INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon un premier mode de réalisation, le véhicule selon l’invention comprend, pour un modèle de capteur extéroceptif donné, une unique instance de ce capteur sur une partie avant du véhicule pour l’obtention d’une information sur l’environnement dans lequel se trouve le véhicule. Par souci de lisibilité, nous entendrons ci-après par “unique capteur avant” une unique instance d’un modèle donné positionnée sur la partie avant du véhicule, sachant que d’autres modèles de capteurs, y compris extéroceptifs, peuvent cohabiter sur cette partie avant. Si selon la réglementation en vigueur, le véhicule circule sur une voie de circulation de conduite à droite, l’unique capteur extéroceptif avant est positionné sur la partie avant du véhicule en étant déporté vers la gauche du plan sagittal médian. Au contraire, si selon la réglementation en vigueur, le véhicule circule sur une voie de circulation de conduite à gauche, l’unique capteur extéroceptif avant est positionné sur la partie avant du véhicule en étant déporté vers la droite du plan sagittal médian. Ainsi, quel que soit le sens de circulation en vigueur dans l’environnement du véhicule, l’unique capteur avant est situé du côté opposé au sens de circulation.
L’unique capteur avant peut être positionné sur la partie avant du véhicule n’importe où depuis la calandre jusqu’à la toiture en passant par le côté du capot et du pare-brise. Dans un mode de réalisation, l’unique capteur avant est porté par un bras solidaire du véhicule.
L’unique capteur extéroceptif avant est par exemple, et de façon non limitative, un LiDAR, un scan-LiDAR, une caméra, une caméra hypergone, une caméra catadioptrique, un radar, un boitier qui comprend plusieurs LiDARs, caméras ou radars.
L’information sur l’environnement dans lequel se trouve le véhicule délivrée par l’unique capteur avant peut être utilisée, par exemple, pour de la détection d’obstacles, de la localisation (relative et/ou absolue) et/ou de la cartographie.
L’invention n’exclut pas la présence sur la partie avant du véhicule d’autres capteurs ne constituant pas d’instances dudit modèle de capteur extéroceptif. Par exemple, outre ledit unique capteur avant, on peut retrouver un LiDAR en bas au centre de la face avant et deux LiDAR différents occupant les deux coins avant, tous pour de la détection d'obstacles mais avec des différences dans leurs capacités de détection.
Le second cas des deux capteurs placés sur le toit dans le plan sagittal médian du véhicule indique que c’est le besoin de localisation qui est adressé en premier, même s’ils peuvent également servir pour de la détection d’obstacle au-delà des premiers mètres. Cette solution qui était privilégiée pour les véhicules symétriques ne faisant pas de distinction entre l’avant et l’arrière a cependant, au fur et à mesure de l’abandon de la bidirectionnalité, tendance à disparaître au profit d’un simple capteur central ou de la solution à deux capteurs, généralement des LiDARs, mentionnée au-dessus.
Notons que certains véhicules font le choix de quatre scan-LiDARs placés aux quatre coins du véhicule, permettant alors que lors de la perte d’un LiDAR, la totalité du champ horizontal qu’il couvrait reste ainsi couverte par les LiDARs des deux coins adjacents.
Notons aussi que lorsque, pour limiter les coûts, le capteur extéroceptif est installé seul pour des besoins de localisation et/ou des besoins de détection d’obstacles et d’autres usagers de la route, il est systématiquement placé dans le plan sagittal médian du véhicule. Cette position rend symétrique la perception obtenue pour la gauche et la droite du véhicule.
L’invention a pour objectif d’améliorer la perception de l’environnement d’un véhicule circulant sur une voie de circulation lorsqu’un seul capteur d’un modèle de capteur extéroceptif donné est installé sur une partie avant du véhicule.
A cet effet, l’invention concerne un véhicule pour le transport de biens et/ou de personnes sur une voie de circulation à conduite à droite ou à conduite à gauche, comprenant, pour un premier modèle de capteur extéroceptif donné, un unique capteur de ce premier modèle positionné sur une partie avant du véhicule pour obtenir une information sur l’environnement dans lequel se trouve le véhicule, dit unique capteur avant. Dans le cas d’une conduite à droite, respectivement à gauche, l’unique capteur avant est déporté vers la gauche, respectivement vers la droite, d’un plan sagittal médian séparant une partie gauche d’une partie droite du véhicule.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce véhicule sont les suivants :
il comprend un flanc gauche, un flanc droit, un flanc avant qui relie le flanc gauche et le flanc droit, l’unique capteur avant est positionné sur la partie avant du véhicule au niveau de la liaison du flanc gauche et du flanc avant dans le cas d’une conduite à droite ou au niveau de la liaison du flanc droit et du flanc avant dans le cas d’une conduite à gauche ; l’unique capteur avant est positionné dans une portion supérieure de la partie avant du véhicule ; il comprend une toiture qui présente une portion avant gauche au niveau de la liaison du flanc gauche et du flanc avant et une portion avant droite au niveau de la liaison du flanc droit et du flanc avant et l’unique capteur avant est positionné à proximité de la portion avant gauche dans le cas d’une conduite à droite ou à proximité de la portion avant droite dans le cas d’une conduite à gauche ; l’unique capteur avant est positionné sur la toiture ; un champ de vision horizontal non occulté de l’unique capteur avant couvre un angle supérieur ou égal à 180 °, préférentiellement un angle d’au moins 270 ° ; il comprend en outre pour un deuxième modèle de capteur extéroceptif donné, identique ou différent du premier modèle de capteur, un unique capteur de ce deuxième modèle positionné sur une partie arrière du véhicule pour obtenir une information sur l’environnement dans lequel se trouve le véhicule, dit unique capteur arrière, ledit unique capteur arrière étant déporté du plan sagittal médian séparant la partie gauche de la partie droite du véhicule ; dans le cas d’une conduite à droite, respectivement à gauche, l’unique capteur arrière est déporté vers la droite, respectivement vers la gauche, du plan sagittal médian séparant la partie gauche de la partie droite du véhicule ; l’unique capteur avant est positionné sur la partie avant du véhicule à une première hauteur, l’unique capteur arrière est positionné sur la partie arrière du véhicule à une deuxième hauteur, la première hauteur et la deuxième hauteur différant l’une de l’autre d’au plus 20% de la hauteur du véhicule ; l’unique capteur arrière est positionné sur la toiture ; l’unique capteur avant est un capteur LiDAR, une caméra ou un radar.
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés considérant pour l’exemple une conduite à droite et sur lesquels :
- les figures 1A et 1B illustrent, pour un unique capteur extéroceptif avant positionné sur un véhicule selon l’invention, le gain en surface non occultée du champ de vue lorsque ledit véhicule se trouve derrière un autre véhicule occultant partiellement son champ de vue, par rapport au même capteur extéroceptif positionné dans le plan sagittal médian du véhicule ;
- les figures 2A et 2B illustrent le gain en distance de détection lorsque l’unique capteur extéroceptif avant est déporté latéralement du plan sagittal médian conformément à l’invention par rapport au cas où l’unique capteur extéroceptif avant est positionné au niveau de ce plan sagittal médian du véhicule ;
- les figures 3A et 3B représentent respectivement une vue de côté et une vue de haut en coupe à 1m20 de hauteur du champ de vue de l’unique capteur extéroceptif avant lorsqu’il est positionné au centre de la face avant du véhicule ;
les figures 3A et 3B représentent comment le champ de vision de l’unique capteur extéroceptif avant positionné dans le plan sagittal médian ne permet pas de détecter un enfant proche du véhicule où le risque est le plus élevé, ceci au travers respectivement d’une vue de côté et une vue de haut en coupe à 1m20 de hauteur.
- la représente, au travers d’une vue de haut en coupe à 1m20 de hauteur, comment l’enfant se trouve cette fois dans le champ de vue de l’unique capteur extéroceptif avant lorsque ledit capteur est décalé latéralement selon l’invention ;
- la représente, sur une intersection à angle aigu, les champs de vue de l’unique capteur extéroceptif avant selon que ledit capteur est positionné à l’avant dans le plan sagittal médian du véhicule, qu’il est positionné sur le véhicule selon l’invention, ou encore qu’il est positionné sur la face latérale du véhicule ;
- la représente les limites de perception d’un unique capteur extéroceptif avant selon que ledit capteur est positionné sur le plan sagittal médian de la face avant du véhicule ou positionné sur le véhicule selon l’invention ;
- la représente un mode de réalisation de l’invention selon lequel l’unique capteur extéroceptif avant positionné selon l’invention est placé en position haute du véhicule et peut donc observer au-delà d’un usager de la route placé juste à côté dudit véhicule ;
Les Figures 1A et 1B représentent une situation courante d’un véhicule 200 se trouvant sur la route, en environnement urbain ou quelque autre type d’environnement, dans laquelle un deuxième véhicule 210 de gabarit similaire, voire plus important, se trouve temporairement devant ledit véhicule. Le véhicule 200 possède une seule instance à l’avant d’un modèle de capteur extéroceptif donné, déportée vers la gauche du plan sagittal médian. Le véhicule 200 roule à droite.
En particulier, la illustre par des rayures verticales 101 la partie du champ de vue du capteur 100 du véhicule 200 qui est non occultée par le véhicule 210 dans le cas où l’unique capteur extéroceptif avant est un capteur avec champ inférieur à 180° décalé notablement vers la gauche, le gain étant proportionnel au décalage. A titre de comparaison les rayures horizontales 051 montrent la partie du champ de vue non occultée lorsqu’un capteur 050 du même modèle est placé à l’avant du véhicule 200 dans le plan sagittal médian. De façon analogue, la illustre cela pour un modèle de capteur couvrant un champ de vision supérieur à 180°, ici d’au moins 270°. La partie du champ de vision 051 non occultée par le capteur en position centrale de la face avant du véhicule 200 est hachurée horizontalement, tandis que celle du capteur en position latérale est hachurée verticalement.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le champ de vision horizontal total de l’unique capteur avant couvre un angle supérieur ou égal à 180°, préférentiellement un angle de 270°. L’unique capteur avant est par exemple un scan-LiDAR.
Quel que soit le capteur utilisé disposant d’un champ de vision suffisant, le décalage du capteur extéroceptif avant vers le côté gauche pour le véhicule 200 permet, moyennant une légère perte sur l’avant droit, un gain de champ de vue non occulté vers l’avant sur la gauche selon un angle délimité par les droites 054 et 104, ainsi qu’un gain de champ de vue non occulté sur l’autre voie de circulation (zone 101). En effet, moins de rayons se retrouvent bloqués lorsque l’on procède au décalage latéral du capteur.
Ainsi, quand le capteur est utilisé pour de la localisation, décaler le capteur latéralement permettra avantageusement à plus de rayons de ne pas être bloqués par le véhicule de devant. De plus, le décaler vers la gauche dans le cas d’une conduite à droite lui permettra avantageusement de mieux voir ce qui se situe au-delà du véhicule de devant et sur la voie de gauche.
Comme illustré sur la , le positionnement de l’unique capteur extéroceptif avant à proximité de l’arrête entre la face avant et le flanc gauche du véhicule 200 est particulièrement avantageux dans le cas d’un capteur de grand champ de vision horizontal, par exemple un capteur dont le champ de vision est supérieur à 180° tel qu’un scan-LiDAR. Un tel positionnement du capteur permet en effet de rendre exploitable une partie du FOV dudit capteur orientée vers l’arrière. Lorsqu’un tel capteur n’est pas placé près de l’arrête entre la face avant et le flanc gauche, les rayons du FOV orientés vers l’arrière restent inutilisables, partiellement si le capteur est placé au niveau du toit, intégralement sinon, et ceci en raison de l’impact de ces rayons avec la carrosserie. En plaçant avantageusement ce capteur dans le coin, les rayons orientés vers l’arrière ne sont plus bloqués. Ceci est aussi valable pour des capteurs avec champ de vision horizontal inférieur à 180° mais orientés avec un angle non-nul par rapport à l’axe longitudinal du véhicule de telle façon qu’une partie de leur FOV peut regarder vers l’arrière.
Ceci permet ainsi d’augmenter la quantité d’information pertinente dans le cadre d’une utilisation pour de la localisation en en augmentant sa couverture dans l’espace.
Ceci répond également à la recherche de la minimisation du risque qu’une trop grande partie du champ de vue du capteur ne soit occupée par un obstacle mobile ou temporairement statique, celui-ci pouvant alors être considéré injustement par les algorithmes comme partie intégrante de l’environnement statique de référence. C’est la raison pour laquelle par exemple les caméras ultra-grand angle sont généralement privilégiées dans les applications de localisation par SLAM visuel.
Une autre possibilité pour éviter le blocage d’une partie des rayons aurait été de surélever le capteur bien au-dessus du toit. Toutefois, le choix d’une telle alternative a pour effet d’augmenter la hauteur totale du véhicule, ce qui n’est pas souhaitable pour des raisons de hauteur limite (limitateurs de hauteur dans les parkings, limite pour les transports en containers), de perte d’aérodynamisme, etc.
Les Figures 2A et 2B représentent une autre situation courante dans des cas de conduite urbaine et péri-urbaine, dans laquelle un piéton 220 surgit de derrière un véhicule garé sur le côté, le champ de vue du capteur étant limité selon la ligne 054 par le véhicule garé. Il apparait des figures 2A et 2B que le véhicule selon l’invention est en mesure de détecter le piéton 220 lorsqu’il franchit la ligne 105. A titre de comparaison, un véhicule dont le capteur serait au niveau de l’axe sagittal médian ne détecterait le piéton qu’à partir de la ligne 055. La distance de détection est donc augmentée. Gagner quelques précieuses centaines de millisecondes en anticipant sa détection de quelques mètres permet de diminuer le nombre d’accidents et d’en limiter la gravité. C’est ce qu’offre avantageusement le décalage vers la gauche de l’unique capteur extéroceptif avant du véhicule 200.
Les Figures 4A et 4B illustrent encore une autre situation dans laquelle le véhicule selon l’invention trouve un avantage particulier. Il s’agit de la surveillance des intersections. Il n’est pas rare que le plan des agglomérations ne suive pas une structure en damier. Ainsi les intersections ne sont pas toutes à angle droit, obligeant le conducteur à regarder par-dessus son épaule gauche pour voir ce qui se passe de ce côté-là au-delà de 90° ou à utiliser son rétroviseur. C’est ainsi le cas également des voies d’accélération/d’insertion.
Ce genre d’intersections à angle aigu est beaucoup plus rare sur le côté droit. En effet, comme la présence d’un passager à sa droite, voir des arceaux du véhicule, lui occultent alors la vue sur l’intersection, les infrastructures permettent généralement d’orienter le véhicule sur les derniers mètres de façon à se ramener au cas d’une intersection à angle droit.
La présente donc un scénario d’intersection à angle aigu pour lequel il est évident que le champ de vue 050 à rayures horizontales du capteur placé au niveau du plan sagittal médian de l’avant du véhicule ne peut observer les véhicules arrivant de la gauche. Lorsque le capteur est placé près de l’arrête avant gauche, il peut alors observer horizontalement à 270° comme illustré par le champ de vue 101 dont les rayures verticales illustrent la partie du champ observant ladite intersection. En cas d’occultation partielle de l’intersection en raison de la présence d’un obstacle 240, ce placement permet de conserver une bien meilleure observation de l’intersection, limitée au-dessus de la ligne en pointillés 104, qu’un capteur en retrait sur le flanc gauche dont la portion du champ de vue 150 observant l’intersection se retrouve alors limitée au-dessus de la ligne en tirets 154.
De façon analogue, la indique les limites de perception en pointillés 104 et en tirets 054 lorsque le capteur est respectivement placé au centre et décalé notablement vers la gauche du véhicule alors qu’un véhicule 250 ou tout autre élément dégrade la visibilité dans l’intersection.
Pour observer au mieux le type d’intersections illustrées sur les et 4B, il est alors là aussi particulièrement avantageux de placer le capteur près de l’arrête avant gauche du véhicule afin de lui permettre d’observer vers l’arrière si son FOV le permet. Cela permet de s’affranchir de l’ajout d’un capteur supplémentaire pour observer ce côté. Enfin, cela permet également de mieux observer les intersections qu’un capteur placé en retrait sur le côté gauche, car alors la visibilité en est améliorée dans des conditions où les bâtiments, la végétation, voire un véhicule mal garé au niveau de l’intersection en cachent en partie la vue.
Autre élément à considérer, il est important en milieu urbain de bien couvrir l’avant droit du véhicule en termes de perception car cette partie des véhicules est la première impliquée dans les accidents avec les usagers de la route vulnérables du fait de la présence sur la droite des voies cyclables et des trottoirs. Par ailleurs, ce sont les virages sur la droite qui sont en majorité les plus serrés, ceux sur la gauche étant plus larges dès qu’il s’agit de tourner à une intersection avec une route à double sens en 2x 1 voie. Or, en considérant d’une part un jeune enfant pour sa petite taille, et d’autre part un capteur du type scan-LiDAR placé relativement en hauteur, étant donné le champ de vision en forme de cône procéder au décalage du capteur d’un mètre vers la gauche depuis le centre permet avantageusement de couvrir une zone un mètre plus proche du véhicule, assurant ainsi d’y détecter l’enfant comme l’illustre la figure 3.
Les figures 3A, 3B et 3C illustrent ainsi l’avantage à décaler un capteur tel qu’un LidAR dans le coin avant gauche afin de mieux couvrir la zone proche du véhicule. Plus précisément, la montre une vue de côté avec le capteur 050 centré latéralement et où les faisceaux LiDAR les plus bas 052 du champ de vue 051 passent au-dessus de la tête de l’enfant 221 ; la présente une vue de haut selon une coupe horizontale n’affichant que les éléments en-dessous de 1.20m de hauteur, dont la coupe du champ de vue 051 , et la présente cette même vue mais pour un même LiDAR 100 décalé vers le coin avant gauche où l’on peut observer que l’enfant 221 se trouve à présent dans le champ de vue 101 du capteur.
Selon un mode de réalisation particulier du véhicule selon l’invention, le capteur est positionné sur la partie avant du véhicule au niveau de la liaison du flanc gauche et du flanc avant dans le cas d’une conduite à droite ou au niveau de la liaison du flanc droit et du flanc avant dans le cas d’une conduite à gauche. Sans que cela ne soit limitatif, l’unique capteur avant est par exemple positionné dans une portion supérieure de la partie avant du véhicule. Il peut notamment être positionné à proximité de la portion avant gauche de la toiture dans le cas d’une conduite à droite ou à proximité de la portion avant droite de la toiture dans le cas d’une conduite à gauche. Il peut être positionné sur la toiture ou sur une portion supérieure du flanc avant.
Le positionnement du capteur en hauteur, ou même sur le toit, est un mode de réalisation particulièrement avantageux pour percevoir au-delà d’un usager de la route qui pourrait venir couvrir une grande partie du champ de vue d’un capteur placé plus bas en raison de sa grande proximité avec le véhicule. En outre, grâce à sa position en hauteur au niveau de la portion avant gauche de la toiture, le capteur a plus de chances de pouvoir observer la scène sur 270°.
Les Figures 5A, 5B et 5C illustrent des situations dans lesquelles le positionnement du capteur en hauteur peut se révéler particulièrement avantageux, telles que des arrêts aux feux des rues à 2x 2 voies (non illustré ici) ou en cas d’arrivée sur un carrefour à sens giratoire. Sur les Figures 5A, 5B et 5C, l’unique capteur avant 100 est positionné en position haute du véhicule 200 de sorte qu’il subit moins d’occultations partielles de son champ de vue 101 de la part d’autres usagers de la route (comme des voitures 250 et des motos 251) qu’un capteur 110 qui serait situé en position basse. En outre, placé au niveau de la portion avant gauche, l’unique capteur avant 100 peut ainsi plus aisément observer la scène à 270°, lui permettant de mieux négocier l’intersection de la ou l’intersection à sens giratoire de la grâce à la perception des véhicules 252 arrivant de sa gauche.
Selon un autre mode de réalisation, le véhicule selon l’invention comprend, en outre de l’unique capteur pour un premier modèle donné à l’avant, un unique capteur extéroceptif arrière pour l’obtention d’une information sur l’environnement dans lequel se trouve le véhicule. Par souci de lisibilité nous entendons ici par “unique capteur arrière » une unique instance d’un deuxième modèle donné de capteur extéroceptif pour la partie arrière du véhicule, ce deuxième modèle donné pouvant être identique ou différent de celui de l’unique capteur avant, plusieurs modèles de capteurs pouvant cohabiter sur une même partie du véhicule. A titre d’exemple, l’unique capteur avant est une instance d’un premier modèle de LiDAR et l’unique capteur arrière est une instance d’un deuxième modèle de LiDAR différent du premier modèle. Dans un autre exemple, l’unique capteur avant est une instance d’un modèle de scan-LiDAR et l’unique capteur arrière est une instance d’un modèle de caméra à 360° de FOV horizontal.
Dans le cas où le véhicule conduit à droite, l’unique capteur arrière est déporté du plan sagittal média vers la droite. Dans le cas où le véhicule conduit à gauche, l’unique capteur extéroceptif arrière est positionné déporté du plan sagittal médian vers la gauche. Des agencements similaires à ceux décrits précédemment pour l’unique capteur avant (en hauteur ou non, en toiture ou non par exemple) peuvent être retenus pour l’unique capteur arrière.
Ainsi, l’unique capteur arrière et l’unique capteur avant ne sont pas situés du même côté :
si l’unique capteur avant est déporté vers la gauche, l’unique capteur arrière est déporté vers la droite, respectivement, si l’unique capteur avant est déporté vers la droite, l’unique capteur arrière est déporté vers la gauche.
Comme expliqué plus haut dans l’état de la technique, lorsqu’il s’agit de réaliser de la localisation, le choix est généralement fait de placer alors deux capteurs dans le plan sagittal médiant à l’avant et à l’arrière du véhicule pour ainsi permettre d’augmenter la précision de l’évaluation du cap du véhicule. Tout comme il a été expliqué précédemment dans le cas d’un seul capteur, il n’est pas optimal non-plus de laisser le capteur arrière au centre.
Le décaler vers la gauche par rapport à l’axe de direction du véhicule, c’est-à-dire du même côté que le capteur avant, peut être recommandé si l’on souhaite observer les véhicules pouvant nous doubler. Mais plusieurs autres motifs amènent à privilégier plutôt un décalage vers la droite.
Ainsi un décalage vers la droite va permettre encore d’augmenter la distance entre les capteurs afin d’augmenter encore plus la précision sur le cap.