Brevet FR3089924A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE CONTROLE DE CONDUITE PRÉVENTIVE [0001] L'invention concerne un procédé de guidage d'un véhicule autonome. L'invention porte aussi sur un système de guidage d'un véhicule apte à mettre en oeuvre ledit procédé et un véhicule automobile comprenant un tel système de guidage. L'invention porte également sur un programme (l'ordinateur mettant en oeuvre un tel procédé. L'invention porte encore sur un support d'enregistrement sur lequel est enregistré un tel programme. L'invention porte enfin sur un signal d'un support de données portant un tel programme. [0002] Les procédés de guidages d'un véhicule autonome fonctionnent par exemple grâce aux marquages au sol. À l'aide de caméras ou de caméras infrarouges, le véhicule détecte les lignes du marquage au sol de la voie et détermine une trajectoire à suivre pour rester au milieu de la voie entre les deux lignes de la voie. [0003] Ce type de système de guidage est le plus simple à mettre en oeuvre mais présente des inconvénients. En restant au milieu de la voie, notamment dans un virage, le véhicule ne profite pas de toute la largeur de la voie pour gagner du temps, optimiser l'adhérence, gagner en confort pour l'utilisateur dans le véhicule ou pour réduire l'usure des pneus. [0004] On connait le document US9,919,708B2 divulguant un système de guidage comprenant plusieurs modes de conduite dont un mode sportif Chaque mode de conduite guide différemment le véhicule selon différentes préférences réglables comme des virages plus ou moins brusques, l'agressivité de l'accélération ou de la décélération, la vitesse, la fréquence de changement de voie ou la distance avec le véhicule le précédent. Une interface permet à l'utilisateur de sélectionner un de ces modes de conduite. Cependant, cc système ne permet pas d'optimiser la trajectoire du véhicule dans un virage, il semble notamment ne pas tenir compte des contraintes de sécurité, surtout dans son mode sportif [0005] Le but de l'invention est de fournir un système de guidage et un procédé de guidage d'un véhicule autonome remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les systèmes et procédés de guidage connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention permet de réaliser un système et un procédé qui soient simples, fiables et qui permettent d'optimiser la trajectoire d'un véhicule dans un virage, en prenant notamment en compte des contraintes de sécurité. [0006] La présente invention concerne un procédé de guidage d'un véhicule autonome sur une voie, caractérisé en ce que le procédé comprend, lorsqu'on détecte une entrée d'un 2 virage, une première étape de guidage du véhicule vers une partie extérieure de la voie. [0007] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend, lorsqu'on détecte une sortie du virage, une deuxième étape de guidage du véhicule vers une partie intérieure de la voie. [0008] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend, à la sortie du virage, une troisième étape de guidage du véhicule vers une ligne médiane de la voie. [0009] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de détection d'une courbure de la voie et, si une courbure est détectée, une étape de détermination d'une entrée de virage ou d'une sortie de virage. [0010] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de guidage du véhicule selon la ligne médiane de la voie quand le véhicule ne détecte pas une courbure de la voie. [0011] Dans un mode de réalisation, l'étape de guidage vers la partie extérieure de la voie lorsqu'on détecte une entrée de virage comprend les sous-étapes suivantes : l'utilisation d'un capteur pour détecter une entrée de virage ; et la génération et l'émission d'une commande vers un dispositif d'orientation des roues directrices du véhicule pour guider le véhicule vers la partie extérieure de la voie, notamment avant le virage. [0012] Dans un mode de réalisation, l'étape de guidage vers la partie intérieure de la voie lorsqu'on détecte une sortie de virage comprend les sous-étapes suivantes : l'utilisation d'un capteur pour détecter une sortie de virage ; et la génération et l'émission d'une commande vers un dispositif d'orientation des roues directrices du véhicule pour guider le véhicule depuis la partie extérieure de la voie vers la partie intérieure de la voie pendant le virage. [0013] L'invention concerne également un système de guidage d'un véhicule autonome, le système comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, notamment des éléments matériels et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et/ou le système comprenant des moyens de mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'invention. [0014] L'invention concerne aussi un véhicule comprenant un système de guidage selon l'invention. [0015] L'invention concerne encore un produit programme d'ordinateur comprenant des ins- tructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'invention lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur ou un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur et/ou exécutable par un ordinateur, comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par l'ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en 3 oeuvre les étapes du procédé selon l'invention. [0016] L'invention concerne aussi un support d'enregistrement de données, lisible par un or- dinateur, sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ou un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'invention. [0017] L'invention concerne enfin un signal d'un support de données, portant le produit programme d'ordinateur selon l'invention. [0018] Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un système de guidage selon l'invention et un mode d'exécution d'un procédé de guidage selon l'invention. [0019] [fig.1] La figure 1 représente une vue schématique d'un véhicule comprenant un système de guidage selon un mode de réalisation de l'invention. [0020] [fig.2] La figure 2 représente une vue schématique de la trajectoire d'un véhicule dans un virage selon un mode d'exécution du procédé selon l'invention. [0021] [fig.3] La figure 3 représente un ordinogramme d'un mode d'exécution d'un procédé de guidage selon l'invention. [0022] [fig.4] La figure 4 est un graphique représentant la courbure de la trajectoire d'un véhicule en fonction du temps quand le véhicule suit selon l'art antérieur la ligne médiane de la voie dans un virage. [0023] [fig.5] La figure 5 est un graphique représentant la courbure de la trajectoire d'un véhicule en fonction du temps, quand le véhicule est équipé d'un système de guidage selon un mode de réalisation de l'invention, le véhicule suivant le même virage. [0024] Dans la suite de la description, les termes suivants sont définis de la manière suivante : [0025] Par « guidage », on entend une opération permettant le contrôle de la direction du véhicule, assurant au véhicule une trajectoire prédéterminée ou calculée. [0026] Par « véhicule autonome », on entend un véhicule équipé d'un système de direction ou de pilotage automatique apte à rouler en changeant de direction sans l'intervention d'un conducteur ou utilisateur. Ce terme peut recouvrir un véhicule totalement autonome et/ou un véhicule dit « semi-autonome » disposant de différents systèmes d'aide à la conduite. [0027] Par « voie », on entend la subdivision d'une route permettant la circulation d'une file de véhicules dans un sens de circulation et sur laquelle les véhicules peuvent se déplacer, de manière limitée, en largeur. La voie est délimitée latéralement par deux lignes latérales, qui peuvent être les lignes de marquage au sol ou des lignes imaginaires correspondant aux limites de la voie. [0028] Par « ligne médiane de la voie », on entend ici une ligne imaginaire au milieu de la voie, à équidistance des lignes latérales de ladite voie. La ligne médiane peut avoir une épaisseur inférieure ou égale à 20 cm, préférentiellement inférieure ou égale à 10 cm. [0029] A l'approche d'un virage, par « partie extérieure de la voie », on entend la partie de la voie située entre la ligne médiane de la voie et la ligne latérale de la voie présentant la plus faible courbure dans le virage. Dans la présente demande, la courbure d'une ligne désigne l'inverse du rayon de courbure (en mètres) de cette ligne, elle s'exprime donc en m-,. Ainsi, plus le rayon de courbure est grand, plus la courbure est faible. [0030] A l'approche d'un virage, par « partie intérieure de la voie », on entend la partie de la voie entre la ligne médiane de la voie et la ligne latérale de la voie présentant la plus grande courbure dans le virage. [0031] De préférence, la partie extérieure et la partie intérieure de la voie ne comprennent pas la ligne médiane de la voie. [0032] Par « entrée du virage », on entend le lieu de la voie où la ligne médiane de la voie passe d'une direction rectiligne ou sensiblement rectiligne à une direction courbe dans le sens de circulation de la voie, en particulier le lieu où la courbure de la ligne médiane de la voie devient supérieure à par exemple 0.0025 m [0033] Par « sortie du virage », on entend le lieu de la voie où la ligne médiane de la voie passe d'une direction courbe à une direction rectiligne ou sensiblement rectiligne dans le sens de circulation de la voie, en particulier le lieu où la courbure de la ligne médiane de la voie devient inférieure à par exemple 0.0025 mi. [0034] Un exemple d'un véhicule 1 équipé d'un mode de réalisation du système de guidage 100 est décrit ci-après en référence à la figure 1. [0035] Le véhicule 1 peut être un véhicule automobile tel une voiture, un camion ou un véhicule deux-roues. [0036] Le véhicule 1 comprend un système de guidage 100 selon un mode de réalisation de l'invention. [0037] Le système de guidage 100 comprend différents capteurs 105, 106, 107 lui permettant de fournir les informations nécessaires au guidage du véhicule I. Par système de guidage », on entend aussi un système de direction autonome pour véhicule automobile, c'est-à-dire un système permettant de commander des changements de direction du véhicule sans intervention d'un utilisateur. [0038] Préférentiellement, le système de guidage 100 comprend des capteurs de vitesse et de direction 107. Ces capteurs de vitesse et de direction 107 sont aptes à mesurer et à transmettre la vitesse du véhicule 1 et l'angle de direction des roues directrices. Ces capteurs de vitesse et de direction du véhicule peuvent comprendre un capteur de la vitesse angulaire du véhicule 1. [0039] Le système de guidage 100 comprend en outre un capteur d'orientation 106 du véhicule et de trajectoire de référence. Le capteur d'orientation 106 peut comprendre une caméra apte à détecter les lignes de marquage au sol de la voie et d'en déduire la position et l'orientation relative du véhicule par rapport à la voie ou par rapport aux lignes de marquage au sol de la voie. Le capteur de trajectoire de référence peut comprendre une caméra et un calculateur apte à déterminer un polynôme décrivant la forme des lignes de marquages de la voie. [0040] Le système de guidage 100 comprend en outre au moins un module de guidage comme des modules 101 et 102, connectés aux différents capteurs et aptes à générer une trajectoire du véhicule et / ou à transmettre des commandes à un dispositif d'orientation 104 des roues directrices du véhicule 1. [0041] Le système de guidage 100 comprend un module de guidage nominal 101. Le module de guidage nominal 101 est apte à générer une trajectoire de manière à suivre la ligne médiane 5 de la voie. Le module de guidage nominal 101 est relié aux capteurs de vitesse et de direction 107 du véhicule et au capteur d'orientation 106 du véhicule, c'est-à-dire qu'il exploite des données de ces capteurs pour générer des données de trajectoire nominale. [0042] Le module de guidage nominal 101 permet de générer une commande de direction du véhicule que le véhicule 1 devrait exécuter pour suivre la trajectoire nominale. Préférentiellement la trajectoire nominale est une trajectoire selon une ligne médiane 5 d'une voie 6. [0043] Le système de guidage 100 comprend en outre un capteur 105 apte à déterminer la courbure de la voie. Ledit capteur 105 est préférentiellement capable de déterminer la courbure de la voie 6 au point de position du véhicule 1 ou au lieu où se trouve le véhicule et/ou de déterminer la courbure de la voie 6 en un point situé à une distance prédéterminée en avant du véhicule. Ledit capteur 105 de courbure de la voie comprend préférentiellement une caméra frontale. Ladite caméra frontale est agencée vers l'avant du véhicule 1. Ladite caméra frontale enregistre des images comprenant au moins une représentation d'au moins une ligne latérale de la voie et en déduit l'angle de courbure de ladite ligne latérale sur une distance prédéterminée. Dans un mode de réalisation, la caméra est apte à détecter une courbure de la voie au niveau de la position du véhicule et/ou sur une distance pouvant aller jusqu'à 100m en avant du véhicule. [0044] Dans un mode de réalisation, le système de guidage 100 comprend un module de 6 détection de virage 102. Le module de détection de virage 102 est préférentiellement configure pour recevoir les données dudit capteur 105 apte à déterminer la courbure de la voie. Le module de détection de virage 102 est configure pour, à partir de ses données, détecter l'entrée du virage 204 et / ou la sortie du virage 210. Le module de détection de virage 102 est également configure pour calculer la distance entre le véhicule 1 et l'entrée du virage 204 et / ou la sortie du virage 210. [0045] Le système 100 comprend en outre un module de guidage prédictif 103. Le module de guidage prédictif 103 est apte à générer une trajectoire 2 à suivre par le véhicule en fonction des informations que le module 103 reçoit. Le module de guidage prédictif 103 est relié aux différents modules 101, 102. [0046] Le module de guidage prédictif 103 permet de générer une commande de direction que le véhicule 1 doit exécuter pour suivre une trajectoire 2 qu'il a généré. Le module de guidage prédictif 103 peut ainsi comprendre un calculateur 109 connecté à un support d'enregistrement de données 108. Le support d'enregistrement de données 108 comprend des instructions à exécuter par le calculateur 109 pour générer ladite commande de direction. [0047] Le système de guidage 100 comprend un dispositif d'orientation 104 des roues di- rectrices du véhicule 1. Le dispositif d'orientation 104 comprend des moyens pour contrôler l'orientation des roues du véhicule. Le dispositif d'orientation 104 est apte à contrôler la direction du véhicule en fonction des commandes qu'il reçoit du module de guidage prédictif 102 et/ou du module de guidage nominal 101. Le dispositif d'orientation comprend un actionneur, notamment un actionneur électrique. Par exemple, l'actionneur est apte à agir sur la direction du véhicule, notamment est apte à faire tourner une colonne de direction du véhicule. L'actionneur est piloté par des signaux issus des modules 101 et 103. [0048] Dans un mode de réalisation, le système 100 peut alterner entre l'utilisation du module de guidage nominal 101 et l'utilisation du module de guidage prédictif 103. Préférentiellement, le système de guidage 100 comprend une interface utilisateur (non-représentée) permettant à l'utilisateur de sélectionner quel module utiliser. [0049] L'invention concerne également un procédé de guidage 200 d'un véhicule autonome sur une voie. Le procédé 200 peut également consister en un procédé de fonctionnement d'un système de direction et/ou de guidage 100 autonome pour véhicule 1 automobile décrit ci-avant. [0050] Un mode d'exécution du procédé de guidage 200 d'un véhicule 1 autonome ou du procédé de fonctionnement d'un système de direction autonome est décrit ci-après en référence à la figure 3. Ce mode d'exécution est décrit dans le cas illustré sur la figure 2 où le véhicule 1 roule sur une voie 6 présentant une portion rectiligne avant un virage, puis le virage lui-même, et enfin une portion rectiligne après le virage. 7 [0051] La voie 6 comprend une entrée 7 de virage et une sortie 8 de virage. La voie 6 comprend une ligne latérale intérieure 4 matérialisée par un marquage continu dans le présent exemple et une ligne latérale extérieure 3 matérialisée par un marquage discontinu dans le présent exemple, permettant de déterminer une ligne médiane imaginaire 5 de la voie 6. La trajectoire 2 du véhicule 1 selon un mode d'exécution du procédé 200 sur ladite voie 6 est illustrée en pointillés. [0052] Dans une première étape 201, le véhicule 1 est sur une portion droite ou rectiligne. Le véhicule 1 suit alors une trajectoire rectiligne ou suit une trajectoire sur la ligne médiane 5 de la voie 6. [0053] Dans une seconde étape 202, l'entrée 7 d'un virage est détectée. L'entrée 7 du virage peut être détectée par le capteur 105 apte à déterminer la courbure de la voie telle une caméra ou le module de détection de virage 102. Le module de détection de virage 102 reçoit les données dudit capteur 105 telle une caméra et calcule la courbure d'une ligne visible de la voie sur une plage de distance devant le véhicule. Le module 102 détecte le lieu où ladite ligne passe d'une courbure nulle ou sensiblement nulle (ligne rectiligne) à une courbure positive ou négative et enregistre ce lieu comme l'entrée 7 du virage. [0054] Dans une troisième étape 203, le véhicule 1 est toujours sur la portion de route droite avant l'entrée 7 du virage, le véhicule 1 est guidé sur une partie extérieure de la voie, entre la ligne latérale extérieure 3 et la ligne médiane 5, notamment le véhicule est guidé de sorte que son centre de gravité se trouve positionné sur la partie extérieure de la voie. En particulier, le véhicule 1 est guidé pour ne plus être centré sur la ligne médiane 5. Autrement dit, le véhicule 1 est rapproché de la ligne latérale 3 de la voie 6 présentant la plus faible courbure. [0055] Autrement dit, le procédé 200 comprend, avant l'entrée 7 de virage, une étape de guidage du véhicule 1 selon une trajectoire dont la courbure est inférieure à celle de la ligne médiane 5 ou dont le signe de la courbure (positif ou négatif) est opposé au signe de la courbure de la ligne médiane 5 de la voie à l'entrée 7 de virage et dans le virage. [0056] Le véhicule 1 arrive ainsi sur l'entrée 7 du virage en étant disposé sur la partie ex- térieure de la voie 6. Dans une quatrième étape 204, le véhicule 1 amorce le virage selon une trajectoire 2 ayant une courbure moyenne inférieure à la courbure de la ligne médiane 5. [0057] Dans une cinquième étape 205, la sortie 8 du virage est détectée en avant du véhicule 1, par exemple 30m en avant du véhicule 1. La détection de la sortie 8 du virage est similaire à la détection de l'entrée 7 du virage. Le module de détection de virage 102 détermine la sortie 8 du virage comme le lieu où la courbure d'une ligne visible de la voie passe d'une courbure positive ou négative à une courbure nulle ou sensiblement nulle (ligne rectiligne). La quatrième étape 204 peut ne pas être exécutée si la détection 8 de la sortie 8 de virage a lieu suffisamment tôt, notamment avant que le véhicule 1 n'atteigne l'entrée 7 du virage. [0058] Dans une cinquième étape 205, le système de guidage 100 augmente l'angle de l'orientation des roues directrices de manière à augmenter la courbure de la trajectoire 2 du véhicule 1. Préférentiellement, la courbure de la trajectoire du véhicule est augmentée de manière à ce que ladite courbure soit supérieure à la courbure de la ligne médiane 5. Dans un mode de réalisation, ladite courbure est par exemple 1,3 fois supérieure à la courbure de la ligne médiane 5. Autrement dit, le procédé comprend une étape de guidage du véhicule 1 selon une trajectoire 2 dont la courbure est supérieure à la courbure de la ligne médiane 5 de la voie 6. [0059] Le véhicule 1 coupe ainsi la ligne médiane 5 et est guidé sur la partie intérieure de la voie 6, c'est-à-dire entre la ligne latérale intérieure 4 et la ligne médiane 5. Autrement dit, le procédé 200 comprend une étape de guidage du véhicule 1 sur la partie intérieure de la voie lorsqu'une sortie 8 de virage est détectée, notamment le véhicule est guidé de sorte que son centre de gravité se trouve positionné sur la partie intérieure de la voie. Autrement dit, le véhicule est rapproché de la ligne latérale de la voie présentant la plus forte courbure. [0060] Le procédé 200 comprend une sixième étape de guidage 206 du véhicule 1 selon une trajectoire 2 dont la courbure décroit. La courbure de la trajectoire 2 décroît de manière à cc que le véhicule « coupe » le virage en passant à proximité de la ligne latérale intérieure 4 de la voie puis en se rapprochant à nouveau de la ligne médiane 5. Autrement dit, le procédé 200 comprend une étape de guidage du véhicule 1 selon une trajectoire dont la courbure est inférieure à la courbure de la ligne médiane 5 de la voie 6. Par exemple, ladite courbure est 0,85 fois inférieure à la courbure de la ligne médiane 5. [0061] Une fois la sortie 8 du virage dépassée par le véhicule 1, le procédé 200 peut comprendre une septième étape 207 de suivi de la ligne médiane 5 par le véhicule I. [0062] Dans toutes ces étapes, l'actionneur est piloté pour produire les changements de direction souhaités du véhicule et correspondant aux logiques décrites plus haut. [0063] Cette trajectoire permet d'optimiser l'adhérence du véhicule pendant le virage. [0064] Autrement dit, le procédé comprend avant l'entrée 7 du virage, une étape de guidage du véhicule selon une trajectoire pour le guider sur une partie extérieure de la voie à l'entrée de virage, puis ; une étape de guidage du véhicule selon une trajectoire dont la courbure est inférieure à la courbure de la ligne médiane de la voie, par exemple 0.85 fois inférieure, puis ; une étape de guidage du véhicule selon une trajectoire dont la courbure est su- 9 périeurc à la courbure de la ligne médiane de la voie, par exemple 1.3 fois supérieure. [0065] Le système de guidage 100 est configure pour exécuter le procédé de guidage selon la présente invention. Le module de guidage prédictif 103 est configure pour transmettre au dispositif d'orientation 104 des roues directrices des commandes pour exécuter le procédé 200 selon la présente invention. [0066] Le système de guidage 100 comprend des éléments 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre ou régissant un procédé de guidage d'un véhicule autonome. En particulier, le système de guidage 100 comprend les éléments matériels 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 et/ou logiciels permettant de mettre en oeuvre les étapes du procédé de guidage. Ces différents éléments peuvent comprendre des modules logiciels. [0067] Le support d'enregistrement de données 108 comprend un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ou comprend des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur ou le calculateur 109, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre les étapes du procédé 200 selon l'invention. [0068] Les résultats d'essais réalisés pour tester un véhicule 1 comprenant un système de guidage 100 selon un mode de réalisation sont reportés sur les figures 4 et 5. [0069] Dans un premier essai, on fait rouler un véhicule comprenant un système de guidage conçu pour que le véhicule suive selon l'art antérieur la ligne médiane 5 de la voie lors d'un virage. [0070] On fait circuler le véhicule à une vitesse constante sur une portion de route comprenant une portion rectiligne puis un virage. On relève, lors du roulage, la courbure de la trajectoire du véhicule en fonction du temps (figure 4). [0071] La figure 4 montre qu'à environ 108 secondes, la trajectoire commence à être modifiée pour suivre la ligne médiane 5 du virage. [0072] Dans un second essai, on fait rouler un véhicule 1 comprenant un système de guidage 100 selon un mode de réalisation de la présente invention à la même vitesse que lors du premier essai et sur la même portion de route. [0073] Le graphique de la courbure de la trajectoire du véhicule en fonction du temps lors du deuxième essai est reporté sur la figure 5. [0074] Sur le graphique illustré sur la figure 5, l'entrée du virage 204 est également aux alentours de 108 secondes. [0075] Une différence peut être observée lorsque la sortie 8 du virage est détectée par la caméra frontale du véhicule. [0076] Un pic de la courbure de la trajectoire peut être observé vers 115 secondes, indiquant que la sortie 8 du virage vient d'être détectée par le module de détection de virage 102, faisant changer la trajectoire pour rechercher l'intérieur de la voie plutôt que l'extérieur de la voie. [0077] Une fois le pic de courbure passé pour mettre le véhicule dans une direction pour « couper » le virage, la courbure de la trajectoire &croit brusquement. [0078] Ce changement de trajectoire impose une plus grande courbure de la trajectoire mais permet de terminer le virage en avance par rapport au premier essai (la courbure revient à 0 +/- 0.0025 vers 117 secondes dans le second essai au lieu de 119 secondes dans le premier essai). Il s'agit là du profil de virage que suivrait un conducteur professionnel dans le but de maximiser la sécurité. 11