Brevet FR3093052A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : ASSISTANCE À LA CONDUITE D'UN VÉHICULE, PAR PRISE DE DÉCISION À PARTIR D'INFORMATIONS D'ENVIRONNEMENT GÉNÉRALISABLES Domaine technique de l'invention 100011 L'invention concerne les véhicules terrestres à conduite au moins partiellement au- tomatisée (ou autonome) et éventuellement de type automobile, et plus précisément l'assistance à la conduite de tels véhicules. Etat de la technique [0002] Dans ce qui suit on considère qu'un véhicule terrestre est à conduite au moins par- tiellement automatisée (ou autonome) lorsqu'il peut être conduit sur une route de façon automatisée (partielle ou totale (sans intervention de son conducteur)) pendant une phase de conduite automatisée, ou de façon manuelle (et donc avec intervention de son conducteur sur le volant et/ou les pédales) pendant une phase de conduite manuelle. Par exemple, la conduite automatisée (ou autonome) d'un véhicule (à conduite au moins partiellement automatisée) peut consister à diriger partiellement ou totalement ce véhicule ou à apporter tout type d'aide à une personne physique conduisant ce véhicule. Cela couvre donc toute conduite automatisée (ou autonome), du niveau 1 au niveau 5 dans le barème de POICA (Organisation International des Constructeurs Automobiles). [0003] Par ailleurs, on entend ici par « véhicule terrestre » tout type de véhicule pouvant circuler sur une route, et notamment un véhicule automobile, un véhicule utilitaire, un cyclomoteur, une motocyclette, un minibus, un car, un robot de stockage dans un entrepôt, ou un engin de voirie. [0004] De nombreux procédés d'assistance à la conduite de véhicules (à conduite au moins partiellement automatisée) ont pour but d'adapter la conduite de ces véhicules en fonction d'informations déterminées dans leur environnement à partir d'une analyse de données acquises dans ce dernier par leurs capteurs. L'invention concerne plus précisément les procédés d'assistance dans lesquels on prend une décision relative à la conduite du véhicule, comme par exemple le maintien dans sa voie de circulation ou un changement de voie de circulation, en fonction des informations d'environnement. Généralement, chaque décision est prise après une comparaison de l'environnement du véhicule, défini par les informations d'environnement, à une multitude d'environnements dont les définitions sont stockées dans une base de données du véhicule. [0005] Un inconvénient de ce type de procédé d'assistance réside dans le fait qu'il est im- 2 possible de constituer une base de données contenant les définitions de tous les différents environnements que pourra rencontrer un véhicule dans sa vie. Par conséquent, le taux d'erreur de reconnaissance d'environnement de ce type de procédé d'assistance s'avère relativement important et donc sa mise en oeuvre n'est pas autorisée par les organismes en charge de la sécurité automobile. [0006] Il est certes possible d'introduire dans les véhicules de l'intelligence artificielle afin qu'ils puissent apprendre par eux-mêmes de nombreux environnements (à partir de bases de données de roulage ou d'essais-erreurs en simulation) et qu'ils interpolent (ou déduisent) des informations utiles dans ces environnements appris (comme reconnaître des marquages (ou délimitations) et des véhicules) en vue de pouvoir se mouvoir dans ces environnements. Cependant, dans la pratique, cette solution a ses limites du fait qu'elle ne permet pas de garantir que le véhicule prendra la bonne décision de conduite dans un environnement pour lequel il n'a pas été entraîné (et donc adoptera le comportement le mieux adapté à cet environnement). Cela résulte du fait que chaque décision doit être prise en fonction d'un nombre trop important d'informations et que bon nombre de ces informations ne sont pas d'un niveau suffisamment haut pour être généralisables. [0007] L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Présentation de l'invention [0008] Elle propose notamment à cet effet un procédé d'assistance destiné à assister la conduite d'un véhicule à conduite au moins partiellement autonome, circulant sur une portion d'une route comprenant un nombre N de voies de circulation définies chacune par deux délimitations, avec N > I, et comportant au moins un capteur acquérant des données représentatives d'un environnement au moins devant le véhicule. [0009] Ce procédé d'assistance se caractérise par le fait qu'il comprend : [0010] - une première étape dans laquelle on obtient les données acquises par le (chaque) capteur, [0011] - une deuxième étape dans laquelle on analyse les données acquises et obtenues afin de déterminer des informations statiques et dynamiques sur chaque voie de circulation et sur chaque éventuel objet présent sur cette dernière, puis on détermine parmi ces informations statiques et dynamiques celles qui sont utiles à la conduite du véhicule, et que l'on appelle pertinentes, et [0012] - une troisième étape dans laquelle on décide soit de maintenir le véhicule dans sa voie de circulation, soit de faire changer de voie de circulation le véhicule, en fonction de ces informations pertinentes déterminées et d'une trajectoire de référence déterminée pour le véhicule, puis on génère une instruction de conduite configurée pour adapter la conduite du véhicule en fonction de cette décision et de ces informations 3 pertinentes et trajectoire de référence déterminées. [0013] Ainsi, on introduit une espèce de couche « intermédiaire » de traduction des in- formations de perception en informations de haut niveau généralisables qui permet de faire abstraction des particularités de l'environnement et de limiter la complexité des problèmes rencontrés. [0014] Le procédé d'assistance selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : [0015] - dans sa première étape, en présence d'au moins deux capteurs dans le véhicule, on peut fusionner les données d'environnement acquises par ces capteurs, et dans sa deuxième étape on peut analyser ces données fusionnées afin de déterminer les informations statiques et dynamiques ; [0016] - dans sa deuxième étape on peut déterminer des informations statiques choisies parmi des délimitations de voie de circulation, une possibilité de franchissement d'une délimitation de voie de circulation, une largeur de voie de circulation, une courbure de voie de circulation, et une distance séparant le véhicule d'un objet présent sur une voie de circulation ; [0017] - dans sa deuxième étape on peut déterminer des informations dynamiques choisies parmi une vitesse maximale de passage dans chaque voie de circulation, une plus petite durée estimée avant une collision du véhicule avec un objet présent dans sa voie de circulation, une vitesse d'un objet en mouvement devant le véhicule dans sa voie de circulation, une vitesse d'un objet en mouvement derrière le véhicule dans sa voie de circulation, une durée pendant laquelle est disponible pour un changement de voie de Circulation une voie de circulation qui est adjacente à la voie de circulation sur laquelle circule le véhicule ; [0018] - dans sa deuxième étape on peut déterminer la trajectoire de référence en fonction des informations pertinentes déterminées et d'un mode de conduite sélectionné par un passager du véhicule et/ou d'une consigne de vitesse limite sélectionnée par un passager du véhicule ; [0019] - dans sa troisième étape on peut déterminer la décision en fonction de règles déci- sionnelles prédéfinies ou de données de décision préalablement apprises. [0020] L'invention propose également un produit programme d'ordinateur comprenant un jeu d'instructions qui, lorsqu'il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en oeuvre un procédé d'assistance du type de celui présenté ci-avant pour assister la conduite d'un véhicule à conduite au moins partiellement autonome. [0021] L'invention propose également un dispositif d'assistance, destiné à assister la conduite d'un véhicule à conduite au moins partiellement autonome, circulant sur une portion d'une route comprenant un nombre N de voies de circulation définies chacune par deux délimitations, avec N > 1, et comportant au moins un capteur acquérant des données représentatives d'un environnement au moins devant ledit véhicule. [0022] Ce dispositif d'assistance se caractérise par le fait qu'il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant a: [0023] - obtenir les données acquises par le (chaque) capteur, [0024] - analyser ces données acquises afin de déterminer des informations statiques et dy- namiques sur chaque voie de circulation et sur chaque éventuel objet présent sur cette dernière, puis déterminer parmi ces informations statiques et dynamiques celles qui sont utiles à la conduite du véhicule, et que l'on appelle pertinentes, et [0025] - décider soit de maintenir le véhicule dans sa voie de circulation, soit de faire changer de voie de circulation le véhicule, en fonction de ces informations pertinentes déterminées et d'une trajectoire de référence déterminée pour le véhicule, puis générer une instruction de conduite configurée pour adapter la conduite du véhicule en fonction de cette décision et de ces informations pertinentes et trajectoire de référence déterminées. [0026] L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, à conduite au moins partiellement autonome, circulant sur une portion d'une route comprenant un nombre N de voies de circulation définies chacune par deux délimitations, avec N > 1, et comportant au moins un capteur, acquérant des données représentatives d'un environnement au moins devant le véhicule, et un dispositif d'assistance du type de celui présenté ci-avant. Brève description des figures [0027] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : [0028[ [fig.11 illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule situé sur l'une des deux voies de circulation d'une portion de route et équipé de deux capteurs et d'un calculateur comportant un exemple de dispositif d'assistance selon l'invention, [0029] [fig.21 illustre schématiquement un exemple d'algorithme mettant en oeuvre un procédé d'assistance selon l'invention, et [0030[ [fig.31 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d'un dispositif d'assistance selon l'invention. Description détaillée de l'invention 100311 L'invention a notamment pour but de proposer un procédé d'assistance à la conduite, et un dispositif d'assistance à la conduite DA associé, destinés à permettre l'assistance à la conduite d'un véhicule VI à conduite automatisée (ou autonome). 100321 Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule VI à conduite automatisée (ou autonome), ci-après appelé premier véhicule, est de type au- tomobilc. Il s'agit par exemple d'une voiture, comme illustré non limitativement sur la figure I. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre à conduite au moins partiellement automatisée et pouvant circuler sur des voies de circulation terrestres. Ainsi, il pourra aussi s'agir d'un véhicule utilitaire, d'un cyclomoteur, d'une motocyclette, d'un minibus, d'un car, d'un robot de stockage dans un entrepôt, ou d'un engin de voirie, par exemple. [0033] On a schématiquement et fonctionnellement représenté sur la figure 1 un premier véhicule V1 (à conduite automatisée (ou autonome)), circulant sur l'une des deux voies de circulation VCk (k = 1 ou 2) d'une portion de route R, ici encadrée par des rambardes de sécurité RS. On notera que la première voie de circulation VC1 est ici séparée de la rambarde de sécurité RS droite par une bande d'arrêt d'urgence BAU. Par ailleurs, cette première voie de circulation VC1 est délimitée par deux délimitations dl et d,, et la seconde voie dc circulation VC2 est délimitée par deux délimitations d, et dl. [0034] On notera que l'invention concerne toute portion de route comprenant au moins une voie de circulation. Par conséquent, le nombre N de voies de circulation d'une portion de route peut prendre n'importe quelle valeur supérieure ou égale à un (soit N > 1). [0035] Ce premier véhicule V1 comprend au moins un capteur CPj et un exemple de réa- lisation d'un dispositif d'assistance à la conduite DA selon l'invention. [0036] Chaque capteur CPj est chargé d'acquérir des données qui sont représentatives de l'environnement qui est situé au moins devant le premier véhicule VI. [0037] On notera que le nombre de capteurs CPj (chargés (l'acquérir des données d'environnement) est ici égal à deux (j = 1 ou 2). Mais ce nombre peut prendre n'importe quelle valeur supérieure ou égale à un (1), dès lors que cela permet d'acquérir des données représentatives de l'environnement situé au moins devant le premier véhicule VI. [0038] Par exemple, un premier capteur CPI peut comprendre au moins une caméra installée dans une partie avant du véhicule (par exemple sur le pare-brise ou sur le rétroviseur intérieur), et chargée d'acquérir des images numériques au moins devant le premier véhicule VI et éventuellement sur une partie au moins de ses deux côtés latéraux. [0039] Egalement par exemple, le second capteur CP2 peut comprendre au moins un capteur à ultrasons ou au moins un radar ou lidar. Il (CP2) est ici chargé d'acquérir des données d'environnement représentatives de vitesses et de distances au moins devant le premier véhicule VI et éventuellement sur une partie au moins de ses deux côtés latéraux. [0040] On notera que le premier véhicule VI peut aussi comprendre au moins un capteur à ultrasons, ou au moins un radar ou lidar, ou encore au moins une caméra installée dans une partie arrière ou sur au moins un côté latéral du premier véhicule VI. 6 [0041] Comme évoqué plus haut, l'invention propose notamment un procédé d'assistance à la conduite destiné à permettre l'assistance à la conduite du premier véhicule VI. [0042] Ce procédé d'assistance (à la conduite) peut être au moins partiellement mis en oeuvre par le dispositif d'assistance (à la conduite) DA qui comprend à cet effet au moins un processeur PR, par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), et une mémoire MD. [0043] Dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure I. le dispositif d'assistance (à la conduite) DA fait partie d'un calculateur CA du premier véhicule Vl. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, le dispositif d'assistance DA pourrait comprendre son propre calculateur. Par conséquent, le dispositif d'assistance DA peut être réalisé sous la forme d'une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en oeuvre par le processeur PR du procédé d'assistance. [0044] A titre d'exemple, le calculateur CA peut être dédié au contrôle complet de la conduite du premier véhicule V1 pendant chaque phase de conduite automatisée (ou autonome). [0045] Comme illustré sur la figure 2, le procédé d'assistance, selon l'invention, comprend trois étapes. [0046] Dans une première étape 10 du procédé d'assistance, on (le processeur PR et la mémoire MD) commence(nt) par obtenir les données acquises par le (chaque) capteur CPj. [0047] On notera que dans cette première étape 10, lorsque le premier véhicule VI comprend au moins deux capteurs CPj (comme dans l'exemple illustré non limitativement), on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t fusionner les données d'environnement qui sont acquises par ces capteurs CPj. Une telle fusion de données n'est utile que lorsque des données acquises par des capteurs différents concernent une même (sous-)partie de l'environnement et/ou sont représentatives d'informations d'un même type (comme par exemple une distance ou une vitesse). [0048] Dans une deuxième étape 20-30 du procédé d'assistance, on (le processeur PR et la mémoire MD) commence(nt) par analyser dans une sous-étape 20 les données acquises et obtenues afin de déterminer des informations statiques et dynamiques sur chaque voie de circulation VCk de la portion de route R et sur chaque éventuel objet (ou obstacle) présent sur cette première (VCk). [0049] Par exemple, dans la sous-étape 20 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer des informations statiques qui sont choisies parmi les délimitations (Là d3 des voies de circulation VCk, la possibilité de franchissement d'une délimitation d'une voie de circulation VCk, la largeur d'une voie de circulation VCk, 7 la courbure d'une voie de circulation VCk, et la distance séparant le premier véhicule V1 d'un objet (ou obstacle) qui est présent sur une voie de circulation VCk. [0050] La possibilité de franchissement d'une délimitation d'une voie de circulation VCk peut être déduite du type de la délimitation (continu ou discontinu) et/ou de la détection d'un panneau d'interdiction ou de fin d'interdiction de dépasser. [0051] La largeur d'une voie de circulation VCk peut être déduite de la distance séparant les deux délimitations de cette voie de circulation VCk. [0052] La courbure d'une voie de circulation VCk peut être déduite de la forme de l'une au moins des deux délimitations de cette voie de circulation VCk [0053] Egalement par exemple, dans la sous-étape 20 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer des informations dynamiques qui sont choisies parmi des délimitations temporaires des voies de circulation VCk (par exemple déduites de plots de travaux (ou de signalisation) détectés et/ou de flux de véhicules), une vitesse maximale de passage dans chaque voie de circulation VCk, une plus petite durée estimée avant une collision du premier véhicule V1 avec un objet présent dans sa voie de circulation VC1, la vitesse d'un objet en mouvement devant le premier véhicule V1 dans sa voie de circulation VC1, la vitesse d'un objet en mouvement derrière le premier véhicule V1 dans sa voie de circulation VC1, la durée pendant laquelle est disponible pour un changement de voie de circulation une voie de circulation VC2 qui est adjacente à la voie de circulation VC1 sur laquelle circule le premier véhicule VI. [0054] La vitesse maximale de passage dans une voie de circulation VCk peut être déduite de la détection d'un panneau de limitation de vitesse ou du type de la portion de route R (route, voie rapide ou autoroute). [0055] La plus petite durée estimée avant une collision du premier véhicule VI avec un objet présent dans sa voie de circulation VCI peut concerner un objet situé soit devant ce dernier (VI) et se déplaçant moins vite que lui (VI), soit derrière ce dernier (VI) et se déplaçant plus vite que lui (VI). Elle peut être déduite de la vitesse relative entre l'objet et le premier véhicule VI. [0056] La durée pendant laquelle est disponible pour un changement de voie de circulation une voie de circulation VC2 qui est adjacente à la voie de circulation VCI sur laquelle circule le premier véhicule VI peut être déduite de la présence ou absence d'objet en déplacement sur cette voie de circulation VC2 et de la vitesse relative entre ce dernier objet et le premier véhicule VI. [0057] On notera que dans la sous-étape 20 certaines informations statiques ou dynamiques peuvent être éventuellement fournies au premier véhicule VI par voie d'ondes, de façon directe et à courte portée (typiquement jusqu'à 3 km), par un autre véhicule situé dans son voisinage ou par une station de l'infrastructure routière. Cela peut être notamment le cas d'une courbure de voie de circulation ou de la vitesse en cours d'un 8 véhicule. Ces informations statiques ou dynamiques peuvent être transmises au moyen de messages par exemple de type Car2X ou V2X. [0058] On notera également que dans la sous-étape 20, lorsque l'on dispose de plusieurs capteurs CPj dont on a fusionné les données, on (le processeur PR et la mémoire MD) analyse(nt) ces données fusionnées afin de déterminer les informations statiques et dynamiques. [0059] Puis, dans une sous-étape 30 de la deuxième étape 20-30, on (le processeur PR et la mémoire MD) détermine(nt), parmi les informations statiques et dynamiques (déterminées dans la sous-étape 20), celles qui sont utiles à la conduite du véhicule VI, et que l'on appelle pertinentes (car généralisables). [0060] On entend ici par « informations utiles » des informations d'un niveau plus haut niveau que celui des informations directement observées par des capteurs. Elles sont donc généralement déduites plutôt qu'observées. Typiquement, il s'agit d'identifier la voie ou les voies de référence que le véhicule VI peut suivre. Celle(s)-ci est (sont) déduite(s) des informations d'infrastructure (largeur de route, nombre de voies, marquages (ou délimitations) au sol, panneaux), des informations sur les obstacles détectés (plots de travaux (ou signalisation) au sol, autres véhicules), et d'informations a priori (comme la connaissance des portions de route et des embranchements/réductions sur un trajet). Dans chaque voie « virtuelle » identifiée (entourant ou comportant le véhicule VI), la géométrie n'existe plus (la courbure est un paramètre de la portion de route qui servira au calcul de la trajectoire du véhicule ou à la limitation des vitesses possibles), mais chaque voie virtuelle peut, par exemple, être avantageusement représentée par un segment droit. Les voies virtuelles autour du véhicule VI constituent une espèce de réseau de métro comme sur les panneaux de synthèse ou un « graphe » (les tronçons adjacents peuvent être représentés en tant que simples paramètres ou bien être directement reliés ensemble dans le graphe via des noeuds de type avant/après/gauche/droite - des tronçons dotés de paramètres (comme par exemple la courbure, la vitesse maximale, le type d'adhérence, les marquages permettant de passer sur la voie de gauche ou de droite en l'absence d'obstacle, ou les tronçons adjacents accessibles) sont positionnés dans un graphe où les noeuds correspondent à des changements de ces propriétés ou la présence d'un élément particulier (comme par exemple un stop)). Les obstacles peuvent être étiquetés (ajout de paramètres, par exemple sur le type ou le risque), « repositionnés » sur ces tronçons pour donner une information additionnelle dynamique sur la disponibilité de chaque voie virtuelle. Typiquement, une information utile (et donc généralisable) pourra être le temps pendant lequel un tronçon est libre ou le temps avant qu'un tronçon soit disponible, chaque temps précité étant calculé à partir de la position et de la vitesse relative des obstacles. La décision se fait en « lisant » les paramètres du tronçon actuel, comme par exemple 9 « je peux aller à telle vitesse maximale sur A km, mais dans B secondes un obstacle à C km/h est dans nia voie », ou «je ne peux pas changer de voie à droite, mais je peux changer de voie à gauche et aller sur le tronçon D qui sera libre dans E secondes », ou « E