Brevet FR3094126A1 — publié le 20200925

Description Titre de l'invention : Dispositif électronique de sélection au- tomatique d'une configuration de surveillance d'une zone de trafic routier, procédé de sélection et programme d'ordinateur associés [OOO1 j La présente invention concerne un dispositif électronique de sélection automatique d'une configuration de surveillance d'une zone dc trafic routier par capteur(s) parmi un ensemble dc configurations d'au moins un capteur, l'ensemble comprenant au moins deux configurations distinctes. [0002] L'invention se rapporte également à un procédé de sélection, le procédé étant mis en oeuvre par un tel dispositif électronique de sélection. [0003] L'invention concerne également un programme d'ordinateur comportant des ins- tructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en oeuvre un tel procédé de sélection. [0004] L'invention concerne le domaine du pilotage sécurisé de véhicules automobiles, et notamment le domaine du pilotage automatique des véhicules automobiles autonomes. [0005] En effet, dans le domaine du pilotage sécurisé des véhicules automobiles, et notamment dans le pilotage autonome, un des problèmes principaux est l'identification anticipée d'obstacles sur le trajet d'un véhicule en mouvement, permettant de prendre des mesures correctrices pour que le véhicule ne percute pas ces obstacles. [0006] Les obstacles considérés sont de tout type, par exemple des obstacles fixes, comme des rambardes de sécurité, des véhicules stationnés, ou des obstacles en mouvement, par exemple d'autres véhicules ou des piétons. On comprend qu'il est critique d'éviter toute collision entre un véhicule en mouvement et de tels obstacles. [0007] On connait des systèmes d'assistance à la conduite automobile comprenant des dis- positifs de communication aptes à identifier des obstacles dans une zone de circulation routière via des capteurs statiques (i.e. des capteurs immobiles qui ne sont pas embarqués à bord des véhicules automobiles autonomes mais installés à proximité d'une ou de plusieurs voies de circulation) et à en informer un équipement électronique à distance. [0008] La configuration d'installation de ces capteurs statiques n'a été optimisée jusqu'ici qu'en considérant des capteurs de même technologie, par exemple des caméras. Toutefois, lorsque de nombreux obstacles se trouvent dans la zone où circule le véhicule autonome où lorsque des conditions de navigation telles que la nuit, la pluie, le vent, le froid voire le gel, la chaleur, etc. sont présentes, la surveillance de cette zone est limitée par les capacités de tels capteurs de même technologie. [0009] Pour y remédier, il est généralement proposé d'enrichir un tel ensemble de capteurs 2 de même technologie par un ou des capteurs de technologie distincte propre(s) à fournir des informations de surveillance complémentaires et/ou de consolidation. [0010] Cependant jusqu'ici, l'optimisation de la configuration d'installation d'un ensemble de capteurs de technologies distinctes n'a pas été proposée et s'avère complexe à mettre en oeuvre pour obtenir le meilleur compromis possible entre zone de couverture et coût d'installation. [0011] Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un dispositif électronique de sélection automatique d'une configuration d'installation d'un ensemble de capteurs, efficace, générique et indépendant du nombre et/ou de la ou des technologies de capteurs à installer. [0012] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif électronique de sélection au- tomatique d'une configuration de surveillance d'une zone de trafic routier par capteur(s) parmi un ensemble de configurations d'au moins un capteur, l'ensemble comprenant au moins deux configurations distinctes, la zone de trafic routier étant segmentée en M régions distinctes avec M>l, au moins une zone de couverture étant associée à chaque capteur, [0013] le dispositif comprenant : [0014] - un module de détermination configure pour déterminer des intersections entre chaque région et chaque zone de couverture respectivement ; [0015] - un module de calcul d'optimisation configure pour déterminer à partir desdites in- tersections, au moins une configuration de surveillance optimale correspondant à une configuration de capteur ou à une combinaison de configurations de capteurs fournissant au moins une couverture maximale. [0016] Ainsi avec le dispositif électronique de sélection selon l'invention, on obtient systé- matiquement et rapidement la configuration de surveillance fournissant une couverture maximale par rapport à l'ensemble de combinaisons et/ou de configuration(s) de capteurs possibles, et ce indépendamment de la technologie et ou du nombre de capteurs à disposition. [0017] Le dispositif électronique de sélection selon l'invention est alors particulièrement avantageux pour configurer ou encore reconfigurer une zone de trafic routier notamment en cas de nouvelle technologie de capteur disponible ou de modification de la zone de trafic considérée par exemple par construction d'un bâtiment ajout/ suppression d'un passage piéton ou d'un feu de signalisation ou tout autre élément propre à modifier la zone de couverture d'un ou de capteur(s) déjà installé(s) sur la zone considérée. [0018] Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif électronique de sélection comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : 3 [0019] - le module de détermination est également configure pour segmenter ladite zone de trafic routier en lesdites M régions distinctes et pour associer, à chaque région m, avec 1 l, au moins une zone de couverture étant associée à chaque capteur, le procédé étant mis en oeuvre par un dispositif électronique de sélection, le procédé comprenant au moins: [0034] - la détermination d'intersections entre chaque région et chaque zone de couverture respectivement ; [0035] - à partir desdites intersections, le calcul d'optimisation de la configuration de sur- veillance optimale correspondant à une configuration de capteur ou à la combinaison de configurations de capteurs fournissant au moins une couverture maximale. [0036] L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur comportant des ins- tructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en oeuvre un procédé de sélection tel que défini ci-dessus. [0037] Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : [0038] [fig.1] la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de zone de trafic routier dont la configuration de surveillance par capteur(s) est propre à être optimisée selon la présente invention ; [0039] [fig.2] [Fig 3] [Fig 4] les figures 2 à 4 sont des représentations d'exemples de zone(s) de couverture(s) associée(s) à un ou des capteur(s) propre(s) à être installé(s) dans la zone de trafic routier de la figure 1 ; [0040] [fig.5] la figure 5 est un organigramme d'un procédé de supervision selon l'invention. [0041] Dans la suite de la description, l'expression « sensiblement égal(e) à » désigne une relation d'égalité à plus ou moins 10%, de préférence à plus ou moins 5%. [0042] Par la suite, par « configuration de capteur » on entend le choix d'au moins un paramètre de capteur parmi les éléments appartenant au groupe comprenant : la position géographique d'installation du capteur, son orientation, sa technologie. [0043] De plus, la « configuration de surveillance » au sens de la présente invention couvre à la fois le nombre de capteur(s) participant à la surveillance de la zone de trafic considérée ainsi que la configuration du ou des capteur(s) participant, telle que définie ci-dessus. [0044] Sur la figure 1 est représenté un exemple de zone 10 de trafic routier dont la confi- guration de surveillance est propre à être optimisée selon la présente invention. La zone 10 comprend notamment une voie d'accès 12, un rond-point 14, une voie de sortie 16 sur laquelle est positionné un passage piéton 18. [0045] Une telle zone 10 est associée à une segmentation en M régions distinctes de sur- veillance, par exemple tel que représenté sur la figure 3, M=3 régions distinctes 121, R2, et R3 correspondant respectivement à une région interne RI de la voie d'accès 12, une région interne R2 du rond-point 14 et une région R3 comprenant le passage piéton 18. [0046] Un référentiel 20, par exemple le référentiel terrestre, ou encore le référentiel cartésien (X, Y, Z), est associé à la zone de trafic routier à surveiller. [0047] En termes d'installation de nouveau(x) capteur(s) sur une zone de trafic routier telle que la zone 10 de la figure 1, des contraintes sont généralement à prendre en compte, telles que la réutilisation de capteur(s) statique(s) déjà installé(s) en voirie ou une implantation dans le sol spécifique pour l'installation d'un nouveau capteur de technologie donnée, ce qui limite le nombre de configurations de surveillance possibles, la position/orientation des capteurs déjà installés n'étant pas modifiable, et les implantations dans le sol limitant le nombre de positions géographiques possibles de même que l'orientation lorsque l'environnement d'installation comprend des obstructions potentielles du champ de vision du nouveau capteur. [0048] Sur la figure 2 est représentée, un exemple de configuration de surveillance possible basé sur une pluralité de capteurs 22', 22h, 22' 22,, 22e, 22,, 22, installés en voirie sur la zone de la figure 1 précédemment décrite et respectivement leur zone de couverture associée à savoir 24', 24, 24,, 24' 24e, 24,, 24h. [0049] 11 est à noter que selon la présente invention, selon la position d'installation et/ou l'orientation et/ou la technologie de capteur activée plusieurs zones de couverture distinctes (non représentées sur la figure 2 pour des raisons de clarté) pourraient être associées à un même capteur. [0050] En d'autres termes, l'exemple de configuration de surveillance de la figure 2 est un exemple possible de configuration de surveillance parmi une pluralité de configurations de surveillance possibles mais limitées par les contraintes d'installation précédemment mentionnées. [0051] Les capteurs statiques 22 présentent une technologie choisie parmi le groupe de technologie de capteur comprenant au moins : un lidar (de l'anglais light detection and ranging), un leddar (de l'anglais light emitting diode cletection and ranging), un radar ((le l'anglais radio eletection and ranging) un capteur à ultrasons, un capteur photo ou une caméra. [0052] Par exemple, sur la figure 2, les capteurs 22, et 22h sont des lidars caractérisés par un champ de vision de 360° ce qui correspond à la représentation sous forme de cercle des zones de couverture associées 24, et 24h. Les capteurs 22b, 22' 22d, 22,, 22f, 22, cor- 6 respondcnt par exemple à des caméras dont le champ de vision présente un secteur angulaire propre à chaque caméra. Par exemple, les capteurs 225, 22' présente un champ de vision de 40° contre 60' associé au champ de vision des capteurs 22d, 22,. [0053] La présente invention propose un dispositif électronique 26 de sélection automatique (i.e. sans intervention humaine) d'une configuration optimale de surveillance de la zone de trafic routier 10. [0054] Pour ce faire, le dispositif électronique 26 comprend au moins un module 28 de dé- termination configure pour déterminer des intersections entre chaque région et chaque zone de couverture respectivement, et un module 30 de calcul d'optimisation configure pour déterminer à partir desdites intersections, au moins une configuration de surveillance optimale correspondant à une configuration de capteur ou à une combinaison de configurations de capteurs fournissant au moins une couverture maximale. [0055] Un tel dispositif électronique 26 est par exemple localisé à distance dans une plateforme de supervision d'un réseau de transport (non représentée) ou encore au sein d'une collectivité de gestion de l'urbanisme et/ou de la voirie, un bureau d'étude, etc. [0056] En complément facultatif, le module de détermination 28 est également configure pour segmenter ladite zone de trafic routier en lesdites M régions distinctes. Pour cc faire, le module de détermination 28 comprend par exemple une interface de saisie manuelle (une souris, un pavé tactile, etc.) et un écran de restitution, de sorte à être propre à collecter et à traiter des informations de segmentation saisies par un utilisateur du dispositif électronique 26. Par exemple, l'utilisateur clique, au moyen de la souris, sur une carte, restituée par l'écran de restitution, pour définir les régions de la segmentation. [0057] Autrement dit, la zone 10 de trafic routier à surveiller est selon la présente invention segmentée par le module de détermination 28 en un ensemble de région(s) (ou région(s) (l'intérêt pour la surveillance) distinctes, et selon une variante particulière des régions disjointes (i.e. ne se chevauchant pas) : R = tes, où M est le nombre total de régions d'intérêt. 100581 Par ailleurs, selon un aspect facultatif, le module de détermination 28 est également configure pour associer, à chaque région nt, avec 1 .*-- _= tts: thr..6 ce qui correspond à la configuration candidate d'identifiant 4 correspondant à la combinaison des capteurs S4 Ci S5 associée au score maximal 2,43. [0129] Si - - - le problème d'optimisation se résume à un problème de limitation du nombre de capteur alors la règle correspondante vise à trouver la configuration optimale 0* qui garantit la valeur maximale de la fonction d'utilité : = Ir X c ce qui correspond à la valeur minimale du nombre de capteurs cc qui correspond notamment à la configuration candidate d'identifiant 3 correspondant au seul capteur S 5 lorsque l'étape facultative d'élimination a été mise en oeuvre. En l'absence de l'application de cette étape d'élimination plusieurs autres solutions optimales mettant 18 en oeuvre un seul capteur résulteraient de la résolution du problème d'optimisation. [0130] Si a, it> = , le problème d'optimisation se résume à un problème de coût, et selon une première règle correspondante vise à trouver la configuration optimale 0* qui garantit la valeur maximale de la fonction d'utilité màxu(b',,i) ce qui correspond à la peo valeur minimale de coût et en conséquence, lorsque l'étape facultative d'élimination a été mise en oeuvre, à la configuration candidate d'identifiant 1 correspondant à la combinaison de capteurs S. 52. et ST, dont le coût est de 1500f (en l'absence de l'application de cette étape d'élimination plusieurs autres solutions optimales mettant en oeuvre un seul capteur correspondant à une seule caméra dont le coût est de 500E résulteraient de la résolution du problème d'optimisation,) ou selon une deuxième règle correspondante soumet la fonction vo ) à un budget B, par exemple B=3000f, par exemple en cherchant la combinaison 0* telle que 1mo >3000E à savoir, lorsque l'étape facultative d'élimination a été mise en oeuvre, la configuration candidate d'identifiant 4 correspondant à la combinaison des capteurs S4 et S. [0131] Si a]],L, = = 0,5., le problème d'optimisation a pour but de déterminer la confi- guration candidate optimale qui permettent d'adresser à la fois la règle d'optimisation concernant la couverture et le coût, à savoir, par exemple, la configuration candidate d'identifiant 2 correspondant à la combinaison des capteurs SIS,, S3et S4 qui permet d'obtenir un score de couverture de 2,39 tout en ayant un coût modéré. 101321 Pour résoudre le problème d'optimisation des fonctions d'utilités précitées, le module de calcul d'optimisation 30 est propre à utiliser tout algorithme d'optimisation qui permet d'atteindre le but recherché spécifiquement selon la présente invention, par exemple un algorithme d'optimisation glouton, 101331 L'homme du métier comprendra que les exemples illustratifs utilisés en relation avec les figures 3 et 4 se veulent relativement simples pour des raisons de clarté, mais que le dispositif selon la présente invention est propre à résoudre des problèmes d'optimisation plus complexe tenant compte d'un nombre de configurations possibles et de capteurs plus important que ceux utilisés en relation avec les figures 2 à 4, de sorte à déterminer une configuration de surveillance optimale au vu d'une pluralité de combinaisons possibles de capteur(s) et de leur configuration propre (en position orientation type de technologie) qui serait impossible à déterminer de manière fiable et dans un temps prédéfini par l'usage exclusif d'une activité mentale. [0134] Tl est à noter que l'exemple de zone 10 de trafic routier des figures 1 à 4 n'est pas li- mitative et que la présente invention est applicable pour l'optimisation de la surveillance d'autres types de zone de trafic routier, notamment propre à être parcourue 19 par un véhicule autonome, telle qu'une zone de circulation comprenant une intersection, une zone de circulation comprenant des feux de signalisation, une zone de circulation comprenant un passage à niveaux, une zone de circulation comprenant un échangeur routier, ou tout autre type de zone de trafic routier requérant la mise en place d'une surveillance pour en augmenter la sécurité. [0135] Le fonctionnement du dispositif électronique de sélection automatique d'une confi- guration de surveillance va désormais âtre expliqué à l'aide de la figure 5 représentant un organigramme du procédé 40 selon l'invention de sélection automatique d'une configuration de surveillance d'une zone de trafic routier par capteur(s) parmi un ensemble de configurations d'au moins un capteur, l'ensemble comprenant au moins deux configurations distinctes, la zone de trafic routier étant segmentée en M régions distinctes avec M>l, au moins une zone de couverture étant associée à chaque capteur, le procédé 40 étant mis en oeuvre par le dispositif électronique de sélection 26. [0136] Lors d'une étape facultative initiale 1, le dispositif électronique de sélection 26 initialise, via le module d'initialisation 32 au moins l'un des éléments appartenant au groupe comprenant : [0137] - la segmentation de la zone de trafic routier en M régions distinctes ; [0138] - des facteurs de pondération associés respectivement à chaque région ; [0139] - la zone de couverture associée à chaque ensemble de capteurs ; [0140] - la position et/ou l'orientation et/ou le champ de vision et/ou la technologie de chaque capteur ; [0141] - un seuil prédéterminé de filtrage d'intersection(s) ; [0142] - un coût associé à chaque capteur ; [0143] - une valeur de budget prédéfinie. [0144] Lors d'une étape suivante 42, le dispositif 26 procède, via son module de déter- mination 28 à la construction d'ensemble(s) d'intersections entre chaque région de la zone de trafic routier segmentée et chaque zone de couverture associée à une configuration donnée de capteur. [0145] Une telle étape 42 est propre à comprendre de manière facultative des sous-étapes, telle que la sous-étape Poly au cours de laquelle le module de détermination 28 est propre à segmenter ladite zone de trafic routier en lesdites M régions distinctes, à associer, à chaque région m, avec 1