Brevet FR3079066A1 — publié le 20190920

Description Titre de l'invention : Procédé et système de commande d'un véhicule dans une infrastructure Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à un procédé et système de commande d'un véhicule dans une infrastructure. Technique antérieure [0002] Dans le cas de la procédure AVP (procédure de voiturier automatique) appliquée à des immeubles de stationnement, les informations venant de l'infrastructure de l'immeuble de stationnement sont transmises au véhicule dont la manoeuvre de stationnement se fait de manière automatisée. Dans le procédé AVP connu, l'infrastructure assure une grande partie de l'intelligence du système. L'infrastructure surveille le véhicule à stationner et l'environnement de ce véhicule avec des capteurs installés dans le parking. Les capteurs peuvent être par exemple des caméras. [0003] Les informations fournies par les capteurs sont traitées de façon externe aux véhicules et les signaux de commande sont transmis aux véhicules en cours de stationnement par une liaison de communication sans fil. Les véhicules à stationner doivent avoir de préférence un nombre aussi faible que possible de composants supplémentaires pour exécuter les ordres de commande et pour appliquer la procédure de stationnement. Cela ne permet de réduire au minimum le coût supplémentaire de fabrication de véhicules à capacité AVP ou d'équipements de transformation correspondant. [0004] Le véhicule peut être en cours de circulation sans avoir ses capteurs propres dans un immeuble de stationnement dont l'infrastructure a été transformée et se référer en permanence aux informations actuelles de l'infrastructure du parking. Du fait de l'absence de système de sécurité interne au véhicule ou de la capacité réduite de ce système, le système AVP doit répondre à des exigences de sécurité poussées. [0005] BUT DE L'INVENTION [0006] La présente invention a pour but de développer un procédé et un système permettant d'éviter en sécurité des collisions entre des véhicules circulant en mode automatisé. [0007] EXPOSE ET AVANTAGES DE L'INVENTION [0008] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de guidage d'au moins un véhicule dans une infrastructure selon lequel : [0009] - on établit une carte d'occupation en se fondant sur les données de mesure d'un système de capteur de l'infrastructure, [0010] - en fonction de la carte d'occupation établie, une unité de commande détermine une 2 zone de circulation sans collision pour le véhicule, [0011] - partant de la position déterminée par le système de capteurs du véhicule et de la plage de circulation sans risque de collision, ainsi déterminée, on calcule la libération de circulation du véhicule par l'unité de commande et on transmet cette information par une liaison de communication au véhicule, [0012] - le véhicule circule dans la zone de circulation sans risque de collision à partir de cette libération de circulation, [0013] - on vérifie les écarts entre le véhicule et la libération de circulation par une commande interne au véhicule, et [0014] - en cas d'écart du véhicule par rapport à la libération de circulation, constaté par la commande de véhicule, on met le véhicule dans un état sécurisé. [0015] En d'autres termes, dans une étape on établit une carte d'occupation se fondant sur les données de mesure fournies par un système de capteurs côté infrastructure et avec la carte d'occupation ainsi établie, une unité de commande de véhicule, détermine une plage ou zone à circulation libre. [0016] Ensuite, partant de la position du véhicule déterminé par le système de capteurs et de la plage voisine, sans risque de collision, l'unité de commande calcule la libération de circulation du véhicule et la lui transmet par une liaison de communication. La libération de circulation peut se présenter par exemple sous la forme d'une indication de commande avec des paramètres de réglage définis du véhicule. Le paramètre de position, défini sera adapté à une plage de fonctionnement sécurisée et autorisée que le véhicule doit respecter pour circuler sans collision. [0017] En se fondant sur la libération de circulation transmise, on circule dans la plage sans risque de collision avec le véhicule. Pendant la poursuite de l'indication de commande ou la libération de circulation de véhicule, on vérifie les écarts du véhicule par rapport à la libération de circulation à l'aide de la commande de trajet, interne au véhicule. Pour un écart constaté par la commande de trajet de véhicule par rapport à la libération de circulation, on met le véhicule dans un état sécurisé. La commande de trajet peut se faire en variante ou en plus sous la forme d'une fonction de surveillance. Grâce à la fonction de surveillance interne du véhicule, les paramètres de réglage actuels sont comparés aux paramètres de réglage transmis par la fonction de libération. Dans le cas d'un écart d'un paramètre de réglage du véhicule par rapport à la fonction de surveillance, on met le véhicule dans un état sécurisé. [0018] Le procédé garantit par exemple qu'un véhicule AVP n'occasionnera aucune collision ni avec un objet statique, ni avec un objet mobile ou des obstacles pendant que le véhicule circule dans l'infrastructure. Cette infrastructure est par exemple un parking, une zone de ramassage, une zone de dépôt, un poste de chargement ou un emplacement analogue. 3 [0019] Pour les véhicules autonomes ou partiellement autonomes, la sécurité est un élément décisif. Comme les véhicules à stationner avec un système AVP circulent sans conducteur et avec un minimum de capteurs dans le parking, de tels véhicules peuvent présenter un risque d'accident ou de blessure. La fonction de surveillance intégrée dans le véhicule permet d'utiliser une installation de surveillance et de contrôle efficace qui garantit que le véhicule sera mis dans un état sécurisé à temps, pour respecter des exigences supérieures de sécurité. Cela permet avant tout d'éviter de blesser des personnes ou d'au moins de minimiser de tels risques. En variante ou en plus, le véhicule à stationner peut être guidé ou commandé vers une destination sans intention de stationner. Par exemple le véhicule peut être un véhicule transporteur qui rejoint différentes positions de destination dans l'infrastructure. [0020] Le procédé permet de générer des cartes d'occupation côté infrastructure ou côté parking. Les cartes d'occupation sont par exemple des cartes avec des grilles dans lesquelles sont consignés les obstacles. La grille non marquée peut être empruntée sans risque de collision potentielle. Des obstacles et la carte d'occupation sont déterminés en se fondant sur les données de mesure du système d'infrastructure et ils peuvent être valable de préférence seulement pour une durée donnée. [0021] Le système de capteurs peut se composer d'un grand nombre de capteurs tels que des caméras, des capteurs radar, des capteurs lidar, des barrières lumineuses, des capteurs à ultrasons ou des capteurs de ce type. Les capteurs sont couplés directement ou par des interfaces, à l'unité de commande de l'infrastructure. Le système de capteurs peut également comporter son propre appareil de commande pour générer les cartes d'occupation et pour prévoir les trajets futurs d'objets dynamiques. En variante, les données de mesure fournies par le système de capteurs peuvent être exploitées en totalité par l'unité de commande. [0022] A partir de la grille (libre) c'est-à-dire non occupée par des obstacles on peut générer des libérations de circulation pour différents véhicules et ensuite les transmettre aux véhicules par une liaison radio. [0023] Les véhicules peuvent interpréter la libération de circulation par la commande de trajet côté véhicule et ces indications peuvent être transformées en une commande directe ou indirecte des actionneurs pour le mouvement du véhicule. Cette opération d'établissement de la carte d'occupation jusqu'à la génération et la transmission des indications de commande vers les véhicules peut être répétée à des intervalles définis. [0024] Les libérations de circulation peuvent être émises vers au moins un véhicule par une liaison de communication sans fil. Cette liaison de communication sans fil est assurée de préférence de manière cryptée ou protégée pour réduire le risque d'intervention de tiers. La liaison de communication sans fil peut utiliser des systèmes WLAN, UMTS, LTE, GSM ou des standards de communication sans fil de ce type. 4 [0025] A partir de la construction simple de la chaîne d'action du procédé, on peut prouver mathématiquement et garantir pratiquement les composants concernant la sécurité, d'une manière simple car le procédé se comporte de manière détermistique. Il suffit d'une simple logique de surveillance côté véhicule qui est facilement implantée dans l'appareil de commande intégré. La commande de trajet proprement dite (guidage automatisé du véhicule) peut se réaliser de façon découplée par la logique de surveillance et être appliquée. [0026] Si la logique de surveillance constate un écart entre un véhicule et la libération de cir- culation, le véhicule sera directement mis dans un état sécurisé. De tels écarts sont par exemple des braquages ou des vitesses dépassant le seuil de la libération. En outre l'écart peut être celui de la validité en fonction du temps de l'ordre de commande avant qu'un nouvel ordre de commande soit envoyé par l'unité de commande au véhicule. En outre les composants de la chaîne de régulation pour le guidage automatisé du véhicule tant dans l'infrastructure ou le parking mais aussi des véhicules peuvent être découplés ou indépendamment de la chaîne de surveillance concernant la sécurité. Le procédé peut ainsi être développé indépendamment de l'architecture de régulation du mouvement d'un véhicule provenant de différents constructeurs. [0027] Les calculs complexes pour générer la libération de circulation y compris les pa- ramètres de réglage concernant le fonctionnement de sécurité restent du côté du parking et peuvent être effectués de préférence par une unité de commande réalisée sous la forme d'un serveur ayant une capacité de calcul élevée. Les signaux de libération de circulation ou les indications de guidage représentent le degré de liberté physique du véhicule. La plage qui peut potentiellement être parcourue est ainsi définie de manière univoque à tout instant. [0028] Le véhicule est par exemple un véhicule de tourisme, un véhicule utilitaire, un chariot élévateur, un robot de transport ou un véhicule de ce type. Le procédé n'est pas limité aux immeubles de stationnement, aux parking et aux surfaces de stationnement mais peut s'appliquer de façon analogue à des halls automatisés ou des terrains automatisés tels que par exemple des aires d'entreprise. [0029] Selon une forme de réalisation du procédé, pendant le transfert du véhicule dans un état sécurisé, on applique une manoeuvre de freinage de secours au véhicule. Le véhicule immobilisé peut alors être défini comme un état sécurisé d'un système AVP. L'état et le transfert dans un état sécurisé peuvent être appelés «arrêt de sécurité ». [0030] De façon préférentielle, le déclenchement de l'état sécurisé se fait par la commande de trajet. La commande de trajet est ainsi un composant de circuit ou un composant de programme intégré dans l'appareil de commande du véhicule ou séparé de celui-ci. La libération de circulation est associée à la transmission au véhicule les valeurs limites ou le cadre de fonctionnement que le véhicule doit respecter pour rester dans la plage de circulation sans risque de collision. La comparaison continue entre les opérations ou des mouvements d'actionneurs exécutés effectivement par le véhicule, et le cadre opérationnel de la libération de circulation permet de commander le freinage total en cas de dépassement vers le haut ou vers le bas d'une valeur, comme par exemple un braquage ou une vitesse. [0031] La mission de circulation du véhicule et le guidage du véhicule ou la libération du véhicule sont réalisés de façon préférentielle, en mode fonctionnelle et/ou dans l'espace, de façon séparée et indépendante. Le véhicule réagit ainsi à l'autorisation de circulation ou à la liberté de circulation établie du côté de l'infrastructure et il assure de façon interne la chaîne de commande de chemin. Ainsi des véhicules sans autorisation de conduite très automatisées, pourront être guidés de façon sécurisée et précise dans l'infrastructure grâce à des capteurs précis d'infrastructure. [0032] Selon l'autre développement du procédé, la libération de circulation correspond à une plage d'angles de direction, à une vitesse que le véhicule doit respecter au minimum et à une indication de temps. La libération de circulation peut comporter un nombre réduit d'informations et être transférée rapidement en sécurité sur une bande de faible largeur. Par exemple on pourra transmettre un braquage maximum autorisé dans une direction, un braquage maximum autorisé dans la direction opposée, une vitesse et une indication de temps ou une validité maximale de l'ordre de commande sous la forme d'une entrée de circulation vers au moins un véhicule. Les braquages maximum peuvent être développés sous la forme de plages de courbures autorisées pour générer la libération de circulation à l'aide de la carte d'occupation. La plage d'angle de guidage ou angle de direction et la libération de circulation correspondante pourront prendre en compte de façon préférentielle à la fois le guidage par l'essieu avant et par l'essieu arrière. [0033] Ce genre de développement du procédé, la libération de circulation correspond à une plage courses de roues dentées ou une plage de rotation d'un moteur de direction et d'un nombre de tours de roue ou d'un trajet. En variante, la libération de circulation peut être fondée sur des modèles de véhicules physiques qui sont enregistrés dans l'unité de commande et qui influencent ou définissent les grandeurs d'action, directes, des actionneurs ou de l'odomètre. Cela permet de commander de façon plus précise la trajectoire du véhicule ou de la télécommander par l'unité de commande. [0034] Selon une autre forme de réalisation du procédé, la libération de circulation comporte une plage de rayons de courbures. Cela permet de définir la plage de libération du point de vue de l'infrastructure, de manière abstraite et univoque pour définir les limites alors d'un réglage de l'angle de braquage ou angle de direction. Le véhicule peut ainsi convertir la plage de courbure maximale ou minimale de façon interne au véhicule en un angle de braquage maximum et minimum correspondant de sorte que 6 l'infrastructure n'aura pas à connaître le modèle du mécanisme de conversion spécifique au modèle du véhicule. [0035] Selon une autre forme de réalisation du procédé, la plage de circulation du véhicule est calculée en se fondant sur un modèle de véhicule enregistré dans l'unité de commande. Le modèle de véhicule est par exemple un modèle physique simplifié de véhicule ou un modèle de véhicule identifié de manière univoque par le système de capteurs. A l'aide du modèle de véhicule on pourra calculer les limites d'opération ou les limites de régulation pour l'entrée du véhicule de façon que le véhicule pourra circuler sans risque de collision en se fondant sur cette entrée. [0036] Selon une autre forme de réalisation du procédé, les entrées du véhicule et/ou la plage de circulation sans risque de collision ont une validité limitée dans le temps. A partir de la carte d'occupation ou de la grille d'occupation, on pourra calculer la plage de mouvement sans risque de collision, autorisée pour le véhicule à l'intérieur de la plage de temps défini. La carte d'occupation est une carte d'occupation simple ou étendue de l'encontre des objets dynamiques. La plage de temps peut varier entre une et plusieurs secondes ou moins d'une seconde. Si une plage de circulation sans risque de collision du véhicule est trouvée par l'algorithme du système de capteurs ou l'unité de commande, elle sera appliquée ainsi à une libération de circulation limitée dans le temps et cette information sera transmise au véhicule par une liaison sans fil. Dans le cas contraire il n'y aura pas de libération de circulation. Le véhicule commande un freinage total en cas de défaut d'entrée de libération de circulation et il reste dans cet état de libération, sûr. [0037] Selon un autre développement du procédé, avant la fin de la validité limitée dans le temps, le système de capteurs, côté infrastructure, établit une nouvelle carte d'occupation et détermine par l'unité de commande, la plage de circulation sans risque de collision se fondant sur cette nouvelle carte d'occupation. En fonction de la fréquence de répétition du procédé, on établira à des intervalles de temps déterminés, de nouvelles cartes d'occupation actualisées avec des entrées de liberté de circulation adaptées de façon correspondantes côté infrastructure et on les transmettra au véhicule sous la forme adaptée de libération de circulation. Ainsi le véhicule pourra être guidé pas à pas vers la destination par l'infrastructure. Chaque étape représente un segment de temps ou un segment de trajet délimité de façon défini, avec une direction définie et un écart de direction possible, défini. [0038] Selon une autre forme de réalisation du procédé, après la fin de la validité, le véhicule sera mis dans un état sécurisé. On évite ainsi qu'en cas de liaison de communication défectueuse entre le véhicule et l'infrastructure ou le parking, le véhicule ne produise des dommages. Sans entrée actualisée de libération de circulation, le véhicule restera à l'état sécurisé. 7 [0039] Selon une autre forme de réalisation du procédé, les mouvements des obstacles dy- namiques seront pris en compte par le système de capteurs en évaluant ou en effectuant une simulation pour l'établissement de la carte d'occupation. Lors de l'établissement des cartes d'occupation cela permet de tenir compte à la fois d'obstacles statiques ou d'objets et aussi d'objets dynamiques ou mobiles tels que par exemple d'autres véhicules ou des personnes. [0040] Lors de la transmission vers le serveur du parking ou vers l'unité de commande, seuls les objets statiques à l'intensité tO seront transmis à la carte d'occupation. La plage de mouvements possibles des obstacles dynamiques pendant une durée t telle que par exemple ls, sera de préférence calculée et transmise à la carte d'occupation ou encore y sera prise en compte pour déterminer la plage de circulation sans risque de collision. Les obstacles dynamiques peuvent être par exemple agrandis dans une direction définie ou dans plusieurs directions et ainsi d'autres cellules ou grilles de la carte d'occupation pourront être marqués comme « occupés ». [0041] Selon une autre forme de réalisation du procédé, la plage de circulation sans risque de collision sera délimitée au moins de deux côtés par des rayons de courbure ou des clothoïdes, identiques ou de formes différentes. En fonction de la vitesse du véhicule à commander, on ne pourra agrandir ou réduire les rayons de courbure à partir du centre du véhicule ou de l'axe de direction du véhicule. Sur un trajet rectiligne, les rayons de courbure seront orientés dans la direction opposée au braquage maximum, défini du véhicule. Pour parcourir des virages, les rayons de courbure pourront être orientés dans une même direction et de préférence en fonction du tracé de la courbe. L'utilisation de clothoïdes comme plages de circulation sans risque de collision, valable de façon limité dans le temps ou encore de « zone de sécurité » permet une implication physiquement plus précise de ces zones. [0042] Selon une autre forme de réalisation du procédé, on règle la forme des rayons ou des clothoïdes de la plage de circulation sans risque de collision en fonction de la vitesse ou du trajet parcouru pendant la validité de l'ordre de commande du véhicule. Cela permet ainsi de déterminer les plages de circulation sans risque de collision, adaptées de façon optimale au tracé du trajet et à la vitesse du véhicule et dégénérer sous la forme de circulation libre. [0043] En variante ou en plus, les libérations de circulation se présentent sous la forme de conditions à respecter à la place de la libération de circulation. Cela permet d'envoyer du côté de l'infrastructure, des corrections et des ordres de freinage vers le véhicule. En outre plusieurs indications de commande ou de libération pourraient être envoyées au véhicule pour exécuter des opérations de commande définies telles que des mouvements de braquage ou des opérations de freinage de façon précises et avec un échelonnement continu. 8 [0044] Selon un développement, l'invention a pour objet un système de guidage d'un véhicule en s'appuyant sur l'infrastructure. Le système comprend une infrastructure avec un système de capteurs pour observer et mesurer l'environnement dans l'infrastructure et établir des cartes d'occupation de l'environnement de l'infrastructure. Une unité de commande du système sert à calculer des plages de circulation sans risque de collision, de façon spécifique au véhicule et à établir des libérations de circulation spécifiques aux véhicules. Le système comporte au moins un dispositif de communication pour établir une liaison de communication sans fil vers au moins un véhicule et pour transmettre des indications de commande vers le véhicule. Le système comporte en outre au moins un véhicule avec une commande de trajet pour recevoir et respecter les libérations de circulation. [0045] Ainsi un système de guidage d'un véhicule le long d'une plage de circulation libre vers au moins une destination pourra s'appliquer, qui exécute côté infrastructure, toutes les missions de planification demandant beaucoup de calculs et les missions de calcul pour fournir aux véhicules un nombre minimum d'informations nécessaires. Ces informations peuvent être vérifiées rapidement et simplement par une commande de trajet côté véhicule et en cas de vérification négative, le véhicule sera mis dans un état sécurisé. Brève description des dessins [0046] La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : [0047] [fig.1] est une représentation schématique d'un parking équipé d'un système selon une forme de réalisation de l'invention, [0048] [fig.2a] [0049] [fig.2b] [0050] [fig.2c] est une représentation schématique de différentes zones de sécurité correspondant à des modes de réalisation de l'invention, [0051] [fig.31 est une représentation schématique du système selon une forme de réalisation de l'invention. [0052] DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION [0053] La figure 1 montre schématiquement la représentation d'un parking 1 ou d'un niveau d'un immeuble de stationnement 1 comme infrastructure 1 avec un système 2 selon une forme de réalisation de l'invention. En particulier, l'infrastructure 1 est représentée en combinaison avec une carte d'occupation B pour permettre de présenter l'objet de 9 l'invention. [0054] On a représenté la trajectoire T suivie par un véhicule 4 qui se gare. Une zone de sécurité 6 ou zone de circulation sans risque de collision 6 est également représentée. Le véhicule 4 y circule selon une courbe. Les murs ou les limitations de l'emplacement de stationnement 1 ainsi que les véhicules rangés représentent des obstacles statiques 8 et sont indiqués de façon correspondante dans la carte d'occupation B présenté sous la forme d'un réseau de grilles d'occupation 8, 10. Derrière la courbe, le système de capteurs référencés de la figure 3 détermine un obstacle dynamique 10 sous la forme d'un véhicule qui se dégage de son stationnement et il évalue la trajectoire prévisionnelle de l'obstacle dynamique 10 dans le système de stationnement. En fonction de cela on a muni la carte d'occupation B avec d'autres grilles d'occupation 8, 10. [0055] Les figures 2a-2c sont des représentations schématiques de différentes zones de sécurité 6 de modes de réalisation de l'invention. Les différentes zones de sécurité 6 ou zones à circulation sans risque de collision 6 sont délimitées latéralement par des rayons de courbure 11, 12 à partir d'un point du véhicule 4. Les deux rayons de courbure 11, 12 définissent les braquages maximum du véhicule 4, transmis par les entrées de circulation. On a indiqué les rayons de courbure 11, 12 qui s'allongent avec la vitesse ou la validité croissant dans le temps, de la libération de circulation ou de la plage de circulation sans risque de collision 6. Les parois sont présentées par exemple sous la forme d'obstacles statiques 8. La figure 2a montre les zones de sécurité 6, calculées pour un trajet en ligne droite du véhicule 4 sur des distances de 2,77m, 5m et 15m pendant la validité en fonction du temps de la libération de circulation. La figure 2b explicite les zones de sécurité 6 dans le cadre d'une correction de trajectoire ; la figure 2c calcule les zones de sécurité possibles 6 dans un trajet en courbe, régulier. [0056] La figure 3 est une représentation schématique du système 2 selon une forme de réa- lisation de l'invention. Cette figure montre en particulier les composants concernant la sécurité. Le système 2 a une infrastructure 1 avec un système de capteurs 14 et une unité de commande 16 reliée dans le sens de la transmission des données au système de capteurs 14. [0057] Le système de capteurs 14 permet par exemple d'observer et de mesurer des parties caractéristiques de l'infrastructure 1 telles que des zones de circulation et des trajets. De façon préférentielle, le système de capteurs 14 a un grand nombre de capteurs répartis, tels que par exemple des capteurs radar, des capteurs lidar ou des caméras. Ainsi le système de capteurs 14 du véhicule 4 pourra détecter des obstacles statiques 8 et des obstacles dynamiques 10 pour en tenir compte dans le cadre de la génération de la carte d'occupation B. [0058] La carte d'occupation B ainsi établie est transmise à l'unité de commande 16. L'unité de commande 16 s'appuie sur la grille non occupée de la carte d'établissement B pour établir une libération de circulation et la transmettre par une liaison WLAN, sécurisée comme liaison de communication sans fil 18. [0059] Le véhicule 4 interprète l'indication de commande provenant de la commande de véhicule 20 et l'applique aux commandes des actionneurs. Les limites définies dans la libération de circulation et qui se fondent sur les zones 6 de circulation sans risque de collision, sont contrôlées en continu. Lorsque le véhicule 4 quitte une zone de sécurité 6 ou la dépasse, la commande de véhicule 20 commande le freinage de secours qui met le véhicule 4 dans son état sécurisé. [0060] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0061] 1 Parking [0062] 2 Système [0063] B carte d'occupation [0064] 4 Véhicule à stationner [0065] 6 Zone de sécurité/Plage de circulation sans risque de collision/Plage de sécurité [0066] 8 Grille [0067] 9 Grille [0068] 10 Grille/Obstacle [0069] 11 Rayon de courbure [0070] 12 Rayon de courbure [0071] 14 Système de capteurs [0072] 16 Unité de commande [0073] 18 Liaison de communication [0074] 20 Commande du véhicule 11 [Revendication 11 [Revendication 21 [Revendication 31 [Revendication 41 [Revendication 51