Brevet FR3112231A1 — publié le 20220107

TITRE : Procédé et dispositif de gestion d’un véhicule automobile fondés sur la reconnaissance d’objets se déplaçant rapidement Procédé consistant à saisir (S1) la position d’un ou plusieurs objets mobiles (2) dans l’environnement (U) de l’agent mobile (1) ; attribuer (S2) aux objets (2), un réseau de cellules dépendant de leur position ; en un réseau polaire 2D avec des dispositions de cellules uniformes autour de l’agent (1) ; propager (S2) les objets par les cellules (Z) pour obtenir, une indication radiale de vitesse ; et signaler (S5) une probabilité de collision. Figure 3 Procédé et dispositif de gestion d’un véhicule automobile fondés sur la reconnaissance d’objets se déplaçant rapidement DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention a pour objet un procédé et dispositif de gestion d’un véhicule automobile fondés sur la reconnaissance d’objets se déplaçant rapidement. L’invention concerne des fonctions de véhicule qui s’appuient sur la reconnaissance d’objets se déplaçant rapidement dans l’environnement du véhicule, notamment pour activer des fonctions anticollision avec de tels objets. ETAT DE LA TECHNIQUE Pendant que des véhicules ou autres agents mobiles suivent des objets statiques ou se déplacent lentement dans l’environnement et les utilisent, par exemple, pour des fonctions d’avertissement de collision ou analogues, on surveillera particulièrement l’environnement pour des objets se rapprochant plus rapidement, pour gérer des fonctions anticollision encore appelées fonctions "écran de protection". Une condition de base de telles fonctions anticollision est de réagir rapidement à des objets dynamiques se rapprochant rapidement dans l’environnement des agents mobiles. Lorsqu’une éventuelle collision est reconnue, la fonction anticollision libère une réaction correspondante de l’agent mobile, en particulier, une réduction automatique de la vitesse ou un arrêt automatique. Selon le document US 9 280 890 B2, on connaît un procédé de saisie d’objets à proximité d’un véhicule. Selon ce procédé, on saisit la distance par rapport aux objets et on définit une zone de sécurité autour de chacun des objets saisis ; cette zone dépendant de la distance et d’un coefficient d’insécurité concernant la sécurité de position de l’objet. On déploie une grille autour du véhicule et on détermine une interaction potentielle de l’objet avec le véhicule en fonction des zones de sécurité de celui-ci pour qu’un véhicule puisse être perçu en fonction d’une interaction potentielle. EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION La présente invention a pour objet un procédé de gestion d’un véhicule fondé sur la reconnaissance d’objets rapides, notamment pour appliquer une fonction anticollision telle qu’elle sera définie ci-après et aussi un dispositif et un véhicule tels que définis ci-après. Ainsi, l’invention a pour objet un procédé de gestion d’un agent mobile en se fondant sur la reconnaissance d’objets de l’environnement à mobilité rapide, notamment pour appliquer une fonction anticollision, comprenant les étapes suivantes consistant à : saisir la position d’un ou plusieurs objets mobiles dans l’environnement de l’agent mobile ; attribuer aux objets d’environnement, saisis, un réseau de cellules dépendant de leur position, et correspondant à un réseau en grille polaire 2D avec des dispositions de cellules s’étendant de façon uniforme autour de l’agent, le nombre de cellules dans la direction radiale diminuant avec l’augmentation de l’éloignement par rapport à l’agent mobile ; propager les objets d’environnement associés aux cellules par les cellules pour obtenir pour chaque cellule, une indication radiale de vitesse, en particulier, une vitesse radiale moyenne, et signaler une probabilité de collision pour chaque cellule en fonction de l’indication de vitesse radiale. Les agents mobiles comme, par exemple, des robots mobiles autonomes ou des véhicules automobiles, ont des capteurs d’environnement pour saisir des objets dans l’environnement. Le but est de reconnaître des objets statiques et dynamiques qui peuvent interférer avec le mouvement ou la trajectoire planifiés de l’agent mobile, pour être pris en compte. En particulier, les objets qui se rapprochent rapidement de l’agent mobile doivent être détectés aussitôt que possible avec une grande précision de reconnaissance et déclencher une réaction rapide. Une telle fonction est également appelée fonction bouclier de sécurité (fonction FSS). Pour résoudre ce problème, l’invention a pour objet un procédé qui prévoit de représenter l’environnement de l’agent mobile à l’aide d’un réseau de cellules polaires 2D ; les cellules sont représentées ou localisées en coordonnées polaires. L’agent mobile correspond, dans ce cas, au centre, c’est-à-dire à l’origine du réseau polaire. En particulier, il est connu de reconnaître, pour des capteurs radar, des objets dans l’environnement pour en détecter la direction et la distance, c’est-à-dire en coordonnées polaires, de façon que l’objet détecté puisse être associé d’une manière particulièrement simple à une cellule du réseau de cellules polaires 2D. A l’aide d’un procédé d’exploitation approprié on peut alors déterminer l’occupation des cellules par des découpes de cellules se suivant dans le temps. Le réseau cellulaire comprend un réseau de cellules polaires 2D s’étendant en anneau autour de l’agent mobile par des dispositions de cellules, dont le nombre des cellules dans la direction radiale diminue en fonction de l’éloignement par rapport à l’agent mobile. Du fait de l’imprécision croissante de la localisation des effets dynamiques avec l’augmentation de l’éloignement par rapport à l’agent mobile, la taille de la plage angulaire saisie par les cellules augmente en fonction de l’éloignement sans détériorer la précision de reconnaissance, en dimensions d’une collision possible. Selon un procédé d’exploitation, on attribue à chacune de ces cellules une probabilité d’occupation avec un objet dynamique à détecter et en se fondant sur les capteurs de saisie d’environnement. L’utilisation d’un réseau polaire 2D avec des cellules simplifiées pour des écarts supérieurs à la distance critique, permet de reconnaître une collision dès qu’un objet se rapproche dans la direction radiale à une vitesse plus grande que la précision prédéfinie. Cette prise en compte de la seule composante radiale de la vitesse, facilite considérablement le calcul et permet ainsi de reconnaître très rapidement des objets très rapides qui s’approchent de l’agent mobile. En outre, pour des distances supérieures à une distance critique prédéfinie, il n’y aura pas de division du réseau de cellules dans la direction tangentielle de sorte que les cellules concernées se mettent en anneau autour de l’agent mobile. En particulier, les distances peuvent être inférieures à une distance critique pour déterminer la probabilité de collision d’une indication de vitesse, tangentielle, notamment d’une vitesse tangentielle moyenne. Dans le domaine des intervalles inférieurs à la distance critique, le composant tangentiel de la vitesse est important et s’étend dans la direction tangentielle car ainsi, le cas échéant, on évite des collisions bien que l’objet concernant sa composante radiale de vitesse se rapproche de l’agent mobile. En outre, la probabilité de collision se détermine à l’aide d’un réseau d’occupation dans un système de coordonnées polaires et d’un filtre d’occupation de Bayes en combinaison avec un filtre particulaire. En outre, on peut appliquer une fonction d’avertissement de collision dépendant des probabilités d’occupation de chaque cellule du réseau de cellules. Selon un autre développement, l’invention a pour objet un dispositif de gestion d’un agent mobile en se fondant sur la reconnaissance d’objets de l’environnement se déplaçant rapidement, notamment pour la mise en œuvre d’une fonction anticollision, le dispositif étant réalisé pour : - recevoir la position d’un ou plusieurs objets de l’environnement, mobiles, saisis dans l’environnement de l’agent mobile, - associer aux objets de l’environnement, saisis dans un réseau de cellules en fonction de leur position, le réseau de cellules correspondant à un réseau polaire 2D avec des dispositions annulaires de cellules autour de l’agent mobile, le nombre de cellules diminuant dans la direction radiale en fonction de l’éloignement par rapport à l’agent mobile, - propager les objets de l’environnement associés aux cellules, par les cellules pour obtenir pour chaque cellule, une indication de vitesse radiale notamment une vitesse radiale moyenne, et - signaler une probabilité de collision pour chaque cellule en fonction de l’indication de vitesse radiale. Selon un autre développement, il est prévu un agent mobile avec des actionneurs de mouvements pour déplacer l’agent mobile, des capteurs de saisie de l’environnement pour saisir la position d’un ou plusieurs objets de l’environnement, mobiles dans l’environnement de l’agent mobile et le dispositif ci-dessus. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : agent mobile avec des objets dynamiques dans son environnement, ordinogramme explicitant un procédé de mise en œuvre d’une fonction de reconnaissance de collision dans un agent mobile, et représentation schématique de la répartition de l’environnement de l’agent mobile en cellules que l’on adresse par des coordonnées polaires. DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION La est une représentation schématique d’un agent mobile 1 dans un environnement U dans lequel peuvent se trouver des objets statiques et dynamiques 2. L’agent mobile 1 a une unité de commande 11 pour commander l’agent mobile 1. L’agent mobile 1 comporte en outre des capteurs de saisie d’environnement 12 pour saisir la direction et la distance d’objets 2, environnants, par rapport à un système de coordonnées A, associé à l’agent. L’agent mobile 1 a également des actionneurs de mouvement 13 pour faire exécuter une fonction correspondante par l’agent mobile 1, notamment selon une fonction de mouvements autonomes vers une destination prédéfinie dans l’environnement U. Les capteurs de saisie d’environnement 12 comprennent au moins l’une des installations de capteurs suivantes : installation Lidar, installation radar, installation de balayage laser, caméras, capteurs inertiels, capteurs odométriques ou des moyens analogues. Les données de capteur, saisies par les capteurs de saisie de l’environnement 12 sont traitées selon un prétraitement correspondant à l’installation de capteurs utilisée, dans l’unité de commande 11 pour déterminer l’orientation et l’éloignement de l’objet 2 dans le système de coordonnées A par rapport à l’agent et fournir ces informations. L’origine du système de coordonnées d’agent A est la position de l’agent mobile 1 et permet d’indiquer une position relative des objets de l’environnement 2 par rapport à la position de l’agent mobile 1. Pour reconnaître qu’un objet 2 se rapproche de l’agent mobile 1, l’unité de commande 11 exécute un procédé comme celui qui sera détaillé en liaison avec l’ordinogramme de la . Le procédé peut être implémenté sous la forme d’un programme et/ou d’un algorithme et d’un circuit dans l’unité de commande 11. Comme cela apparaît schématiquement à la , l’environnement de l’agent mobile 1 est représenté pour la fonction de reconnaissance de collision en coordonnées polaires avec l’origine P de sorte que la position des objets dynamiques 2 dans l’environnement de l’agent mobile 1 se localise en coordonnées polaires par rapport à l’origine P qui correspond à l’agent mobile 1. L’environnement de l’agent mobile 1 est divisé en cellules Z. Les cellules Z sont définies comme une zone comprise entre chaque fois deux distances radiales à partir de l’agent mobile 1 et entre deux angles d’azimut, aussi longtemps que la plus grande distance du bord de la cellule est inférieure à une distance critique R cr . Pour des zones à des distances radiales supérieures à la distance critique R cr , les cellules Z sont uniquement des zones comprises entre deux distances, sans être limitées par un angle d’azimut. Ainsi, au-delà de la zone de la distance critique, les cellules ont une forme annulaire centrée sur l’agent mobile 1. Pour reconnaître un risque de collision, l’unité de commande 11 de l’agent mobile 1 applique le procédé BOF (BOF : Bayesian Occupancy Filter) c’est-à-dire "un filtre de Bayes" ou encore "Filtrage Bayésien" ou "Estimation Récursive Bayésienne". Tout d’abord, dans l’étape S1, à l’aide des capteurs de saisie d’environnement 12n on saisit des objets dynamiques 2 dans l’environnement de l’agent mobile 1. Ces objets sont définis par leur position (o) en coordonnées polaires et ensuite ils sont attribués aux cellules d’un réseau polaire 2D comme celui représenté, par exemple, à la . Le réseau polaire 2D représente l’environnement de l’agent mobile 1 sous la forme d’une simple image de la zone d’environnement correspondant à la surface couverte par le réseau polaire 2D. Dans la suite de la description, la zone de cellules représente une zone dans l’environnement de l’agent mobile 1 représentée par la cellule Z concernée. Le procédé décrit ci-après repose sur le filtrage Bayesien en liaison avec un procédé par filtre particulaire pour déterminer, dans l’étape S2, une probabilité de collision. Le fondement du filtrage Bayesien consiste à évaluer le postérieur cartographique , dans lequel v t est la vitesse à l’instant t, ot est la position à l’instant t, z 1:t représente les mesures aux instants 1:t et c 1:t représente l’intervalle des cellules pour les instants 1:t dans les cellules du réseau 2D. Pendant les instants simples, les états des cellules sont indépendants de sorte que l’on a la formule : Mais, si un objet dynamique se déplace dans l’environnement de l’agent mobile de sorte qu’au cours de son mouvement, plusieurs cellules du réseau polaire 2D sont attribuées à cet objet, les états des cellules ne sont plus indépendants les uns des autres. Pour calculer la valeur à partir des évaluations précédentes, on applique la formule : L’application cyclique de la formule ci-dessus par récurrence pour calculer uniquement l’état de l’étape précédente relève de l’évaluation courante. On peut appliquer à des cellules simples du réseau polaire, le procédé de filtrage Bayesien BOF comme cela est par exemple, décrit dans le document : C. Coué et autres, "Bayesian Occupancy Filtering for Multitarget Tracking : an Automotive Application", The International Journal of Robotics Research, SAGE Publications, 2006, 25 pages 19-30 et M.K. Tay et autres, "An Efficient Formulation of the Bayesian Occupation Filter for Target Tracking in Dynamic Environments", International Journal of Vehicle Autonomous Systems, Vol 6, ISSN : 1471-0226 en liaison avec un filtre particulaire tel que décrit, par exemple, dans G. Tanzmeister et autres, "Grid-based Mapping and Tracking in Dynamic Environments using a Uniform Evidential Environment Representation", 2014 IEEE International Conference on Robotics & Automation. Selon le procédé ci-dessus, on applique le procédé BOF dans un réseau polaire 2D. Chacune des cellules du réseau polaire 2D a une particule et à chaque cellule est attribué un filtre individuel. Lorsqu’un filtre se déplace entre les cellules du réseau polaire, on lui associe le filtre particulaire, individuel, respectif. Comme cela est connu selon l’état de la technique ci-dessus, pour réaliser le filtre particulaire, on peut représenter le postérieur cartographique sous la forme : Dans cette formule w [k] est un facteur de pondération et δ vt[k],i est la fonction de Dirac. Cela permet ainsi de générer les particules dans les cellules Z. La répartition des vitesses suit les coefficients de pondération. A l’aide de la mesure des capteurs, on peut générer la probabilité de mouvements des cellules et la probabilité de vitesse des cellules sur des grandeurs de mesure en appliquant la formule suivante : Dans cette formule xi représente le centre de la cellule Z (avec l’indice i) en coordonnées polaires et z m,i représente le coefficient de localisation d’un objet dynamique 2 à la plus courte distance de la cellule actuelle Z. O correspond à la probabilité d’occupation ; V représente la vitesse ; C représente la position de la cellule actuelle et σ représente la variance. Si l’on applique plusieurs procédés de mesure, on peut simplifier la fusion des grandeurs des capteurs par la fusion des valeurs individuelles de . A titre d’exemple, on peut prendre simplement le maximum des valeurs. Pour chaque cellule, on génère des particules. Les particules ont une position 1D et une vitesse. Le nombre de particules est proportionnel à et se calcule selon la formule ; dans laquelle, est le nombre prédéfini d’un maximum de particules par cellules. On garantit ainsi que le nombre total de particules n’est pas trop grand. Le capteur radar fournit en outre une mesure de la vitesse radiale, ce qui permet d’obtenir en plus un échantillonnage de particules pour la vitesse. L’échantillonnage et le rééchantillonnage peuvent se faire comme cela est décrit dans le document : Tanzmeister et autres, "Grid-based Mapping and Tracking in Dynamic Environments using a Uniform Evidential Environment Representation", 2014 IEEE Internation Confrerence on Robotics & Automation. La probabilité conséquente se calcule comme suit : Dans cette formule, z i,vr est la mesure de la vitesse radiale et σ vr la variance de la vitesse dans la direction radiale. La formule ci-dessus permet de rééchantillonner les particules de façon que les particules soient plus fortement pondérées près du centre de la cellule Z. Un capteur LIDAR ne fournit pas de mesure explicite de la vitesse radiale de sorte que la distribution initiale de la vitesse est également négative. L’expression dans la formule ci-dessus dépend de la vitesse radiale. Plus la vitesse radiale est grande et plus petite sera l’expression. Ensuite, on considère les particules séparément et on suppose une vitesse constante. Cela signifie que dans l’hypothèse d’une vitesse constante, on admet la propagation des particules comme suit : Dans cette formule, r est un vecteur radial ; r est une distance radiale, est le vecteur unité dans la direction radiale, est l’angle d’azimut en coordonnées polaires ; est le vecteur unitaire perpendiculaire à la direction radiale. La propagation se calcule par des équations simples en coordonnées polaires : Aussi longtemps que la distance est supérieure à la distance critique prédéfinie R cr , on peut considérer le réseau polaire comme unidimensionnel et ignorer l’angle d’azimut. Le filtre particulaire détermine alors un nombre beaucoup plus petit de particules que dans le cas 2D. Pour chaque cellule, on calcule le nombre de particules nécessaires en fonction des mesures. Si ce nombre est supérieur au nombre de particules nécessaires dans la cellule, on augmente le nombre de particules et dans le cas inverse on réduit ce nombre. Le nombre maximum de particules dans chaque cellule est, par exemple, fixé entre 10 et 100, de préférence, il est égal à 30. Les particules qui correspondent à la vitesse réelle de l’objet sont conservées et sont affectées d’un poids plus élevé. Pour les zones qui sont à une distance inférieure à la distance critique prédéfinie R rc , le risque de collision est plus grand et la composante tangentielle en coordonnées polaires 2D doit être prise en compte. Dans ce cas, on applique le filtre particulaire au réseau polaire 2D. Une telle distinction est permise car pour les objets très éloignés, seul importe l’éloignement par rapport à l’objet mobile. Mais, si l’objet se rapproche de l’agent mobile d’une distance inférieure à la distance critique R rc , on prend un réseau polaire à deux dimensions de façon à évaluer la composante tangentielle de la vitesse. Dans les cas représentés, la vitesse moyenne de toutes les particules correspond à la vitesse de cellule. Après l’évaluation de la vitesse des particules individuelles, on peut introduire la valeur suivante : On calcule AD pour la composante radiale (vrad) et la composante tangentielle (vtan) de la vitesse ; σ vel est la variante des vitesses radiales de toutes les particules d’une cellule et σ max représente la valeur maximale de la variance. Le temps t col jusqu’à une collision éventuelle peut se calculer par approximation dans l’étape S3 par l’équation suivante : Dans cette formule, d représente la distance entre la cellule et l’agent mobile 1 et l représente le temps évalué jusqu’à la collision. En tenant compte de la vitesse tangentielle vtan appliquée au temps déterminé jusqu’à une collision possible en fonction des dimensions vehicleDim de l’agent mobile 1, on détermine dans l’étape S4, si l’objet de l’environnement 2 touchera ou non l’agent mobile 1 : Si dans l’étape S4 on constate (l’alternative : oui) que l’agent mobile 1 sera touché par l’objet de l’environnement 2, alors dans l’étape S5 on envoie un avertissement de collision. Dans le cas contraire, on revient à l’étape S1. Ainsi, par l’observation des valeurs des cellules voisines on peut signaler leur vitesse, leur valeur d’occupation et leur plage dans l’étape S5 pour émettre un avertissement de collision. En fonction de l’avertissement de collision émis, l’agent mobile 1 peut démarrer une fonction pour éviter la collision dans l’étape S6. La fonction d’avertissement de collision peut, par exemple, comprendre un freinage d’intensité réglée de manière optimum, l’évitement ou l’accélération de l’agent mobile 1. L’invention a également pour objet un programme d’ordinateur avec des codes programmes conçus pour exécuter le procédé tel que défini ci-dessus lorsque le programme d’ordinateur est exécuté par un calculateur. L’invention a pour un objet un support de mémoire lisible par une machine et comprenant un programme d’ordinateur avec des codes programmes conçus pour exécuter le procédé tel que défini ci-dessus lorsque le programme d’ordinateur est exécuté dans un calculateur. Procédé de gestion d’un agent mobile (1) en se fondant sur la reconnaissance d’objets de l’environnement à mobilité rapide, notamment pour appliquer une fonction anticollision, comprenant les étapes suivantes consistant à : - saisir (S1) la position d’un ou plusieurs objets mobiles (2) dans l’environnement (U) de l’agent mobile (1), - attribuer (S2) aux objets d’environnement (2), saisis, un réseau de cellules dépendant de leur position, le réseau de cellules correspondant à un réseau polaire 2D avec des dispositions de cellules s’étendant de façon uniforme autour de l’agent (1), le nombre de cellules (Z) dans la direction radiale diminuant avec l’augmentation de l’éloignement par rapport à l’agent mobile, - propager (S2) les objets d’environnement associés aux cellules (Z), par les cellules (Z) pour obtenir pour chaque cellule (A), une indication radiale de vitesse, en particulier, une vitesse radiale moyenne, - signaler (S5) une probabilité de collision pour chaque cellule (Z) en fonction de l’indication de vitesse radiale (v rad ). Procédé selon la revendication 1, selon lequel pour des éloignements supérieurs à une distance critique prédéfinie (R cr ), on n’effectue aucune distribution du réseau de cellules dans la direction tangentielle pour que les cellules (Z) correspondantes s’étendent en anneau autour de l’agent mobile (1). Procédé selon la revendication 2, selon lequel pour des éloignements inférieurs à la distance critique (R cr ), pour déterminer la probabilité de collision, on tient compte d’une indication de vitesse tangentielle (v tan ) notamment d’une vitesse tangentielle moyenne. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, selon lequel les probabilités de collision se déterminent à l’aide d’un réseau d’occupation dans un système de coordonnées polaires et avec un filtre d’occupation de type Bayes en liaison avec un filtre particulaire. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, selon lequel on applique une fonction d’avertissement selon les probabilités d’occupation pour chaque cellule d’un réseau de cellules. Dispositif de gestion d’un agent mobile (1) fondé sur une reconnaissance d’objet d’environnement, mobile rapidement, le dispositif étant réalisé pour : - recevoir la position d’un ou plusieurs objets d’environnement (2) mobiles, saisis dans l’environnement (U) de l’agent mobile (1), - associer aux objets d’environnement saisis (2), dans un réseau de cellules, en fonction de leur position, le réseau de cellules, correspondant à un réseau de cellules polaires 2D avec des dispositions de cellules s’étendant en anneau autour de l’agent mobile (1), * le nombre de cellules (Z) diminuant dans la direction radiale en fonction de l’éloignement par rapport à l’agent mobile (1), - propager les objets d’environnement associés dans les cellules (Z), sur les cellules (Z), pour obtenir pour chaque cellule (Z), une indication de vitesse radiale, notamment une vitesse radiale moyenne, - signaler une probabilité de collision pour chaque cellule (Z) en fonction de l’indication de vitesse radiale (V rad ). Agent mobile (1) ayant des actionneurs de mouvement pour déplacer l’agent mobile (1), des capteurs d’environnement (12) pour saisir la position d’un ou plusieurs objets de l’environnement (2), mobiles, dans l’environnement (U) de l’agent mobile (1) et un dispositif selon la revendication 6. Programme d’ordinateur avec des codes programmes conçus pour exécuter un procédé selon l’une des revendications 1 à 5 lorsque le programme d’ordinateur est exécuté dans un calculateur. Support de mémoire lisible par une machine comprenant un programme d’ordinateur enregistré, selon la revendication 8.