COMPARAISON D’ÉTATS GLOBAUX

L’invention concerne les véhicules à conduite partiellement automatisée (ou autonome), et plus précisément l’assistance des conducteurs à la conduite de tels véhicules.

On entend ici par « véhicule à conduite partiellement automatisée (ou autonome) » un véhicule qui peut être conduit manuellement par son conducteur pendant des phases de conduite manuelle et de façon automatisée (sans aucune intervention de son conducteur) pendant des phases de conduite autonome qui peuvent être limitées au seul résultat de l’invention ou être le résultat d’une fonctionnalité spécifique.

La conduite d’un véhicule est une tâche qui peut s’avérer complexe du fait qu’elle se fait dans un environnement qui évolue de façon quasi permanente. Cet environnement est en effet constitué de voies de circulation présentant des caractéristiques et règles de circulation variables, en présence d’autres véhicules mobiles ou temporairement fixes, de piétons, d’animaux, d’objets possiblement placés à des endroits anormaux, et de conditions météorologiques potentiellement variables.

En raison de cette complexité, il arrive que la conduite d’un véhicule par son conducteur ne soit pas adaptée de façon optimale, voire inadaptée, à l’environnement dans lequel évolue le véhicule. Cela peut par exemple résulter d’une inexpérience et/ou d’une fatigue et/ou d’une inattention et/ou d’une inaptitude et/ou d’un malaise et/ou d’un état second.

Certains véhicules offrent des options d’assistance à la conduite, comme par exemple la régulation de la vitesse et/ou de la distance par rapport au véhicule précédent, ou la régulation de la vitesse en fonction de la limitation de vitesse, ou l’assistance au positionnement dans la voie, ou encore le contrôle du niveau de vigilance et/ou de l’état de santé et/ou de l’humeur du conducteur. Mais ces assistances n’agissent chacune que sur une partie de la conduite du véhicule ou sur le conducteur en fonction d’une partie très limitée de l’environnement extérieur ou intérieur, et non pas de façon globale. Par conséquent, ces assistances ne permettent pas de détecter si la conduite du conducteur est inadaptée à l’environnement, et n’ont pas été conçues pour alerter le conducteur ou prendre complètement le contrôle du véhicule à la place du conducteur lorsque la conduite de ce dernier est inadaptée.

L’invention a notamment pour but d’améliorer la situation.

Elle propose notamment à cet effet un procédé d’assistance permettant d’assister la conduite d’un conducteur d’un véhicule à conduite partiellement autonome, se déplaçant sur une voie de circulation, comportant des moyens d’acquisition acquérant des informations représentatives de l’environnement autour du véhicule, et ayant une dynamique en cours définie par des grandeurs et un état lumineux en cours défini par des états de fonctionnement de fonctions photométriques.

Ce procédé d’assistance comprend :

- une première étape dans laquelle on analyse ces informations d’environnement pour estimer un état de l’environnement,

- une deuxième étape dans laquelle on détermine, d’une part, un état global de référence que devrait présenter le véhicule en présence des grandeurs et de cet état de l’environnement estimé, et, d’autre part, un état global en cours du véhicule fonction des grandeurs, de l’état de l’environnement estimé et des états de fonctionnement, et

- une troisième étape dans laquelle on détermine un niveau de différence entre cet état global en cours déterminé et cet état global de référence déterminé, et on alerte le conducteur d’un problème lié à sa conduite du véhicule et/ou on prend le contrôle au moins partiel de la conduite du véhicule à la place du conducteur selon le niveau de différence déterminé.

Ainsi, on protège les passagers du véhicule et les autres usagers de la route et de ses abords contre une défaillance ou une perte de capacité du conducteur.

Le procédé d’assistance selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :

- dans sa première étape on peut estimer l’état de l’environnement en fonction d’informations acquises et représentatives d’objets détectés dans l’environnement du véhicule et/ou de la voie de circulation et/ou de la météorologie et/ou de la luminosité extérieure ;

- dans sa deuxième étape on peut utiliser au moins une grandeur choisie parmi une accélération, une vitesse, un angle de braquage du volant ou des roues, un angle de roulis, un angle de tangage, un angle de lacet ainsi que des dérivées temporelles des grandeurs précédentes ;

- dans sa deuxième étape on peut utiliser des états de fonctionnement d’au moins deux fonctions photométriques choisies parmi une fonction de feu de stop, une fonction de feu de route, une fonction de feu de croisement, une fonction de feu antibrouillard, une fonction de feu de position, une fonction de feu de jour, une fonction de feu de détresse, et une fonction d’indicateur de changement de direction ;

- dans sa deuxième étape on peut déterminer l’état global de référence au moyen d’au moins un modèle mathématique choisi parmi un réseau de neurones, un filtre de Kalman, un système expert, une logique floue, et une forêt d’arbres décisionnels ;

- dans sa troisième étape on peut alerter le conducteur d’un problème lié à sa conduite du véhicule et/ou prendre le contrôle au moins partiel de la conduite du véhicule à la place du conducteur selon une estimée d’une évolution temporelle du niveau de différence déterminée à partir du niveau de différence venant d’être déterminé et d’au moins un autre niveau de différence déterminé précédemment ;

- dans sa troisième étape on peut alerter le conducteur d’un problème lié à sa conduite du véhicule et/ou prendre le contrôle au moins partiel de la conduite du véhicule à la place du conducteur selon également une estimée d’un niveau de vigilance du conducteur.

L’invention propose également un dispositif d’assistance destiné à assister la conduite d’un conducteur d’un véhicule à conduite partiellement autonome, se déplaçant sur une voie de circulation, comportant des moyens d’acquisition acquérant des informations représentatives de l’environnement autour du véhicule, et ayant une dynamique en cours définie par des grandeurs et un état lumineux en cours défini par des états de fonctionnement de fonctions photométriques.

Ce dispositif d’assistance se caractérise par le fait qu’il comprend : - des moyens d’analyse analysant les informations d’environnement pour estimer un état de l’environnement,

- des moyens de traitement déterminant, d’une première part, un état global de référence que devrait présenter le véhicule en présence des grandeurs et de cet état de l’environnement estimé, d’une deuxième part, un état global en cours du véhicule fonction des grandeurs, de l’état de l’environnement estimé et des états de fonctionnement, et d’une troisième part, un niveau de différence entre cet état global en cours déterminé et cet état global de référence déterminé, et

- des moyens de contrôle déclenchant une alerte pour signaler au conducteur un problème lié à sa conduite du véhicule et/ou prenant le contrôle au moins partiel de la conduite du véhicule à la place du conducteur selon ce niveau de différence déterminé.

Par exemple, les moyens de contrôle peuvent déclencher l’alerte et/ou prendre le contrôle au moins partiel de la conduite du véhicule à la place du conducteur selon également une estimée d’un niveau de vigilance du conducteur.

L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, à conduite partiellement autonome, propre à se déplacer sur une voie de circulation, ayant une dynamique en cours définie par des grandeurs et un état lumineux en cours défini par des états de fonctionnement de fonctions photométriques, et comportant des moyens d’acquisition acquérant des informations représentatives de l’environnement autour du véhicule et un dispositif d’assistance du type de celui présenté ci-avant.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue du dessus, un exemple de véhicule automobile comprenant un exemple de réalisation d’un dispositif d’assistance selon l’invention, et

- la figure 2 illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en oeuvre un procédé d’assistance selon l’invention.

L’invention a notamment pour but de proposer un procédé d’assistance, et un dispositif d’assistance DA associé, destinés à permettre d’assister la conduite d’un conducteur CV d’un véhicule V à conduite partiellement automatisée (ou autonome).

Il est rappelé que l’on entend ici par « véhicule à conduite partiellement automatisée (ou autonome) » un véhicule qui peut être conduit manuellement par son conducteur pendant des phases de conduite manuelle et de façon automatisée (sans aucune intervention de son conducteur) pendant des phases de conduite autonome (qui peuvent être, éventuellement, limitées au seul résultat de l’invention).

Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule pouvant être conduit de façon partiellement automatisée (ou autonome) et pouvant circuler sur des voies de circulation terrestres.

On a schématiquement illustré sur la figure 1 un véhicule V comprenant des moyens d’acquisition MAQ, un dispositif d’assistance DA et un habitacle H comportant notamment un siège conducteur SC sur lequel est installé un conducteur CV et associé à un volant VV et des pédales de frein et d’accélérateur (non représentées).

Les moyens d’acquisition MAQ sont chargés d’acquérir des informations qui sont représentatives de l’environnement autour du véhicule V (c’est-à-dire devant, derrière et sur les deux côtés longitudinaux). Ils peuvent, par exemple, comprendre au moins une caméra et/ou au moins un laser de balayage et/ou au moins un radar ou lidar et/ou au moins un capteur d’ultrasons et/ou au moins un module de communication par voie d’ondes. On notera que le module de communication par voie d’ondes peut communiquer avec un réseau de communication non filaire et/ou avec des modules de communication par voie d’ondes embarqués dans des véhicules temporairement situés dans l’environnement proche du véhicule V et/ou équipant des stations d’informations installées au bord de la voie de circulation empruntée par le véhicule V et/ou embarqués dans des satellites ou autres plateformes volantes.

Une partie au moins de ces moyens d’acquisition MAQ peut éventuellement faire partie du dispositif d’assistance DA. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, ils peuvent faire partie, totalement ou partiellement, d’au moins un autre équipement embarqué dans le véhicule V. Dans ce dernier cas, les fichiers de données définissant les informations acquises par les moyens d’acquisition MAQ peuvent, par exemple, être transmis au dispositif d’assistance DA via un réseau de communication RC embarqué dans le véhicule V et éventuellement multiplexé.

On notera que le véhicule V a une dynamique en cours qui est définie par des grandeurs et un état lumineux en cours qui est défini par des états de fonctionnement de fonctions photométriques.

Par exemple, chaque grandeur de dynamique peut être choisie parmi une accélération en cours, une vitesse en cours, un angle de braquage en cours du volant VV ou des roues, un angle de roulis en cours, un angle de tangage en cours, un angle de lacet en cours, ainsi que les dérivées temporelles de ces grandeurs. Toutes ces grandeurs sont facilement accessibles dans le véhicule V, par exemple via le réseau de communication RC.

Egalement par exemple, les fonctions photométriques peuvent être choisies parmi une fonction de feu de stop, une fonction de feu de route, une fonction de feu de croisement, une fonction de feu antibrouillard, une fonction de feu de position, une fonction de feu de jour (ou DRL (pour « Daytime running Light (or Lamp) »), une fonction de feu de détresse, et une fonction d’indicateur de changement de direction. Toutes ces fonctions photométriques sont assurées par des blocs optiques équipant le véhicule V et leurs états de fonctionnement peuvent être « activés » ou « désactivés ». Ces états de fonctionnement sont facilement accessibles dans le véhicule V, par exemple via le réseau de communication RC.

Comme évoqué précédemment, l’invention propose notamment un procédé d’assistance destiné à permettre d’assister la conduite du conducteur CV du véhicule V.

Ce procédé comprend trois étapes qui peuvent être mises en oeuvre au moins partiellement par un dispositif d’assistance DA selon l’invention comprenant, comme illustré sur la figure 1 , des moyens d’analyse MAL, des moyens de traitement MT et des moyens de contrôle MC. Les étapes du procédé sont décrites ci-après en référence à l’exemple d’algorithme illustré sur la figure 2.

Dans une première étape 10 on analyse les informations d’environnement, qui ont été acquises par les moyens d’acquisition MAQ, pour estimer un état de cet environnement. Cette analyse est réalisée par les moyens d’analyse MAL du dispositif d’assistance DA.

Par exemple, dans la première étape 10 on (les moyens d’analyse MAL) peu(ven)t estimer l’état de l’environnement en fonction d’informations acquises par les moyens d’acquisition MAQ et représentatives d’objets qui ont été détectés dans l’environnement du véhicule V et/ou de la voie de circulation sur laquelle circule le véhicule V et/ou de la météorologie et/ou de la luminosité extérieure. Parmi ces informations on peut notamment citer un véhicule, un piéton, un animal, un objet, un bâtiment, un mur, une clôture, une position relative de l’un de ces derniers par rapport au véhicule V, une vitesse relative de l’un de ces derniers par rapport au véhicule V, une trajectoire de l’un de ces derniers, un indicateur de changement de direction activé, des feux de stop allumés, des feux de détresse allumés, un type de voie de circulation, un nombre de voies de circulation utilisables, le type de chaque ligne délimitant la voie de circulation, une bande d’arrêt d’urgence, un parking, une aire de repos, une intersection, un feu de circulation, un panneau de signalisation routière, un message affiché sur un écran, le jour, la nuit, la pénombre, l’obscurité, du vent, de la pluie, de la neige, du verglas, et du brouillard. On comprendra que le type d’information et le nombre d’informations utilisés pour estimer l’état de l’environnement dépendent des types des moyens d’acquisition MAQ embarqués dans le véhicule V.

A titre d’exemple, un état de l’environnement peut comprendre une voiture détectée à 20 mètres devant le véhicule V, ayant une vitesse relative de -5 km/h par rapport au véhicule V, une voie de circulation empruntée de type route nationale, une limitation de vitesse à 80 km/h, une faible luminosité du fait d’un tunnel, et de la pluie. Egalement à titre d’exemple, un autre état de l’environnement peut comprendre des voitures détectées à l’arrêt à 200 mètres devant le véhicule V, une voie de circulation empruntée de type voie rapide, une limitation de vitesse à 110 km/h, et un signalement de ralentissement (ou bouchon).

Dans une deuxième étape 20 du procédé on détermine, d’une part, un état global de référence egr que devrait présenter le véhicule V en présence des grandeurs dynamiques disponibles du véhicule V et de l’état de l’environnement estimé lors de la première étape 10, et, d’autre part, un état global en cours ego du véhicule V qui est fonction des grandeurs dynamiques disponibles du véhicule V, de l’état de l’environnement estimé lors de la première étape 10, et des états de fonctionnement en cours de fonctions photométriques.

Les déterminations de l’état global de référence egr et de l’état global en cours ego sont réalisées par les moyens de traitement MT du dispositif d’assistance DA.

On notera que dans la deuxième étape 20 on utilise de préférence au moins une grandeur dynamique parmi celles qui ont été mentionnées plus haut (accélération, vitesse, angle de braquage, angle de roulis, angle de tangage et angle de lacet).

On notera également que dans la deuxième étape 20 on utilise de préférence les états de fonctionnement en cours d’au moins deux fonctions photométriques parmi celles qui ont été mentionnées plus haut.

A titre d’exemple, un état global de référence egr peut comporter la vitesse et l’accélération que le véhicule V devrait avoir compte tenu de l’état de l’environnement estimé, le rayon de braquage que le véhicule V devrait avoir compte tenu de l’état de l’environnement estimé, les angles de roulis, tangage et lacet que le véhicule V devrait avoir compte tenu de l’état de l’environnement estimé, les dérivées temporelles que devraient avoir ces angles, la vitesse de rotation que devrait avoir le volant, la position que le véhicule V devrait avoir par rapport aux délimitations de sa voie de circulation, la position que le véhicule V devrait avoir par rapport à chaque « élément » détecté dans son environnement, et les états de fonctionnement que devraient avoir les fonctions photométriques du véhicule V compte tenu de l’état de l’environnement estimé.

Egalement à titre d’exemple, un état global en cours egc peut comporter la vitesse et l’accélération en cours, les angles en cours de roulis, tangage et lacet et leurs dérivées temporelles en cours, la vitesse de rotation du volant VV en cours, le rayon de braquage en cours, la position relative en cours du véhicule V par rapport aux délimitations de sa voie de circulation, la position du véhicule V par rapport à chaque élément détecté dans son environnement, et les états de fonctionnement en cours des fonctions photométriques du véhicule V.

On notera que dans la deuxième étape 20 on (les moyens de traitement MT) peu(ven)t déterminer l’état global de référence egr au moyen d’au moins un modèle mathématique de type réseau de neurones. Mais d’autres modèles mathématiques peuvent être utilisés, comme par exemple et non limitativement un filtre de Kalman, un système expert, une logique floue, ou une forêt d’arbres décisionnels (ou « random forest »).

Dans une troisième étape 30-40 du procédé on détermine un niveau de différence entre l’état global en cours egc déterminé et l’état global de référence egr déterminé, et on alerte le conducteur CV d’un problème lié à sa conduite du véhicule V et/ou on prend le contrôle au moins partiel de la conduite du véhicule V à la place du conducteur CV selon le niveau de différence déterminé dans la deuxième étape 20.

On comprendra que selon le niveau de différence, on décide soit seulement d’alerter le conducteur CV pour qu’il se concentre plus sur la conduite (avec éventuellement au moins un conseil de conduite), soit seulement de prendre le contrôle au moins partiel de la conduite du véhicule V à la place du conducteur CV, soit encore à la fois d’alerter le conducteur CV et de prendre le contrôle au moins partiel de la conduite du véhicule V. Bien entendu, si le niveau de différence est faible (par exemple inférieur à un seuil prédéfini), on ne déclenche pas d’alerte et on ne prend pas le contrôle de la conduite du véhicule V, même partiellement.

A chaque intervalle de niveaux de différence peut, par exemple, correspondre une décision spécifique. Ainsi, on peut, par exemple, ne rien faire lorsque le niveau de différence appartient à un premier intervalle [0, n1 [ (avec n1 > 0), puis on peut générer une alarme lorsque le niveau de différence appartient à un deuxième intervalle [n1 , n2[ (avec n2 > n1 ), puis on peut générer une alarme et prendre un contrôle partiel de la conduite du véhicule V lorsque le niveau de différence appartient à un troisième intervalle [n2, n3[ (avec n3 > n2), on peut prendre un contrôle total de la conduite du véhicule V lorsque le niveau de différence appartient à un quatrième intervalle [n3, n4[ (avec n4 > n3).

La prise de contrôle peut, par exemple, être destinée à garer le véhicule V le plus rapidement possible, par exemple sur une aire de repos, une bande d’arrêt d’urgence ou un emplacement de parking ou dans un service après-vente, ou bien à mieux prendre en compte une ou plusieurs contraintes imposées par l’environnement que ne le fait le conducteur CV.

L’alerte peut se faire par émission d’un message sonore par au moins un haut-parleur du véhicule V et/ou par affichage d’un message textuel et/ou d’imagette(s) sur au moins un écran du véhicule V (comme par exemple celui du combiné central installé dans ou sur la planche de bord, ou celui du tableau de bord (ou d’un afficheur de type dit tête haute)).

La détermination du niveau de différence (sous-étape 30 de la figure

2) est réalisée par les moyens de traitement MT du dispositif d’assistance DA. La décision d’alerter et/ou de prendre le contrôle (sous-étape 40 de la figure 2) est réalisée par les moyens de contrôle MC du dispositif d’assistance DA.

Lors d’une prise de contrôle au moins partielle, les moyens de contrôle MC déterminent la trajectoire que va devoir suivre le véhicule V, et des commandes pour des organes impliqués dans les déplacements de ce véhicule V, propres à faire suivre à ce dernier (V) cette trajectoire déterminée en contrôlant à chaque instant sa vitesse. Ces organes font partie d’un ensemble comprenant le groupe motopropulseur (ou GMP), le système de freinage, la direction assistée électrique et les moyens de changement de vitesse (par exemple une boîte de vitesses automatique ou robotisée). Cette prise de contrôle peut également s’opérer au niveau des fonctions photométriques du véhicule V.

Par ailleurs, lors d’une prise de contrôle partielle, le conducteur CV continue de conduire partiellement son véhicule V, par exemple, en contrôlant son volant VV, éventuellement en lui demandant de suivre au plus près une trajectoire affichée sur un écran du véhicule V, et les moyens de contrôle MC contrôlent les autres paramètres de conduite.

On notera que dans la troisième étape 30-40 il est avantageux de prendre une décision selon une estimée d’une évolution temporelle du niveau de différence déterminée à partir du niveau de différence venant d’être déterminé et d’au moins un autre niveau de différence déterminé précédemment. Cela permet en effet d’éviter de prendre une décision « instantanée », potentiellement inutile, consécutivement à la détermination d’un niveau de différence soudainement anormal ou notablement différent d’au moins le niveau de différence précédent, éventuellement consécutivement à une erreur de calcul ou une mesure erronée d’un capteur.

On notera également que dans la troisième étape 30-40 on peut alerter le conducteur CV (d’un problème lié à sa conduite du véhicule V) et/ou prendre le contrôle au moins partiel de la conduite du véhicule V à la place du conducteur CV selon également une estimée d’un niveau de vigilance du conducteur CV. Cela permet en effet de prendre très rapidement une décision adaptée au niveau de vigilance du conducteur CV. Cela est tout particulièrement utile en cas d’assoupissement ou de malaise ou d’inattention fréquente ou d’inaptitude ou encore de distraction par rotations fréquentes de la tête vers un autre passager du véhicule V.

Cette option nécessite que le dispositif d’assistance DA soit alimenté en informations représentatives du niveau de vigilance du conducteur CV. Ces informations peuvent être directement des niveaux de différence déterminés par un dispositif de surveillance embarqué dans l’habitacle du véhicule V. Dans ce cas, le dispositif de surveillance détermine les niveaux de différence à partir d’images de la tête du conducteur CV acquises par une caméra numérique CNS installée dans l’habitacle H (par exemple solidarisée fixement au rétroviseur interne RI, comme illustré non limitativement), mais qui peut éventuellement faire partie d’un autre équipement embarqué dans le véhicule V. En variante, ces informations peuvent être déduites, par exemple par les moyens d’analyse MAL, d’images de la tête du conducteur CV acquises par la caméra numérique CNS précitée. Cette caméra numérique CNS peut donc éventuellement faire partie du dispositif d’assistance DA.

On notera également que les moyens de contrôle MC peuvent être aussi agencés de manière à alerter les usagers de la route et de ses abords, par exemple par l’activation des feux de détresse, d’un problème détecté dans le véhicule V et nécessitant une aide extérieure et/ou allant imposer un comportement inhabituel du véhicule V, et/ou à déclencher une communication par voie d’ondes pour alerter un service de secours.

On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 , le dispositif d’assistance DA (et en particulier ses moyens d’analyse MAL, moyens de traitement MT et moyens de contrôle MC) fait (font) partie d’un calculateur CA, assurant éventuellement au moins une autre fonction au sein du véhicule V, comme par exemple la supervision de la chaîne de transmission). Mais le dispositif d’assistance DA pourrait être un appareil électronique embarqué dans le véhicule V et comportant son propre calculateur. Par conséquent, le dispositif d’assistance DA peut être réalisé sous la forme de module(s) logiciel(s) (ou informatique(s) ou encore

« software »), ou bien d’une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de module(s) logiciel(s).

L’invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :

- elle permet de protéger les passagers du véhicule ainsi que les autres usagers de la route et de ses abords contre une défaillance ou une perte de capacité du conducteur,

- elle permet de fournir des conseils à des (jeunes) conducteurs en phase d’apprentissage de la conduite et de sécuriser les premières expériences de conduite de ces derniers une fois le permis de conduire obtenu et/ou de rattraper des erreurs de conduite de tout conducteur quelle que soit l’expérience acquise,

- elle permet d’estimer la qualité de la conduite des conducteurs, par exemple dans le but de réduire les primes d’assurance de ceux qui ont une qualité de conduite élevée.