité entre deux véhicules peut être représenté par différents paramètres, et notamment l'un des paramètres 35 suivants : 7 le temps inter-véhiculaire, c'est-à-dire la durée de temps, mesurée en un point fixe de la voie de circulation, séparant le passage de deux véhicules successifs sur une même voie de circulation, ce paramètre est souvent désigné par l'acronyme 5 11V; la distance inter-véhiculaire, c'est-à-dire la distance séparant deux véhicules successifs sur une même voie de circulation ; le temps avant collision, c'est-à-dire le temps restant avant collision si deux véhicules successifs sur la même voie 10 conservent chacun leur vitesse respective. Le système de conduite automatisé peut par exemple déterminer les écarts entre véhicules en utilisant le paramètre du temps inter-véhiculaire. Avant de procéder au changement de voie, le système va donc déterminer si l'écart entre le véhicule avant 6 et le véhicule arrière 7 est suffisant, 15 compte tenu notamment de longueur du véhicule hôte 1. Ainsi, si la distance entre le véhicule avant 6 et le véhicule arrière 7 ne correspond pas à au moins deux fois la valeur nominale de consigne de l'écart minimum de sécurité augmentée de la longueur du véhicule hôte, le système de conduite automatisé 2 détermine que la distance entre le véhicule avant 6 et le véhicule arrière 7 n'est 20 pas suffisante pour une insertion du véhicule hôte 1 dans les conditions nominales. Toutefois, comme mentionné plus haut, la présence de l'obstacle immobile 40 impose le changement de voie. Dans ces conditions, conformément à l'invention, si le risque de collision vis-à-vis du véhicule arrière 7 apparait 25 significativement plus élevé que le risque de collision vis-à-vis du véhicule avant 6, alors le système de conduite automatisé abaisse provisoirement la valeur de consigne de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant 6, d'une valeur nominale à une valeur basse. Le risque de collision sera estimé comme significativement plus élevé si par exemple le temps avant collision est inférieur 30 à 1 seconde, ou si par exemple le temps inter-véhiculaire est inférieur à 1 seconde. Si les écarts entre véhicule sont exprimés en temps inter-véhiculaire, on pourra par exemple abaisser la valeur de consigne d'une valeur nominale de 2 secondes à une valeur basse de 1 seconde. Par provisoirement, on entend une durée déterminée de manière à 35 laisser le temps au véhicule hôte de s'insérer dans le trafic de la voie cible, ici la voie de gauche 3, et d'augmenter progressivement la distance entre le véhicule 8 avant 6 et le véhicule hôte 1, jusqu'à ce que cette distance redevienne au moins égale à celle correspondant à la valeur nominale de consigne. Ainsi, après insertion du véhicule hôte sur la voie cible, le système de conduite automatisé augmente progressivement la valeur de consigne de l'écart minimum de sécurité 5 vis-à-vis du véhicule avant 6. Si le véhicule avant 6 roule à vitesse constante, cette augmentation progressive va conduire à une légère décélération du véhicule hôte, jusqu'à ce que l'écart de sécurité minimum soit revenu à une valeur normale. Les figures 2b et 2c représentent deux exemples de situation dans 10 lesquels le procédé conforme à l'invention peut être mise en oeuvre afin de gérer un changement de voie contraint. Sur la figure 2b, on a représenté une route à plusieurs voies de circulation, une voie de gauche 3, une voie intermédiaire 4 et une voie de droite 5. Dans l'exemple de la figure 2b la voie de gauche 3 et la voie intermédiaire 4 15 fusionnent via un biseau de raccordement, à l'issue duquel il ne subsiste qu'une seule voie commune 3a en plus de la voie de droite 5. Dans l'exemple de la figure 2b, on voit que le véhicule hôte se maintient sur sa voie mais doit néanmoins s'insérer entre le véhicule avant 6 et le véhicule arrière 7 lors de la fusion des voies de gauche 3 et intermédiaire 4 (puisque le véhicule hôte 1 n'est 20 pas prioritaire, sa voie étant la voie interrompue par le biseau de raccordement, comme le montre les flèches de rabattement). Dans cette situation, le procédé de gestion de changement de voie conforme à l'invention est mis en oeuvre de manière analogue à celle décrite en relation avec la figure 2a, le système de conduite automatisé 2 détectant la fusion des voies. 25 Sur la figure 2c, on a représenté le véhicule hôte 1 circulant sur une voie d'accélération 4b, la voie d'accélération 4b permettant l'entrée sur une voie rapide 4a. Dans cette situation, le système de conduite automatisé 2 détecte que la voie courante du véhicule hôte se termine en avant du véhicule et met en oeuvre le procédé conforme à l'invention pour procéder à l'insertion du véhicule 30 hôte 1 dans le trafic de la voie rapide 4a, REVENDICATIONS1. Procédé de gestion d'un changement de voie d'un véhicule équipé d'un système de conduite automatisé (2), ci-après véhicule hôte (1) le procédé 5 comportant les étapes suivantes : - déterminer si l'écart entre un premier véhicule, ou véhicule avant (6), circulant sur une voie adjacente, dite voie cible (3), et un deuxième véhicule, ou véhicule arrière (7), circulant sur la voie cible, est suffisant pour une insertion du véhicule hôte (1) dans des conditions nominales ; 10 - si l'écart entre le véhicule avant (6) et le véhicule arrière (7) n'est pas suffisant pour une insertion du véhicule hôte (1) dans des conditions nominales, et si le risque de collision avec le véhicule arrière (7) est estimé comme significativement plus élevé que le risque de collision avec le véhicule avant (6), procéder au changement de voie du véhicule hôte (1) vers la voie 15 cible, en abaissant provisoirement la valeur de consigne de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant (6) d'une valeur nominale à une valeur basse ; - lorsque le véhicule hôte (1) est sur la voie cible et inséré entre le véhicule avant (6) et le véhicule arrière (7), augmenter progressivement la valeur 20 de consigne de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant (6) jusqu'à sa valeur nominale. 2. Procédé de gestion d'un changement de voie selon la revendication précédente, dans lequel le risque de collision avec le véhicule arrière (7) est estimé en fonction de l'une ou plusieurs des variables suivantes : 25 le temps intervéhiculaire ; la distance intervéhiculaire ; le temps estimé avant collision. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans leuquel l'écart entre le véhicule avant (6) et le véhicule arrière (7) n'est pas 30 suffisant pour une insertion du véhicule hôte (1) dans des conditions nominales si une ou plusieurs des conditions suivantes est vérifiée : la distance entre le véhicule avant (6) et le véhicule arrière (7) dans la voie cible (3) est inférieure à la somme de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant (6), de l'écart 35 minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule arrière (7) et de la longueur du véhicule hôte (1) ; 10 l'évolution de la distance entre le véhicule avant (6) et le véhicule arrière (7), telle qu'estimée par le système de conduite automatisé, notamment en fonction de la vitesse et de l'accélération du véhicule avant (6) et du véhicule arrière (7), tend vers une valeur inférieure à la somme de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule avant (6), de l'écart minimum de sécurité vis-à-vis du véhicule arrière (7) et de la longueur du véhicule hôte (1). 4. Procédé de gestion de changement de voie selon l'une des 10 revendications précédentes, dans lequel l'écart minimum de sécurité est déterminé en fonction d'une ou plusieurs des variables suivantes : le temps intervéhiculaire ; la distance intervéhiculaire ; le temps estimé avant collision. 15 5. Procédé de gestion de changement de voie selon la revendication précédente, dans lequel l'écart minimum de sécurité entre le véhicule avant (6) et le véhicule hôte (1) est déterminé en fonction du temps intervéhiculaire. 6. Procédé de gestion de changement de voie selon la revendication précédente, dans lequel la valeur basse de l'écart minimum de sécurité entre le 20 véhicule avant (6) le véhicule hôte (1) est comprise entre 0,8 et 1,5 secondes, et par exemple égale à 1 seconde. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel l'écart minimum de sécurité entre le véhicule hôte (1) et le véhicule arrière (7) est déterminé en fonction du temps estimé avant collision. 25 8. Procédé de gestion d'un changement de voie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la manoeuvre de changement de voie est initiée si le risque de collision lors de l'insertion du véhicule hôte est moins élevé que le risque de collision en cas de maintien dans la voie courante, par exemple dans l'une des circonstances suivantes : 30 - un obstacle, notamment un obstacle immobile, est détecté en avant du véhicule hôte (1) ; - la voie (4) sur laquelle circule le véhicule hôte (1) se termine en avant du véhicule hôte (1), par exemple en cas de fusion de deux voies adjacentes. 35 9. Système de conduite automatisé (2) comportant un calculateur (10), des capteurs (14a, 14b, 16a, 16b, 18) et des actionneurs (12) agencés pour 11 mettre en oeuvre le procédé de gestion de changement de voie conforme à l'une des revendications précédentes.. 10. Véhicule automobile (1) équipé d'un système de conduite automatisé (2) conforme à la revendication précédente.