DESCRIPTION

TITRE : Procédé de démarrage de conduite autonome d’un véhicule automobile.

Domaine Technique de l'invention

L’invention concerne un procédé de conduite autonome ou de pilotage autonome d’un véhicule automobile. L’invention porte aussi sur un système de conduite autonome ou de pilotage autonome d’un véhicule automobile. L’invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un tel système de conduite autonome ou comprenant des moyens matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre un tel procédé de conduite autonome. L’invention porte encore sur un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par une unité de commande électronique pour mettre en oeuvre les étapes du procédé de conduite autonome. L’invention porte aussi sur un support d’enregistrement de données, lisible par une unité de commande électronique, sur lequel est enregistré le produit programme. L’invention porte enfin sur un signal d'un support de données, portant le produit programme d'ordinateur.

En particulier, l’invention porte sur un procédé de conduite autonome précis pour débuter un trajet en mode autonome dans une situation de basse vitesse de déplacement du véhicule et qu’elle que soit la situation environnant le véhicule. Cette solution résout un problème de défaut d’alignement du véhicule au moment du démarrage ou en virage. La solution augmente significativement le caractère autonome du véhicule.

Etat de la technique antérieure

Un véhicule automobile autonome est apte à gérer lui-même sa trajectoire de déplacement sans action de la part d’un utilisateur du véhicule, sauf indication d’un point d’arrivée ou de fin de trajet au véhicule. A cet effet, un véhicule autonome comprend généralement un mode de conduite autonome, géré par un système de conduite autonome, permettant de le guider.

Le mode de conduite autonome gère le pilotage de différents actionneurs permettant le déplacement du véhicule selon une trajectoire. Ces actionneurs sont principalement le moteur d’entraînement du véhicule automobile et un actionneur de direction permettant d’orienter de façon adéquate des roues directrices du véhicule.

Un véhicule autonome comprend généralement un mode de conduite autonome de croisière, géré par un système de conduite autonome de croisière, permettant de le guider à des vitesses de croisière, par exemple des vitesses supérieures à 30 km/h, voire supérieures à 50 km/h. Ce mode est utilisé en ville sur les rues principales et hors des villes sur routes ou autoroutes. Le mode de conduite autonome de croisière n’est activé qu’une fois que le véhicule autonome est déjà à une vitesse de croisière. Ainsi, au démarrage ou au décollage du véhicule ou au désaccostage du véhicule (départ depuis la proximité d’un trottoir par exemple) ou à l’accostage du véhicule (stationnement à proximité d’un trottoir par exemple) et plus généralement lors de manoeuvres à basse vitesse, c’est- à-dire à vitesse inférieure à 10 km/h, voire inférieures à 5 km/h, c’est un conducteur ou un téléopérateur qui conduit le véhicule.

Des services de mobilité sur demande sont conçus pour transporter des personnes de porte à porte de sorte à offrir le confort aux passagers de les prendre et les déposer où ils le souhaitent. Toutefois, ces services nécessitent des véhicules autonomes aptes à gérer des manoeuvres automatisées nécessitant des commandes longitudinale et transversale extrêmement précises, tout particulièrement lors de manoeuvres d’accostage ou de désaccostage pour garder le véhicule suffisamment proche du trottoir tout en évitant de blesser les utilisateurs ou des tiers ou d’endommager matériellement le véhicule autonome, d’autres véhicules environnants ou des infrastructures environnantes. Ces manoeuvres sont complexes du fait qu’elles nécessitent des données précises de positionnement longitudinal et latéral à très faible vitesse. Ces exigences ne sont pas remplies par les systèmes de conduite autonome disponibles actuellement. Les systèmes de conduite autonome sont en effet dédiés aux routes extra urbaines et ils peuvent être activés une fois que le véhicule circule. Cependant, lorsque le véhicule est arrêté ou roule à faible vitesse et que le système de conduite autonome est activé, la trajectoire est mal gérée et il existe des risques importants de blessures ou d’endommagement du fait du mouvement du véhicule.

Pour la bonne gestion des manoeuvres à basse vitesse en autonomie, une commande précise à basse vitesse est de la plus grande importance. En effet, durant ces manoeuvres, de faibles rayons de braquage sont requis alors que les données dynamiques et l’état courant du véhicule sont négligés.

Juste après l’activation du mode autonome d’un véhicule circulant à vitesse nulle ou sensiblement nulle, le véhicule peut être bloqué par des circonstances imprévues et obligeant un téléopérateur à prendre le contrôle du véhicule pour résoudre le problème. Cette problématique est due à une estimation (trop) approximative de l’état du véhicule où, par exemple, le cap, la direction des roues ou l’erreur latérale de position peuvent être négligés. Ceci conduit au calcul d’une trajectoire qui peut être inatteignable, par exemple en dehors des capacités du véhicule.

Autrement dit, à partir d’une vitesse nulle ou sensiblement nulle et jusqu’à une vitesse de croisière, un véhicule n’est pas autonome. Il en résulte un besoin de pouvoir faire appel à un conducteur au sein du véhicule, voire à un téléopérateur, en particulier lors de l’arrivée au niveau d’un quai ou trottoir (accostage) pour déposer et/ou prendre des passagers, ou lors du départ depuis un quai ou trottoir (désaccostage), ou encore pour réaliser des manoeuvres complexes.

Le document US9645577 présente un système de guidage conçu pour guider de manière autonome le véhicule dans un environnement contraint. Le système génère différentes solutions de trajectoires spatiotemporelles comme des stratégies de déplacement différentes, de sorte que le véhicule choisisse celle qui apparaît optimale. Une fois que la stratégie est déterminée, les commandes nécessaires pour la suivre sont envoyées aux actionneurs du véhicule. Un inconvénient de cette solution est que, à faible vitesse, elle peut choisir une trajectoire irréalisable compte tenu de l’état courant de certains actionneurs.

Présentation de l'invention

Le but de l’invention est de fournir un procédé de conduite autonome remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les procédés de conduite connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un véhicule autonome capable de gérer en autonomie des manoeuvres complexes effectuées à faible vitesse de déplacement du véhicule.

Résumé de l'invention

Pour atteindre cet objectif, l’invention porte sur un procédé de conduite autonome de manoeuvre d’un véhicule automobile, notamment un procédé de conduite autonome de manoeuvre à vitesse basse ou nulle d’un véhicule automobile, comprenant une étape de modification de l’orientation des roues directrices du véhicule alors que la vitesse du véhicule est nulle ou sensiblement nulle ou inférieure ou égale à un seuil, notamment un seuil égal à 1 km/h. L’étape de modification de l’orientation des roues directrices du véhicule peut être mise en oeuvre :

- juste après une étape d’activation d’un mode de conduite autonome, et/ou

- avant une étape d’entraînement ou de déplacement du véhicule en mode autonome selon une trajectoire de manoeuvre.

L’invention porte encore sur un procédé de conduite autonome d’un véhicule automobile comprenant :

- un mode de conduite autonome de manoeuvre comprenant la mise en oeuvre du procédé tel que défini précédemment, et

- un mode de conduite autonome de croisière selon une trajectoire de croisière, les deux modes de conduite autonomes étant exclusifs.

Les logiques de fonctionnement du mode de conduite autonome de manoeuvre et du mode de conduite autonome de croisière peuvent être différentes ; et/ou l’entraînement ou le déplacement du véhicule en mode de conduite autonome de manoeuvre peut être réalisé à une vitesse inférieure à 10 km/h, voire inférieure à 5 km/h.

Le procédé peut comprendre :

- une étape de définition d’une trajectoire de croisière de référence, et

- une étape de définition, notamment une étape de définition itérative et/ou par simulation, de la trajectoire de manoeuvre, en particulier pour rejoindre la trajectoire de croisière de référence depuis une position initiale du véhicule.

Le procédé peut comprendre une étape de validation de la trajectoire de manoeuvre vis-à-vis :

- des capacités physiques de manoeuvre du véhicule, et/ou

- de la sécurité des biens et/ou des personnes dans le véhicule et/ou au voisinage du véhicule. Le procédé peut comprendre :

- une étape de détermination ou de mesure de la position courante du véhicule, en particulier la localisation courante et/ou le cap courant, - une étape de comparaison de la position courante du véhicule et des positions composant la trajectoire de référence,

- une étape de basculement automatique du mode de conduite autonome de manoeuvre au mode de conduite autonome de croisière, lorsque la position courante du véhicule correspond ou est considérée comme correspondante à une des positions composant la trajectoire de référence.

L’invention porte encore sur un système de conduite autonome d’un véhicule automobile, le système comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé tel que défini précédemment, notamment des éléments matériels et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment, et/ou sur un système comprenant des moyens de mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment. L’invention porte encore sur un véhicule automobile, le véhicule comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé tel que défini précédemment, notamment des éléments matériels et/ou logiciels conçus pour mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment, et/ou sur un véhicule comprenant des moyens de mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.

L’invention porte encore sur un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par une unité de commande électronique pour mettre en oeuvre les étapes du procédé de conduite autonome tel que défini précédemment lorsque ledit programme fonctionne sur une unité de commande électronique ou sur un produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur et/ou exécutable par un ordinateur, comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par l’ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.

L’invention porte encore sur un support d’enregistrement de données, lisible par une unité de commande électronique, sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en oeuvre du procédé tel que défini précédemment ou sur un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.

L’invention porte encore sur un signal d'un support de données portant le produit programme d'ordinateur tel que défini précédemment.

Présentation des figures

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique d’un mode de réalisation d’un véhicule autonome.

[Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique partielle d’un mode de réalisation d’un système de conduite autonome du véhicule autonome. [Fig. 3] La figure 3 est une autre vue schématique partielle du mode de réalisation du système de conduite autonome du véhicule autonome.

[Fig. 4] La figure 4 est une vue de dessus illustrant une trajectoire d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et une trajectoire d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.

[Fig. 5a] La figure 5a est un graphique illustrant l’angle d’un volant d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et l’angle d’un volant d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.

[Fig. 5b] La figure 5b est un graphique illustrant la vitesse d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et la vitesse d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.

[Fig. 5c] La figure 5c est un graphique illustrant l’erreur latérale d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et l’erreur latérale d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.

[Fig. 5d] La figure 5d est un graphique illustrant l’erreur de cap d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un rond-point et l’erreur de cap d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.

[Fig. 6] La figure 6 est une vue de dessus illustrant une trajectoire d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et une trajectoire d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.

[Fig. 7a] La figure 7a est un graphique illustrant l’angle d’un volant d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et l’angle d’un volant d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte. [Fig. 7b] La figure 7b est un graphique illustrant la vitesse d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et la vitesse d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.

[Fig. 7c] La figure 7c est un graphique illustrant l’erreur latérale d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et l’erreur latérale d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.

[Fig. 7d] La figure 7d est un graphique illustrant l’erreur de cap d’un véhicule autonome équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le contexte d’un virage et l’erreur de cap d’un véhicule autonome non équipé du mode de réalisation du système de conduite autonome dans le même contexte.

[Fig. 8] La figure 8 est une illustration d’un exemple d’interface homme- machine du mode de réalisation du système de conduite autonome.

[Fig. 9] La figure 9 est un organigramme fonctionnel d’un mode d’exécution d’un procédé de conduite autonome.

Description détaillée

La figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation d’un véhicule 300, en particulier un véhicule automobile. Le véhicule 300 peut être par exemple un véhicule particulier, un véhicule utilitaire, un camion ou un bus.

Le véhicule 300 comprend un système de conduite autonome 200. Le système de conduite autonome permet de gérer un mode de conduite autonome de manoeuvre. Ce mode de conduite autonome de manoeuvre permet de gérer le déplacement autonome du véhicule automobile à basse vitesse, notamment lors de manoeuvres complexes comme des manoeuvres d’accostage ou des manoeuvres de désaccostage. Avantageusement, le système de conduite autonome permet également de gérer un deuxième mode de conduite autonome : un mode de conduite autonome de croisière. Ce mode de conduite autonome de croisière permet de gérer le déplacement autonome du véhicule automobile à haute vitesse, notamment lors de déplacements extra-urbain sur route ou autoroute ou sur des axes de circulation principaux en milieu urbain.

Le système de conduite autonome 200 comprend :

- un calculateur 100,

- un ensemble d’actionneurs 220,

- un ensemble d’éléments fournissant des informations d’état et d’environnement du véhicule 10, 11 , 12, 13, 14, 15.

Avantageusement, le système de conduite autonome 200 peut aussi comprendre une interface homme machine 210. Par exemple, l’interface homme machine permet d’informer un utilisateur, un passager ou un opérateur à distance de la faisabilité d’une manoeuvre en autonomie et/ou de la manière selon laquelle sont corrigées les commandes des actionneurs du véhicule pour ajuster la trajectoire.

L’ensemble d’actionneurs comprend notamment un actionneur de direction 221 ou actionneur d’orientation des roues directrices du véhicule 300 et un moteur d’entraînement 222 du véhicule 300. Le moteur d’entraînement du véhicule peut être du type thermique ou du type hybride ou du type électrique.

L’ensemble d’éléments fournissant des informations d’état et d’environnement du véhicule 220 peut comprendre un ou plusieurs des éléments suivants :

- un capteur de voie de circulation 10,

- un capteur d’obstacle 11 ,

- un capteur 12 de direction ou d’orientation des roues directrices, - un capteur de vitesse 13 du véhicule,

- un capteur de position 14 du véhicule,

- un module de fourniture 15 d’une trajectoire de référence.

Un ou plusieurs des capteurs peuvent être remplacés par un élément fournissant une information équivalente, par exemple remplacés par un estimateur.

Le capteur de position 14 ou un estimateur de position fournit avantageusement une information de localisation du véhicule, comme des coordonnées GPS, et une information d’orientation du véhicule ou de cap du véhicule, comme par exemple l’orientation de l’axe longitudinal du véhicule.

Le calculateur 100 utilise donc comme entrées principales :

- les informations venant de capteurs embarqués dans le véhicule (telle que la vitesse courante et l’angle courant du volant ou l’angle courant d’orientation des roues directrices), et/ou

- l’information venant d’une caméra ou d’autres dispositifs aptes à détecter les lignes de voies de circulation, et/ou

- les informations venant de tout système de perception comprenant une caméra, un radar, un dispositif ultrason, un dispositif lidar ou une combinaison de ceux-ci pour détecter tout obstacle à courte distance, et/ou

- les informations venant d’un système de positionnement du véhicule apte à fournir la position du véhicule actuelle et le cap et une trajectoire de référence donnée telle qu’une série de points que le véhicule doit suivre.

Toutes ces informations permettent de calculer :

- Une aire de conduite disponible. Cette aire représente la limite que le véhicule ne doit pas dépasser en débutant la manoeuvre en autonomie. Si le véhicule est en dehors de cette aire, cela veut dire qu’une collision peut se produire. Cette information peut être fournie par la fusion entre le détecteur ou capteur de voie 10 et le détecteur ou capteur d’obstacle 11 . Cette information peut être utilisée par la suite dans un module de validation du décollage 1 ou démarrage (voir plus bas) pour autoriser ou stopper la manoeuvre.

- Un état courant du véhicule. Cet état courant inclut l’orientation courante des roues directrices, par exemple via une mesure de l’angle courant du volant de direction. Non seulement le cap courant du véhicule, mais également l’orientation des roues des roues directrices, jouent un rôle clé pour augmenter la manoeuvrabilité du véhicule.

- Une trajectoire de référence. Cette trajectoire de référence est par exemple fournie par un module de prévision du trajet de conduite autonome ou par un téléopérateur dans le cas où le véhicule est dans un mode d’assistance du fait d’un environnement inconnu.

Le calculateur 100 comprend :

- un module de validation du décollage 1 ou démarrage permettant de déterminer la faisabilité d’une manoeuvre en mode autonome de manoeuvre et/ou de déterminer si un démarrage ou décollage du véhicule peut être exécuté en autonomie avec des conditions de sécurité suffisantes,

- un module de simulation de commandes 2 permettant de simuler des commandes de pilotages d’actionneurs du véhicule, en particulier une commande de pilotage du moteur d’entraînement du véhicule et une commande de pilotage de l’actionneur d’orientation des roues directrices du véhicule,

- un module de suivi de trajectoire 3 permettant de corriger les commandes de pilotage des actionneurs, en particulier lors de l’exécution de la manoeuvre en mode autonome de manoeuvre.

Comme illustré sur la figure 2, un mode de réalisation du module de simulation de commandes 2 comprend :

- un module 4 de modélisation du véhicule, - un module 5 de modélisation des commandes, et

- un module 6 de modélisation de la direction.

Comme illustré sur la figure 3, un mode de réalisation du module de suivi de trajectoire 3 comprend :

- un régulateur de commande 30,

- un module 37 de correction de la commande de direction initiale,

- un module 38 de correction de position, et

- un module 39 de mode de conduite autonome de croisière.

Le module de suivi de trajectoire 3 et plus précisément le régulateur de commande 30 est attaqué en entrée par les signaux et/ou informations qui suivent :

- une information 31 de validation du décollage ou démarrage,

- une information 32 de modèle de commande de direction,

- une information 33 courante d’angle d’orientation des roues directrices du véhicule,

- une information 34 d’erreur du modèle de commande de direction,

- une information 35 d’erreur de position latérale du véhicule,

- une information 36 d’erreur d’orientation ou de cap du véhicule.

Le véhicule automobile, en particulier le système de conduite autonome et/ou le calculateur, comprennent les moyens matériels et/ou logiciels aptes ou configurés pour mettre en oeuvre le procédé objet de l’invention.

Les moyens matériels et/ou logiciels peuvent comprendre des modules logiciels.

Un mode d’exécution d’un procédé de conduite autonome est décrit ci- après en référence à la figure 9. Ce mode d’exécution peut également être vu comme un mode d’exécution d’un procédé de fonctionnement du véhicule ou du système de conduite autonome. Ce mode d’exécution est ici décrit en détail comme un mode d’exécution d’un procédé de fonctionnement du système de conduite autonome

On suppose le véhicule initialement à l’arrêt après qu’un ou plusieurs passagers ont rejoint le véhicule et sont montés à bord afin d’être conduit par le véhicule vers une destination de leur choix. On suppose également que le véhicule se trouve dans un environnement présentant des obstacles et nécessitant donc une manoeuvre complexe pour son démarrage ou décollage ou désaccostage.

On suppose également que le véhicule ou le système de conduite autonome dispose d’une une trajectoire de référence ou a calculé une trajectoire de référence. La trajectoire de référence est une trajectoire permettant d’aller d’un point de départ à un point d’arrivée en suivant les axes de voies de circulation ou sensiblement. Ainsi, lorsqu’un véhicule suit une trajectoire de référence, il est centré ou sensiblement centré sur la voie de circulation. Une telle trajectoire est incompatible avec un état de véhicule stationné à proximité d’un trottoir, dans une cour intérieure ou dans un parking, c’est-à-dire que, dans ces situations, la position du véhicule (localisation et cap) ne correspond à aucune des positions définies par la trajectoire de référence.

Dans une première phase 110, le système de conduite autonome fonctionne dans un mode de conduite autonome de manoeuvre et simule l’état du véhicule, des commandes des actionneurs du véhicule et une trajectoire de manoeuvre.

La trajectoire de manoeuvre est une trajectoire du véhicule permettant au véhicule de rejoindre la trajectoire de référence depuis son état initial, comme par exemple un état de stationnement à proximité d’un trottoir, dans une cour intérieure ou dans un parking. Comme illustré sur les figures 1 et 2, différentes informations sont fournies au module de simulation de commandes 2. Ceci permet la création d’un modèle virtuel de véhicule correspondant à l’état courant du véhicule. Le modèle de véhicule est créé avec la même position que le véhicule réel, mais on affecte, au modèle de véhicule, une vitesse minimale permettant de calculer des commandes des actionneurs, notamment une commande d’actionneur d’orientation des roues directrices, pour suivre la trajectoire de référence. Dans ce modèle de véhicule, on corrige constamment l’orientation des roues directrices (et donc la position du volant de direction) jusqu’au moment où le module de suivi de trajectoire 3 indique que des commandes déterminées de pilotage des actionneurs permettent de démarrer correctement la manoeuvre ou qu’une commande d’actionneur a atteint une limite physique du véhicule (par exemple une valeur d’angle de volant maximum à droite ou à gauche).

Des étapes d’un mode d’exécution de cette première phase 110 sont décrites de manière plus détaillée ci-après.

Dans une première étape, le module 2 de simulation de commandes des actionneurs, en particulier le module 4 de modélisation du véhicule, reçoit en entrée tout ou partie des informations suivantes :

- Une information courante d’orientation des roues directrices (capteur 12). Cette information permet de simuler une trajectoire du véhicule en l’absence de correction de l’orientation courante des roues directrices par le système de conduite autonome.

- Une information de vitesse du véhicule (capteur 13). Cette information peut provenir de capteurs embarqués pour confirmer que le véhicule est totalement ou sensiblement arrêté. Par exemple, le mode de conduite autonome de manoeuvre est désactivé quand le véhicule roule à une vitesse de croisière. Dans ce cas, un mode de conduite autonome de croisière peut être activé, ce mode de conduite autonome de croisière permettant de gérer les erreurs par rapport à la trajectoire de référence. - Une information de position du véhicule qui peut être fournie aussi bien au niveau local (par exemple grâce à une caméra) qu’au niveau global (par exemple basé sur un GPS) (capteur 14). Cela permet de connaître la position courante du véhicule et son cap. Ces informations sont bien entendu liées à l’orientation des roues directrices du véhicule.

- La trajectoire de référence déjà évoquée plus haut provenant du module de fourniture 15 de cette trajectoire de référence. Ce module peut faire partie du système permettant de mettre en oeuvre le mode de conduite autonome de croisière qui utilise cette trajectoire de référence. Alternativement, cette trajectoire de référence peut être transmise par un téléopérateur en cas d’assistance du véhicule.

Dans une deuxième étape, on utilise la trajectoire de référence pour modéliser virtuellement le véhicule à l’aide du module 4 de modélisation du véhicule en dotant le véhicule d’une vitesse minimale mais sans faire évoluer virtuellement la position du véhicule. Cela signifie que le véhicule virtuel modélisé est toujours dans la même position virtuelle (par exemple valeurs de longitude, de latitude et de cap identiques).

Dans une troisième étape, le module 5 de modélisation des commandes corrige l’erreur d’orientation des roues directrices existant entre l’orientation courante des roues directrices et l’orientation nécessaire pour suivre la trajectoire de référence. En conséquence, le module 5 de modélisation des commandes génère une commande de pilotage d’actionneur d’orientation des roues directrices du véhicule.

Dans une quatrième étape, cette commande générée à la troisième étape est fournie au module 6 de modélisation de la direction qui permet, sur cette base de générer une évolution future de la position du véhicule virtuel pour vérifier les valeurs futures des positions (longitude, latitude et cap) du véhicule vis-à-vis des limites de l’aire de conduite disponible au voisinage du véhicule. Il est alors vérifié si la dernière commande générée entraîne une orientation virtuelle des roues directrices permettant d’atteindre un point souhaité sur la trajectoire de référence ou si la commande générée va au-delà de la capacité physique du véhicule en termes d’angle d’orientation des roues du véhicule. Si tel n’est pas le cas, on boucle sur la troisième étape et les troisième et quatrième étapes sont réitérées jusqu’à ce que :

- premier cas : la dernière commande générée entraîne une orientation virtuelle des roues directrices permettant d’atteindre un point souhaité sur la trajectoire de référence, ou

- deuxième cas : la commande générée va au-delà de la capacité physique du véhicule en termes d’angle d’orientation des roues du véhicule.

Ainsi, le procédé comprend une étape de validation de la trajectoire de manoeuvre vis-à-vis des capacités physiques de manoeuvre du véhicule.

Dans le premier cas, on passe à une deuxième phase 120. La dernière valeur de commande de l’actionneur d’orientation des roues du véhicule est retenue.

Dans le deuxième cas, le système de conduite autonome n’a pas trouvé de commande d’actionneur permettant d’effectuer la manoeuvre. En conséquence, le système de conduite autonome en informe un utilisateur du véhicule ou un téléopérateur. Cette information est par exemple effectuée via l’interface homme-machine 210.

Ainsi, dans cette première phase, le procédé comprend :

- une étape de définition ou réception de la trajectoire de croisière de référence, et

- une étape de définition, notamment une étape de définition itérative et/ou par simulation, de la trajectoire de manoeuvre, en particulier pour rejoindre la trajectoire de croisière de référence depuis une position initiale du véhicule. Dans la deuxième phase 120, le système de conduite autonome teste si la manoeuvre complexe est réalisable en mode autonome ou si la manoeuvre peut être réalisée avec un niveau de sécurité suffisant pour les personnes et les biens se trouvant dans le véhicule et dans l’environnement extérieur à proximité du véhicule. Si tel est le cas, le système de conduite autonome met en oeuvre une phase 130. Si tel n’est pas le cas, le système de conduite autonome met en oeuvre une phase 140. Ainsi, dans cette deuxième phase 120, le système de conduite autonome évalue le véhicule et les commandes des actionneurs déterminées précédemment (par le module 2 de simulation de commandes) pour générer la trajectoire virtuelle que le véhicule doit couvrir. La trajectoire virtuelle est vérifiée par le module 1 de validation du décollage ou démarrage pour garantir un démarrage en sécurité (par exemple les positions futures prévues du véhicule seront à l’intérieur de l’aire de conduite). Pour ce faire, une vitesse de véhicule est utilisée pour simuler l’évolution future de la position du véhicule virtuel au cours de la manoeuvre. Cette vitesse peut être paramétrée. Elle est par exemple fixée à 2 m/s.

Avantageusement, le système de conduite autonome peut commander que certaines des itérations ou toutes les itérations (jusqu’à trouver ou non une manoeuvre réalisable) soient affichées et/ou illustrées sur l’interface homme-machine. De préférence, le système de conduite autonome peut commander que soit affiché, sur l’interface homme-machine, une information de performance du système de conduite autonome, par exemple un affichage simultané de la dernière trajectoire virtuelle retenue et de la trajectoire de référence fournie par le module 15 ou un affichage simultané de la dernière orientation initiale calculée des roues directrices du véhicule et de l’orientation courante des roues directrices du véhicule. De préférence, le système de conduite autonome peut commander que soit affiché, sur l’interface homme-machine :

- un indicateur de démarrage en sécurité pour indiquer qu’un pilotage d’actionneur pour effectuer en autonomie une manoeuvre sure ou sans collision a été trouvée, et/ou

- un indicateur d’avertissement du démarrage d’un trajet en autonomie, et/ou

- un indicateur d’aide signalant à un utilisateur et/ou à un téléopérateur qu’une intervention manuelle / externe est utile.

Ainsi, le procédé comprend une étape de validation de la trajectoire de manoeuvre vis-à-vis de la sécurité des biens et/ou des personnes dans le véhicule et/ou au voisinage du véhicule.

Dans la phase 130, le système de conduite autonome génère et exécute les commandes réelles de pilotage des actionneurs du véhicule de sorte à exécuter la manoeuvre complexe. Quand un indicateur de validation signale qu’une manoeuvre de démarrage en sécurité est possible, le système de conduite autonome active le module 3 de suivi de trajectoire. Ce module reçoit les commandes virtuelles déterminées par le module 2 de simulation de commandes et permettant d’exécuter la manoeuvre selon la trajectoire virtuelle déterminée. L’indicateur de validation met ainsi fin aux itérations de calcul du module 2 de simulation de commandes des actionneurs du véhicule en prenant les dernières valeurs simulées de commande des actionneurs. Puis, une procédure en trois étapes est mise en oeuvre par le module 3 de suivi de trajectoire :

- Les dernières commandes simulées des actionneurs (en particulier la dernière commande simulée de l’actionneur d’orientation des roues directrices) sont considérées comme les commandes initiales qui sont appliquées aux actionneurs lors du début de l’exécution de la manoeuvre. Toutefois, ces commandes sont appliquées véhicule à l’arrêt, c’est-à-dire à vitesse nulle. Le système de conduite autonome définit ici valeur de braquage initiale ou la valeur d’orientation initiale des roues directrices que le véhicule doit avoir tout en gardant une vitesse nulle. Cette étape minimise la différence entre la commande virtuelle de braquage des roues directrices et le braquage réel des roues directrices lorsqu’on débute la mise en oeuvre de la manoeuvre. Quand cette différence est en-dessous d’un seuil donné, le système de conduite autonome peut exécuter la manoeuvre et le véhicule peut démarrer son trajet en autonomie. Cette phase est importante puisqu’elle permet de corriger des défauts d’alignement (par exemple un véhicule avec une erreur de position latérale et/ou une erreur de cap significative par rapport à la trajectoire virtuelle, et/ou une erreur d’orientation des roues directrices) avant déplacement du véhicule, permettant de démarrer la manoeuvre dans la bonne direction.

- Une vitesse minimale (par exemple 1 km/h, voire 10 km/h) est fixée pour que le véhicule corrige délicatement les éventuels défauts d’alignement.

- Des seuils d’erreurs angulaire et/ou latérale sont déterminés et fournis pour définir le moment où l’on considère que le véhicule a maintenant correctement corrigé sa position initiale et qu’il est dans une situation où un mode de conduite autonome de croisière peut alors être activé.

Une telle procédure est bien acceptée par les utilisateurs et ne les surprend pas.

Des étapes (déjà évoquées précédemment) d’un mode d’exécution de cette troisième phase 130 sont décrites de manière plus détaillée ci-après.

Dans une première étape, le module de suivi de trajectoire 3, en particulier le régulateur de commande 30, reçoit en entrée tout ou partie des informations suivantes :

- une information 31 de validation du décollage ou démarrage. Cette information indique qu’un démarrage en sécurité est possible. Il indique que la manoeuvre est possible en autonomie et en sécurité.

- une information 32 de modèle de commande de direction. Cette information contient la dernière commande d’actionneur d’orientation des roues directrices du véhicule, calculée lors de la dernière itération de la troisième étape de la première phase 110. - une information 33 courante d’angle d’orientation des roues directrices du véhicule.

- une information 34 d’erreur du modèle de commande de direction. Cette information contient la différence entre l’orientation courante des roues directrices du véhicule et l’orientation des roues directrices du véhicule virtuel.

- une information 35 d’erreur de position latérale du véhicule. Cette information contient une valeur de distance séparant la trajectoire de référence du centre de gravité du véhicule.

- une information 36 d’erreur d’orientation ou de cap du véhicule. Cette information contient une valeur d’angle existant entre l’axe longitudinal du véhicule et la tangente à la trajectoire de référence.

Toutes ces entrées permettent au régulateur 30 d’activer les différentes actions de commande selon l’état du véhicule.

Ainsi, dans la première étape de la troisième phase 130, le module 37 de correction de la commande de direction initiale a pour but de minimiser la valeur d’erreur 34 du modèle de commande de direction. Il impose une vitesse de véhicule nulle ou sensiblement nulle tant que l’orientation des roues directrices du véhicule sont corrigées afin d’atteindre l’orientation déterminée en fin de première phase. Le procédé comprend donc une étape de modification de l’orientation des roues directrices du véhicule alors que la vitesse du véhicule est :

- nulle, ou

- sensiblement nulle, ou

- inférieure ou égale à un seuil, notamment un seuil égal à 1 km/h.

Cette étape de modification de l’orientation des roues directrices du véhicule est mise en oeuvre :

- juste après l’activation du mode de conduite autonome, et/ou - avant un entraînement ou un déplacement du véhicule en mode autonome selon une trajectoire de manoeuvre.

Avantageusement, une fois que la valeur de l’erreur 34 est sous un seuil prédéterminé, le régulateur 30 désactive le module 37.

Puis, dans la deuxième étape de la troisième phase 130, le régulateur 30 active le module 38 de correction de position. Ce module 38 fixe une vitesse donnée (par exemple 2 m/s et/ou par exemple identique à la vitesse utilisée dans la première phase 110). En conséquence, le véhicule se déplace effectivement entraîné par son moteur d’entraînement afin de corriger les erreurs de position, en particulier afin de corriger l’erreur de cap et l’erreur de position latérale existant par rapport au point de la trajectoire de référence à rejoindre. La manoeuvre est donc exécutée en mode autonome. L’entraînement ou le déplacement du véhicule en mode de conduite autonome de manoeuvre est réalisé de préférence à une vitesse inférieure à 10 km/h, voire inférieure à 5 km/h. Les valeurs d’erreur de position du véhicule sont de préférence constamment mesurées et/ou estimées, puis comparées à leurs seuils respectifs prédéterminés (typiquement 30 cm pour l’erreur de position latérale et 0.1 radian pour l’erreur de cap). Quand toutes les valeurs d’erreur de position sont sous leurs seuils prédéfinis, le régulateur 30 désactive le module 38. La manoeuvre est terminée.

Puis, dans la troisième étape de la troisième phase 130, le régulateur 30 active le module 39 de mode de conduite autonome de croisière.

Le procédé comprend donc :

- une étape de détermination ou de mesure de la position courante du véhicule, en particulier la localisation courante (latitude, longitude) et/ou le cap courant,

- une étape de comparaison de la position courante du véhicule et des positions composant la trajectoire de référence,

- une étape de basculement automatique du mode de conduite autonome de manoeuvre au mode de conduite autonome de croisière, lorsque la position courante du véhicule correspond ou est considérée comme correspondante à une des positions composant la trajectoire de référence.

Ainsi, le procédé de conduite autonome permet le passage automatique et/ou sans action d’un utilisateur d’un mode de conduite autonome de manoeuvre à un mode de conduite autonome de croisière. Le procédé comprend donc :

- un mode de conduite autonome de manoeuvre comprenant notamment la mise en oeuvre de la première étape de la troisième phase 130, et

- un mode de conduite autonome de croisière, les deux modes de conduite autonomes étant exclusifs.

De préférence,

- les logiques de fonctionnement du mode de conduite autonome de manoeuvre et du mode de conduite autonome de croisière sont différentes ; et/ou

- l’entraînement ou le déplacement du véhicule en mode de conduite autonome de manoeuvre est réalisé à une vitesse inférieure à 10 km/h, voire inférieure à 5 km/h, et/ou

- l’entraînement ou le déplacement du véhicule en mode de conduite autonome de croisière est normalement (sauf perturbation, notamment sauf perturbation liée au trafic) réalisé à une vitesse égale ou sensiblement à la vitesse limite autorisée sur la voie de circulation.

Dans une phase 150, le système de conduite autonome teste si le véhicule se trouve sur une trajectoire définie par un mode de conduite autonome de croisière, si tel est le cas le système de conduite autonome sort du mode de conduite autonome de manoeuvre et bascule automatiquement dans ce mode de conduite autonome de croisière. Dans la phase 140, le système de conduite autonome n’a pas trouvé de commande d’actionneur permettant d’effectuer la manoeuvre avec des critères suffisants. En conséquence, le système de conduite autonome en informe l’utilisateur du véhicule ou un opérateur. Cette information est par exemple effectuée via l’interface homme-machine. Le pilotage des actionneurs du véhicule est alors effectué par l’utilisateur du véhicule ou par l’opérateur, notamment un téléopérateur, pour réaliser la manoeuvre.

Dans une phase 160, une fois la manoeuvre effectuée et le véhicule se trouvant en mouvement, le mode de conduite autonome de croisière peut être activé. Ce mode de conduite autonome de croisière est activé par une action de l’utilisateur ou de l’opérateur.

Ainsi, le système de conduite autonome est capable de reconnaître et prendre en compte des désalignements entre la position du véhicule, l’état d’un actionneur et la trajectoire souhaitée avant de débuter toute exécution de manoeuvre. Le système de conduite autonome commande et modifie la réponse du véhicule (si besoin) quand le mode autonome de manoeuvre est engagé et/ou la vitesse est faible de sorte à détecter et corriger les situations dangereuses quand le véhicule démarre alors que son état n’est pas cohérent avec la trajectoire. Le système de conduite autonome surveille en continu l’état du véhicule et le compare à une trajectoire de référence pour déterminer sa faisabilité, en modifiant en conséquence les commandes de pilotage des actionneurs pour améliorer le suivi de la trajectoire et réduire les risques.

Le mode de réalisation de système de conduite autonome décrit ci-dessus a été codé et intégré à un véhicule de la titulaire (ZOE ® robot taxi) et des essais ont permis de fournir les résultats suivants. Le système a été testé sur piste dans des états initiaux différents et des orientations différentes du véhicule. Les résultats ont été comparés à ceux obtenu avec le même véhicule sans mise en oeuvre de l’invention. Ces résultats montrent une amélioration importante des capacités d’autonomie du véhicule.

La figure 4 montre une première situation dans laquelle la situation initiale du véhicule par rapport à la trajectoire de référence est caractérisée par une faible erreur d’alignement sur la voie utilisée (voie de droite) et le volant est complètement tourné à droite près de l’entrée d’un rond-point. Les trajectoires recherchées TR1 et les limites L1 de la route sont représentées respectivement. Les durées sont indiquées à partir de zéro (point de départ) jusqu’à 25 secondes en suivant la même représentation. Une courbe B représente la trajectoire du véhicule obtenue avec le mode de conduite autonome sans l’invention proposée alors qu’une courbe A représente la trajectoire du véhicule obtenue avec le mode de conduite autonome muni du système de conduite autonome de manoeuvre décrit précédemment.

On constate que la courbe B sort immédiatement de la voie. La trajectoire demeure un long moment hors de la voie avant de revenir suivre la trajectoire de référence recherchée (pour exécuter un demi-tour dans le rond-point). Au contraire, la courbe A demeure dans la voie. En effet, avec la solution selon l’invention, on oriente d’abord les roues directrices du véhicule automobile, avant de déplacer le véhicule automobile. Ceci permet au véhicule d’entrer correctement dans le rond-point à partir de la même configuration initiale.

Il est important de noter que les bonnes capacités de stabilité du système de conduite autonome n’entraînent jamais le véhicule dans des états instables. Les erreurs de cap et de position latérale significatives sont dues au fait d’une initialisation du mode de conduite autonome qui se fait dans un état non optimal du véhicule et avec des données d’actionneurs associées.

Les figures 5a, 5b, 5c et 5d montrent les performances du véhicule lors des deux tests décrits précédemment.

La figure 5a montre les évolutions de l’angle du volant à partir d’une valeur initiale de - 430 degrés au cours des deux tests. On remarque que l’angle du volant A1 converge rapidement vers des valeurs non saturées (autour de la 7 ^e seconde) alors que le véhicule est toujours arrêté et seul le volant est en mouvement. Au contraire, on remarque que sans le système selon l’invention (courbe B1), le véhicule nécessite davantage de correction du volant pour atteindre une commande propre et suivre précisément la trajectoire de référence.

La figure 5b montre les évolutions de la vitesse lors des deux tests. Le signal de vitesse B2 est non nul avant même que le régulateur commence à modifier l’angle du volant, en suivant la vitesse donnée par le système de navigation. Selon la courbe A2, avec le système selon l’invention, on attend que le volant ait atteint un angle correct avant de démarrer, ce qui signifie qu’il suit le procédé décrit précédemment, en activant d’abord le module 37 de correction de la commande de direction initiale et ensuite en vérifiant les conditions pour activer les autres modules. Dans le cas présent, la vitesse de navigation est dépassée directement (le module de correction de position 38 est négligé) à partir du moment où les conditions pour activer le module de mode de conduite autonome de croisière 39 sont obtenues (par exemple l’erreur latérale est inférieure à 0.3 m et l’erreur de cap ou orientation est inférieure à 5 degrés).

La figure 5c montre les évolutions de l’erreur latérale au cours des deux tests. Avec la mise en oeuvre de l’invention, le véhicule (courbe A3) atteint moins de 0.25 m d’erreur latérale même dans des contextes difficiles tels que des rond-point, alors que, sans l’invention, le véhicule (courbe B3) dépasse une erreur latérale de 2.8 m par rapport à la chaussée. Des résultats similaires sont montrés sur la figure 5d concernant l’erreur de cap dans lesquels avec l’invention proposée (courbe A4) le véhicule conserve une erreur de cap inférieure à 0.2 radian, ce qui n’est pas le cas sans l’invention proposée (courbe B4).

Le second essai a été obtenu dans un contexte de virage. Les conditions de départ du véhicule pour les deux tests sont les mêmes, avec une erreur de cap d’environ 40 degrés par rapport à la trajectoire de référence recherchée et un angle de volant complètement à gauche (autour de 480 degrés). La figure 6 montre la trajectoire que le véhicule utilise dans les deux cas (trajectoire C pour le véhicule équipé du système de conduite autonome décrit précédemment et trajectoire D pour le véhicule non équipé de l’invention), les limites L2 des voies de circulation et les trajectoires de référence recherchées TR2 sur chaque voie.

Dans ce cas, bien que les deux trajectoires soient représentées, seule la trajectoire C peut être réalisée sans dépasser les limites (notamment en occupant la voie opposée de circulation). La trajectoire C est exécutée par le véhicule équipé pour mettre en oeuvre l’invention. Ici, la trajectoire C converge rapidement vers la trajectoire de référence recherchée, sans chevaucher la voie opposée en amenant le véhicule à un comportement normal au bout de 11 secondes environ. Au contraire, la trajectoire D représente un véhicule qui ne met pas en oeuvre l’invention et qui se stabilise au bout d’environ 15 secondes après le démarrage et après avoir chevauché clairement l’autre voie, autrement dit en sortant des limites fixées.

Les figures 7a, 7b, 7c et 7d représentent les performances du véhicule lors des deux tests décrits précédemment. La figure 7a montre les évolutions de l’angle du volant à partir d’une valeur initiale au cours des deux tests. Il est clair que le véhicule mettant en oeuvre l’invention et suivant la courbe C1 converge plus rapidement vers un comportement non saturé que le véhicule ne mettant pas en oeuvre l’invention et suivant la courbe D1 .

La figure 7b montre les évolutions de la vitesse au cours des deux tests. La courbe C2 de la vitesse du véhicule mettant en oeuvre l’invention suit les commandes données par le module de suivi de trajectoire 3, soit, en premier lieu, une vitesse nulle pour converger vers un angle de volant correct, puis, en second lieu, une vitesse de 2 m/s est appliquée et enfin, en troisième lieu, le mode de conduite autonome de croisière 39 est activé si les erreurs d’orientation et de position latérale sont inférieures à des seuils prédéfinis. Au contraire, la courbe de vitesse D2 augmente immédiatement jusqu’à 2m/s. Ceci ne laisse pas de temps au véhicule pour lui permettre de converger vers un état stable.

La figure 7c montre les évolutions des erreurs de position latérale au cours des deux tests. Selon la courbe C3 relative au véhicule mettant en oeuvre l’invention, l’erreur initiale d’un peu moins de 2 m lors de l’initialisation est corrigée, puis l’erreur ne dépasse plus ensuite 0.2 m alors que, selon la courbe D3, relative au véhicule ne mettant pas en oeuvre l’invention l’erreur atteint environ 3 m.

Enfin, la figure 7d montre les évolutions des erreurs de cap au cours des deux tests. Selon la courbe C4 relative au véhicule mettant en oeuvre l’invention, l’erreur initiale converge rapidement alors que, selon la courbe D4, relative au véhicule ne mettant pas en oeuvre l’invention, l’erreur augmente avant de converger plus tard vers un comportement normal du véhicule. Une illustration générale d’un exemple d’interface homme-machine 210 est représenté à la figure 8. L’interface peut informer le passager ou l’opérateur à distance au sujet des faisabilités de trajectoires de manoeuvre et de la réponse du véhicule avec correction pour s’adapter à la trajectoire donnée.

Sur l’interface 210, la trajectoire que le véhicule va suivre avec la position initiale et l’angle du volant initial (trajectoire A’ représentée sur une carte avec la trajectoire recherchée TR’ et l’aire de conduite) est comparée à la trajectoire B’ que le véhicule suivrait sans mettre oeuvre l’invention. Comme on peut le voir, le véhicule virtuel corrige l’orientation des roues directrices du véhicule puis le déplacement du véhicule est effectué. La position angulaire du volant virtuel peut être indiquée sur l’interface 210, de même que la position angulaire courante du volant.

Si la trajectoire vérifiée par le module de validation du démarrage 1 est faisable, une indication 211 , comme un voyant 211 , peut être affichée sur l’interface.

Si la trajectoire vérifiée par le module de validation du démarrage 1 n’est pas faisable, une indication 212, comme un voyant 212, peut être affichée sur l’interface.

Si plusieurs essais sont exécutés sans qu’aucune trajectoire possible ne soit trouvée, une indication 213, comme un voyant 213, peut être affichée sur l’interface.

L’interface permet donc d’indiquer comment le véhicule va gérer une situation de manoeuvre complexe en autonomie.

L’avantage des solutions décrites plus haut est d’augmenter les capacités des véhicules, notamment de type robot taxi. De tels véhicules présentent des difficultés à démarrer dans des zones courbes ou avec une erreur de position latérale ou d’orientation conséquente par rapport à une trajectoire de référence fournie par un système de conduite autonome de croisière. Les solutions décrites plus haut permettent également de gérer une manoeuvre d’accostage, de désaccostage ou de téléopération, ce qui représente une manoeuvre complexes à gérer par un véhicule autonome.