Brevet FR3109213A1 — publié le 20211015

Dispositif et procédé de correction de la future pose relative d’un véhicule automobile, comprenant pour chaque cycle de calcul, une étape (104) de calcul du futur biais relatif en fonction de la future pose relative et de ladite future pose relative brute ; et une étape de correction, pour le cycle de calcul suivant. Figure de l’abrégé : Figure 5 Procédé de correction de la future pose relative pour contrôle du véhicule automobile en conduite autonome L’invention concerne le domaine du guidage de véhicules automobiles autonomes. En particulier l’invention se rapporte à un procédé de correction de la future pose relative pour contrôle du véhicule automobile en conduite autonome. Lorsqu’un véhicule automobile fonctionne selon un mode de conduite autonome, il peut être demandé au véhicule de suivre une trajectoire prédéfinie sur une partie du trajet d’une mission. Un module de contrôle effectue ce suivi de trajectoire en faisant en sorte que la pose du véhicule estimée par le module de localisation suive l’itinéraire prédéfini sur une carte qui passe généralement par le milieu des voies. Dans la suite de la description, on entend par le terme de « pose du véhicule automobile » le couple position et orientation du véhicule par rapport à un référentiel donné, absolu ou relatif. Le système de contrôle traite les informations de la pose estimée par la localisation et connaît la géométrie de la voie à suivre par la carte. Il faut alors que le référentiel de la pose du véhicule estimée soit cohérent avec le référencement de la géométrie de voie. En effet, si le référencement de la pose du véhicule n’est pas biaisé par rapport à un certain repère, alors que le référencement de la voie est biaisé par rapport à ce même repère, alors l’itinéraire suivi par le véhicule sera décalé par rapport à la voie. En référence à la d’art antérieur, un dispositif de gestion de la trajectoire comprend classiquement un module de contrôle 11 installé en aval d’un module de navigation 12, lui-même placé en aval d’un module modélisant le monde alentour 13. Il existe deux grandes familles de localisation : la localisation absolue et la localisation relative. Dans la localisation absolue, l’estimation de la pose est exprimée de façon absolue en coordonnées géodésiques (longitude, latitude et altitude), les éléments de la carte l’étant également, même si la localisation peut-être ensuite ramené dans un repère local. C’est l’exactitude des positionnements du véhicule et des éléments géographiques de la carte qui fait l’exactitude du positionnement du véhicule par rapport aux éléments réels correspondant aux éléments géographiques. Classiquement, le positionnement géographique du véhicule et des éléments de la carte se base sur un positionnement par Géolocalisation et Navigation par un Système de Satellites, plus connu sous son acronyme GNSS de l’anglais Global Navigation Satellite System . Dans la localisation relative, les positionnements du véhicule et des éléments de la carte ne sont plus forcément exacts en coordonnées absolues, mais le positionnement du véhicule par rapport aux éléments de la carte est censé être représentatif de la réalité. En référence à la , pour obtenir ce positionnement relatif 14, on part d’un point d’initialisation obtenu par localisation absolue 15, puis on fait correspondre la perception courante, par exemple obtenue par un dispositif de détection tel qu’un lidar 60, un radar, ou par un autre moyen de perception, à une représentation de la perception mémorisée dans une carte 17. Une telle technique connue sous le nom de Cartographie et localisation simultanées, plus généralement appelées sous l’acronyme de SLAM, pour Simultaneous Localization And Mapping, sont des solutions bien connues de l’art antérieur. On connaît notamment le document EP3332219A2 divulguant un procédé de génération de données de référence de localisation associées à une carte numérique, et un système de commande conçu pour localiser et guider un véhicule en mode de conduite autonome. Pour ce faire, ce document décrit la comparaison de données de référence, par exemple des données cartographiques, et de données acquises par les capteurs, montés sur le véhicule, afin de déterminer avec précision une position sur la carte numérique. Dit autrement, le système de commande comprend un dispositif de localisation absolue et un dispositif de localisation relative. Le dispositif de localisation absolue fournit les coordonnées géographiques du véhicule et le dispositif de localisation relative sert à améliorer la précision des coordonnées mesurées. Lorsqu’il y a dégradation des signaux des satellites de navigation, le dispositif relatif peut remplacer le dispositif de positionnement absolu. Le système de commande combine les données des deux dispositifs avec celles d’un radar installé dans le véhicule afin de créer des cartes de planification des portions du réseau navigables par le véhicule. Toutefois, l’enseignement de ce document ne permet pas de résoudre les dérives de géo-référencement, qui peuvent survenir, par exemple dans certains environnements à ciel obstrué. En effet, dans de tels cas, la localisation relative est considérée comme plus performante que la localisation absolue. Comme la localisation relative ne permet de localiser le véhicule que relativement à ses éléments environnants, la cartographie par rapport à laquelle elle se réfère peut être déformée. Par exemple, en référence aux figures 2a et 2b, considérant un véhicule qui se dirige vers le nord en ligne droite, comme illustré par le tracé en gris 21 dans la . On suppose que la localisation relative est au début à peu près égale à la localisation absolue 22, puis, un peu plus loin, que la localisation relative est plus à l’ouest 23 que la localisation absolue 24, enfin, un peu plus loin, que la localisation relative est de nouveau à peu près égale à la localisation absolue 25. Dans ce cas, la carte relative est déformée vers l’ouest lorsque le véhicule se dirige vers le nord. Le contrôle déduit qu’il doit alors aller à l’ouest pour passer par le point cartographié de la localisation relative biaisé à l’ouest 23. Mais après cette commande, le véhicule se trouve en fait trop à l’ouest en localisation absolue 23, et encore plus à l’ouest en localisation relative 26. Après prise en compte de la boucle de retour sur ce point de localisation relative, le contrôle détermine qu’il doit compenser vers l’est, mais compense exagérément. Le contrôle ne remet le véhicule sur la parcours de référence qu’ensuite, au point 27. Aussi les variations de biais de localisation relative abruptes peuvent causer une instabilité du véhicule se traduisant par des louvoiements du véhicule. Un moyen connu pour diminuer cette instabilité est d’augmenter la fréquence des signaux de commande. Toutefois l’instabilité serait toujours la même que la variation de biais sur une période donnée. Si la localisation relative est obtenue par relocalisation sur une carte où a été enregistrée une localisation absolue ayant subit des sauts, l’instabilité ne pourra pas complétement disparaître. Aussi, il existe un besoin d’améliorer la stabilité de la trajectoire de guidage d’un véhicule automobile autonome. A cet effet on propose un procédé de correction 1 de la future pose relative d’un véhicule automobile, comprenant pour chaque cycle de calcul : - Une étape d’acquisition d’une valeur de future pose relative brute du véhicule automobile, d’une valeur de pose relative actuelle du véhicule automobile, d’une valeur de pose absolue actuelle du véhicule automobile et d’un nuage de points de cibles statiques détectés par un organe de détection du véhicule automobile ; - Une première étape de calcul d’une valeur de déplacement futur du véhicule automobile en fonction de ladite valeur de future pose relative brute et de ladite pose relative actuelle ; - Une deuxième étape de calcul d’une future pose absolue en fonction de ladite valeur de pose absolue actuelle ; - Une troisième étape de calcul d’un nuage de points futur en fonction de ladite future pose absolue calculée et du nuage de points de cibles statiques ; - Une quatrième étape d’estimation de la future pose relative en fonction dudit nuage de points futur et de ladite future pose absolue ; - Une cinquième étape de calcul du futur biais relatif en fonction de ladite future pose relative et de ladite future pose relative brute ; et - Une étape de correction, pour le cycle de calcul suivant, de ladite future pose relative brute en fonction dudit futur biais relatif. Ainsi on peut estimer de manière relativement simple et rapide le futur biais relatif permettant d’améliorer la commande de véhicule automobile, en particulier avec des mesures déjà acquises par la commande classique du véhicule automobile. En particulier, les instabilités du contrôle de commande du véhicule automobile causées par les variations de biais de localisation relative sont ainsi supprimées. Il est en outre possible de dégrader la solution de localisation pour géo-référencer les éléments cartographiques de la carte de localisation relative. En outre l’estimation du futur biais relatif permet de détecter d’éventuelles erreurs de localisation à la prochaine mesure. En effet, si, de manière imprévue, la prochaine pose estimée relative était incohérente, c’est-à-dire en écart supérieur par un certain seuil de la localisation relative future demandé à laquelle est additionnée la variation de biais relative estimée par l’invention, on peut déduire l’existence d’une erreur de localisation relative. Avantageusement et de manière non limitative, ladite première étape comprend le calcul d’une différence entre ladite future pose relative brute et ladite pose relative actuelle. Ainsi, on peut mettre en œuvre la première étape de manière fiable et rapide. Avantageusement et de manière non limitative, ladite deuxième étape comprend le calcul d’une somme entre ladite valeur de déplacement futur à ladite valeur de pose absolue actuelle. Cette étape permettant d’obtenir de manière relativement simple la future pose absolue du véhicule automobile. Avantageusement et de manière non limitative, la troisième étape comprend le calcul, pour chaque cible statique du nuage de point, d’une soustraction de chaque position de chaque cible statique par ladite pose future absolue. Ainsi, on peut obtenir de manière fiable et rapide le nuage de points futur. En particulier, la troisième étape comprend le calcul, pour chaque cible statique du nuage de point, d’un changement de repère de chaque position de chaque cible statique au repère local de ladite pose future absolue, pour obtenir le futur nuage de points local. Avantageusement et de manière non limitative, ladite cinquième étape comprend le calcul de la différence entre ladite future pose relative et ladite future pose relative brute. Ceci permet ainsi le calcul du futur biais relatif de manière robuste et rapide. L’invention concerne aussi un dispositif de correction de la future pose relative d’un véhicule automobile, comprenant: - Des moyens d’acquisition d’une valeur de future pose relative brute du véhicule automobile, d’une valeur de pose relative actuelle du véhicule automobile, d’une valeur de pose absolue actuelle du véhicule automobile et d’un nuage de points de cibles statiques détectés par un organe de détection du véhicule automobile ; - Des moyens de calcul d’une valeur de déplacement futur du véhicule automobile en fonction de ladite valeur de future pose relative brute et de ladite pose relative actuelle ; - Des moyens de calcul d’une future pose absolue en fonction de ladite valeur de pose absolue actuelle ; - Des moyens de calcul d’un nuage de points futur en fonction de ladite future pose absolue calculée et du nuage de points de cibles statiques ; - Des moyens d’estimation de la future pose relative en fonction dudit nuage de points futur et de ladite future pose absolue ; - Des moyens de calcul du futur biais relatif en fonction de ladite future pose relative et de ladite future pose relative brute ; et - Des moyens de correction de ladite future pose relative brute en fonction dudit futur biais relatif. L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un dispositif de correction de la future pose relative d’un véhicule automobile tel que décrit précédemment. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : est un schéma d’un dispositif de commande d’un véhicule automobile selon l’art antérieur ; présente en a) une vue schématique de la déviation de la trajectoire d’un véhicule automobile contrôlé par un dispositif de l’art antérieur selon la et en b) une vue schématique de la trajectoire corrigée du véhicule automobile, par le procédé selon l’invention ; est une vue schématique d’un dispositif de commande d’un véhicule automobile autonome mettant en œuvre un procédé et un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention ; est une vue schématique d’un nuage de points acquis par un Lidar et de la future pose du véhicule automobile lors de la mise en œuvre du procédé selon l’invention ; est une vue schématique d’un nuage de points de cibles statiques lors de la mise en œuvre du procédé selon l’invention ; est une vue schématique d’un nuage de points futur de cibles statiques ramené dans le repère de la future pose relative du véhicule automobile lors de la mise en œuvre du procédé selon l’invention ; est un organigramme du procédé selon un mode de réalisation principal de l’invention. Les figures 3 à 5 se rapportant à un même mode de réalisation, elles seront commentées simultanément. En référence à la , un dispositif 3 de commande de la trajectoire d’un véhicule automobile autonome comprend, un module estimateur de pose absolue 15, un module estimateur de pose relative 14, un module de modélisation du monde alentour 13 au véhicule automobile, un module de navigation 12 fonction des estimations et modélisation précédentes et un module de contrôle 11 du véhicule automobile tenant compte de la sortie du module de navigation. L’estimateur de pose absolue 15 est destiné à fournir au dispositif de commande 3 une valeur absolue de la pose du véhicule automobile, généralement fournie sous la forme d’un quadruplet longitude, latitude, altitude, cap, par exemple obtenu par un dispositif de géolocalisation tel qu’un GNSS associé à une centrale inertielle. Toutefois, on n’appliquera l’invention, en particulier pour calculer le biais relatif 55, qu’aux époques où on est assuré de disposer d’une localisation absolue précise, en vérifiant par exemple la covariance ou les valeurs d’intégrité de la pose. On pourra améliorer la précision, l’intégrité ou la covariance de la localisation absolue en la combinant par une odométrie, comme une odométrie lidar, ou optique, ou utilisant tout autre moyen d’améliorer la localisation absolue. L’estimateur de pose relative 14 quant à lui reçoit en entrée la sortie de l’estimateur de pose absolue 15 ainsi qu’un nuage de points acquis par un organe de détection 60 apte à détecter les objets alentours au véhicule automobile. Dans ce mode de réalisation, l’organe de détection 60 est un lidar 60, de l’anglais light detection and ranging » ou « laser detection and ranging », bien connu de l’homme du métier. Toutefois, l’invention n’est pas limitée à ce type d’organe de détection et peut comprendre notamment un radar ou tout autre dispositif adapté. L’organe de détection 60, en l’espèce le Lidar 60, fournit à l’estimateur de pose relative 14, un nuage de points 40 correspondant aux objets détectés par le Lidar 60 au voisinage du véhicule automobile. Un tel Lidar 60 permet ainsi d’effectuer une cartographie des objets, aussi appelées cibles, alentours au véhicule automobile. Le nuage de points obtenu 40 doit être filtré afin de discriminer, parmi toutes ces cibles, les cibles dynamiques 42 des cibles statiques 41. On entend par cible dynamique 42, un objet ou tout corps détecté par le lidar comme étant en mouvement, au contraire de la cible statique 41 qui est immobile. Une telle détection s’effectue généralement par le traçage de chaque cible 41, 42 séparément et d’une estimation de la vitesse de chaque cible. Une cible 41 détectée par le lidar comme ayant une vitesse égale à l’opposé de la vitesse du véhicule automobile est alors détectée comme une cible statique 41. Ainsi, après filtrage du nuage de point 40 initial, on obtient un nuage de point 410 de cibles statiques 41. Une fois une pose relative obtenue, le système met en œuvre les modules de modélisation 13 du monde alentour, de navigation 12 et de contrôle 11 tel que décrit précédemment de sorte à obtenir un signal de contrôle de sortie du véhicule automobile. En particulier, en sortie, le module de contrôle 11 fournit une position dite future pose relative brute 56, qui correspond à la position future 44 du véhicule lors de la prochaine estimation de sa pose absolue, calculée en fonction de la commande fournie 11 et de la pose actuelle 43 du véhicule automobile. Cette future pose relative brute 56 correspond donc à la trajectoire à suivre par le véhicule automobile. On met alors en œuvre un procédé de correction 1 de la future pose relativ, afin d’améliorer le contrôle du véhicule automobile autonome. Selon une première étape 100 du procédé 1, on soustrait à cette future pose relative brute 56 la pose relative actuelle 14 calculée précédemment, de sorte qu’on obtienne une valeur de déplacement futur 57 du véhicule automobile. Cette valeur de déplacement futur 57 est alors, au cours d’une deuxième étape du procédé 101, ajoutée à la valeur de pose absolue actuelle 15 pour calculer une pose absolue future 58. Si la fréquence du module de contrôle 11 est trop élevée par rapport au temps de cycle de la localisation relative 14, on adaptera le procédé pour que l’étape de contrôle 11 fournisse en sortie une pose de la trajectoire future qui ne soit pas associée à la prochaine commande 11, mais qui soit une commande 11 estimée dans un délai supérieur à celui du temps de cycle de la localisation relative 14. Les poses aux temps intermédiaires de la commande seront ainsi obtenues par interpolation. Au cours d’une troisième étape 102 du procédé 1, on calcule un futur nuage de points local 420, tel que représenté , en ramenant au repère local de la pose future absolue 44 la position de chaque cible statique 41 du nuage de points 410, tel que représenté . En particulier, la représente le nuage de point futur 420 ramené dans le repère du Lidar calculé pour la pose future 44 du véhicule automobile. Le procédé met alors en œuvre une quatrième étape 103 d’estimation de la future pose relative 14’, qui correspond sensiblement à l’étape d’estimation mise en œuvre par le module d’estimation de la pose relative 14, mais qui reçoit en entrée le nuage de point futur 420 ainsi que la future pose absolue 58 calculée précédemment. Cette quatrième étape d’estimation de la future pose relative 14’ permet alors de calculer une future pose relative. On procède alors à une cinquième étape 104 de soustraction de cette future pose relative 14’ par la future pose relative brute 56 fournie en sortie du module de contrôle, de sorte à obtenir le futur biais relatif 59. Connaissant ce futur biais relatif 59, on procède alors à une compensation de la commande au cycle suivant de calcul en fonction du futur biais relatif 59 calculé, ce qui permet ainsi d’obtenir une commande plus stable. Autrement dit le dispositif de commande peut annuler le biais relatif de localisation en l’anticipant à l’étape de calcul précédente. Procédé de correction (1) de la future pose relative d’un véhicule automobile, comprenant pour chaque cycle de calcul : Une étape d’acquisition d’une valeur de future pose relative (56) du véhicule automobile au cycle de calcul suivant, d’une valeur de pose relative actuelle (14) du véhicule automobile, d’une valeur de pose absolue actuelle (15) du véhicule automobile et d’un nuage de points (410) de cibles statiques (41) détectés par un organe de détection du véhicule automobile ; Une première étape (100) de calcul d’une valeur de déplacement futur (57) du véhicule automobile en fonction de ladite valeur de future pose relative (56) et de ladite pose relative actuelle (14) ; Une deuxième étape (101) de calcul d’une future pose absolue (58) au cycle de calcul suivant en fonction de ladite valeur de pose absolue actuelle (15) ; Une troisième étape (102) de calcul d’un nuage de points futur (420) en fonction de ladite future pose absolue (58) calculée et du nuage de points de cibles statiques (410) ; Une quatrième étape (103) d’estimation de la future pose relative (14’) en fonction dudit nuage de points futur (420) et de ladite future pose absolue (58) ; Une cinquième étape (104) de calcul du futur biais relatif (59) en fonction de ladite future pose relative (14’) et de ladite future pose relative (56) ; et Une étape de correction, pour le cycle de calcul suivant, de ladite future pose relative (56) en fonction dudit futur biais relatif (59). Procédé (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite première étape (100) comprend le calcul d’une différence entre ladite future pose relative (56) et ladite pose relative actuelle (14). Procédé (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite deuxième étape (101) comprend le calcul d’une somme entre ladite valeur de déplacement futur (57) à ladite valeur de pose absolue actuelle (15). Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la troisième étape (102) comprend le calcul, pour chaque cible statique (41) du nuage de point (410), d’un changement de repère de chaque position de chaque cible statique (41) au repère local de ladite pose future absolue (58), pour obtenir le futur nuage de points local (420). Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite cinquième étape (104) comprend le calcul de la différence entre ladite future pose relative (14’) et ladite future pose relative (56). Dispositif de correction de la future pose relative d’un véhicule automobile, comprenant: Des moyens d’acquisition d’une valeur de future pose relative pour un cycle de calcul suivant dudit dispositif (56) du véhicule automobile, d’une valeur de pose relative actuelle (14) du véhicule automobile, d’une valeur de pose absolue actuelle (15) du véhicule automobile et d’un nuage de points (410) de cibles statiques (40) détectés par un organe de détection du véhicule automobile ; Des moyens de calcul (100) d’une valeur de déplacement futur (57) du véhicule automobile en fonction de ladite valeur de future pose relative (56) pour ledit cycle de calcul suivant et de ladite pose relative actuelle (14) ; Des moyens de calcul (101) d’une future pose absolue (58) en fonction de ladite valeur de pose absolue actuelle (15) ; Des moyens de calcul (102) d’un nuage de points futur (420) en fonction de ladite future pose absolue (58) calculée et du nuage de points de cibles statiques (410) ; Des moyens d’estimation (103) de la future pose relative (14’) en fonction dudit nuage de points futur (420) et de ladite future pose absolue (58) ; Des moyens de calcul (104) du futur biais relatif (59) en fonction de ladite future pose relative (14’) et de ladite future pose relative (56) ; et Des moyens de correction de ladite future pose relative (56) en fonction dudit futur biais relatif (59). Véhicule automobile comprenant un dispositif de correction de la future pose relative d’un véhicule automobile selon la revendication 6.