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Title:
MANAGEMENT VIA AN EQUIVALENT SPEED OF AUTONOMOUS DRIVING WITH AT LEAST TWO TARGET OBJECTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/157407
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for autonomously driving a vehicle, known as an ego vehicle (EV), in the presence of at least two target objects, a first target object and a second target object.

Inventors:
VIVET LUC (FR)
Application Number:
PCT/FR2020/050053
Publication Date:
August 06, 2020
Filing Date:
January 15, 2020
Export Citation:
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Assignee:
PSA AUTOMOBILES SA (FR)
International Classes:
B60W30/14; B60W30/165; B60W30/17; B60W40/04; B60W50/00; G06K9/00
Foreign References:
DE102008047499A12010-04-15
DE102014219564A12016-03-31
Other References:
BOVEY B J ET AL: "Target tracking prediction through group correlation analysis", INFORMATION FUSION, 2000. FUSION 2000. PROCEEDINGS OF THE THIRD INTERN ATIONAL CONFERENCE ON JULY 10-13, 2000, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, 10 July 2000 (2000-07-10), pages TUB1/11, XP032457064, ISBN: 978-2-7257-0000-7, DOI: 10.1109/IFIC.2000.862658
BENOIT VANHOLME ET AL: "Highly Automated Driving on Highways Based on Legal Safety", IEEE TRANSACTIONS ON INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, vol. 14, no. 1, 1 March 2013 (2013-03-01), pages 333 - 347, XP011495838, ISSN: 1524-9050, DOI: 10.1109/TITS.2012.2225104
Attorney, Agent or Firm:
FELIERS, Antoine (FR)
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Claims:
Revendications

1. Procédé de conduite autonome d’un véhicule, appelé égo-véhicule (EV), en présence d’au moins deux objets cibles, un premier objet cible un deuxième objet cible, le procédé comportant les étapes de :

- acquisition (10) par au moins un capteur de l’égo-véhicule de données de mouvement du premier objet cible ;

- détermination (12) d’une vitesse du premier objet cible à partir desdites données de mouvement du premier objet cible ;

- acquisition (10) par au moins un capteur de l’égo-véhicule de données de mouvement du deuxième objet cible ;

- détermination (16) d’une vitesse pondérée du deuxième objet cible à partir des données de mouvement du premier objet cible et des données de mouvement du deuxième objet cible, ladite pondération étant fonction d’une vitesse de rapprochement entre le premier objet cible et le deuxième objet cible ;

- détermination (18) du minimum entre la vitesse du premier objet cible et la vitesse pondérée du deuxième objet cible ;

- génération (20) d’une instruction de conduite autonome de l’égo-véhicule à partir dudit minimum.

2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la distance entre le premier objet cible et l’égo-véhicule est inférieure à la distance entre le deuxième objet cible et l’égo-véhicule.

3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le premier objet cible présente une durée avant collision avec l’égo-véhicule inférieure à une durée avant collision entre le deuxième objet cible et l’égo-véhicule.

4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’instruction de conduite autonome comprend une instruction de régulation adaptative de la vitesse de l’égo- véhicule, la régulation adaptative étant configurée pour prendre en compte un objet virtuel évoluant à une vitesse (V_ACC) ayant la valeur dudit minimum.

5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la vitesse de rapprochement entre le premier objet cible et le deuxième objet cible est déterminée à partir des données de mouvement du premier objet cible et des données de mouvement du deuxième objet cible.

6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la vitesse pondérée du deuxième objet cible est déterminée à partir d’une vitesse du deuxième objet cible déterminée à partir de données de mouvement du deuxième objet cible et de la vitesse de rapprochement entre le premier objet cible et le deuxième objet cible.

7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la vitesse pondérée du deuxième objet cible est déterminée à partir d’une formule du type :

[Math. 3] avec SpdEq la vitesse pondérée, V2 la vitesse du deuxième objet cible, X2 une distance entre l’égo-véhicule et le deuxième objet cible, X1 une distance entre l’égo-véhicule et le premier objet cible, lenTar une longueur du premier objet cible, t une durée temporelle relative à un intervalle temporel entre le premier et le deuxième objet cible.

8. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur (2). 9. Dispositif (D) de conduite autonome d’un véhicule, appelé égo-véhicule (EV), en présence d’au moins deux objets cibles, un premier objet cible un deuxième objet cible, le dispositif comportant :

- au moins un capteur (C) configuré pour l’acquisition de données de mouvement du premier objet cible et de données de mouvement du deuxième objet cible ;

- au moins un processeur (2) et au moins une mémoire (1 , 3) agencés pour effectuer les opérations de :

o détermination d’une vitesse du premier objet cible à partir desdites données de mouvement du premier objet cible ;

o détermination d’une vitesse pondérée du deuxième objet cible à partir des données de mouvement du premier objet cible et des données de mouvement du deuxième objet cible, ladite pondération étant fonction d’une vitesse de rapprochement entre le premier objet cible et le deuxième objet cible ;

o détermination du minimum entre la vitesse du premier objet cible et la vitesse pondérée du deuxième objet cible ;

o génération d’une instruction de conduite autonome de l’égo-véhicule à partir dudit minimum.

10. Véhicule (EV) comportant le dispositif selon la revendication 9.

Description:
Description

Titre de l'invention : Gestion via une vitesse équivalente d’une conduite autonome avec au moins deux objets cibles

La présente invention appartient au domaine du véhicule autonome. Elle concerne en particulier un procédé et un dispositif de conduite autonome d’un véhicule, appelé égo- véhicule, pour gérer la situation où deux objets cibles concernent l’égo-véhicule.

Elle est particulièrement avantageuse dans le cas d’un véhicule automobile dont la vitesse est régulée de manière adaptative en suivant les objets cibles.

On entend par « véhicule » tout type de véhicule tel qu’un véhicule automobile, un cyclomoteur, une motocyclette, un robot de stockage dans un entrepôt, etc. On entend par « conduite autonome » d’un « véhicule autonome » tout procédé apte à assister la conduite du véhicule. Le procédé peut ainsi consister à diriger partiellement ou totalement le véhicule ou à apporter tout type d’aide à une personne physique conduisant le véhicule. Le procédé couvre ainsi toute conduite autonome, du niveau 0 au niveau 5 dans le barème de l’OICA, pour Organisation International des Constructeurs Automobiles.

Dans la suite, le terme d’ « égo-véhicule » est utilisé pour désigner le véhicule dont la conduite autonome est déterminé.

On entend par « route » tout moyen de communication impliquant un déplacement physique d’un véhicule. Une route nationale, départementale, locale, européenne, internationale, une autoroute nationale, européenne, internationale, un chemin forestier, un parcours pour dispositifs autonomes de rangement d’un entrepôt de stockage, etc. sont des exemples de routes.

La route comprend au moins une chaussée. On entend par « chaussée » tout moyen physique apte à supporter le déplacement d’un véhicule. Une autoroute comprend typiquement deux chaussées séparées par un terre-plein central. La chaussée comprend au moins une voie. On entend par « voie » toute portion de chaussée affectée à une file de véhicule. Une chaussée d’une autoroute comprend typiquement au moins deux voies de circulation. Une voie d’insertion sur l’autoroute, une voie unique dans un tunnel, une voie de circulation à sens unique située dans une ville, etc. sont des exemples de voies.

Une voie peut être délimitée par des marquages au sol mais elle peut également correspondre à une trajectoire sur la chaussée empruntée par les véhicules circulant sur la chaussée. Une telle voie peut être appelée « voie virtuelle » car cette voie n’est pas délimitée par des marquages physiques mais est générée à partir de trajectoires passées empruntées par les véhicules circulant sur la chaussée.

Les véhicules sont fréquemment équipés de régulateurs de vitesse adaptatif. Un régulateur de vitesse adaptatif fonctionne en régulant la vitesse de l’égo-véhicule en fonction, notamment, de la vitesse d’un objet cible (principalement un véhicule cible) précédant l’égo-véhicule dans sa voie.

Un régulateur de vitesse adaptatif est aussi connu sous le nom d’ACC, pour Adaptative Cruise Control en anglais, la traduction française étant régulateur de vitesse adaptatif.

La sélection d’un objet cible pour la conduite autonome, par exemple pour la régulation de vitesse adaptative, est cruciale. Dans la pratique, les situations où plus d’un objet cible est détecté par l’égo-véhicule sont courantes.

Par exemple, lorsque l’égo-véhicule évolue sur la voie de droite sur une autoroute dans un pays où la conduite se fait à droite comportant deux chaussées séparées par un terre-plein central et comportant chacune deux voies (la voie de droite et la voie de gauche), il est possible que deux objets cibles, par exemple deux autres véhicules, circulent devant l’égo-véhicule.

Les méthodes actuelles de conduite autonome gèrent habituellement cette situation en prenant pour objet cible utilisé comme référence pour la régulation adaptative de vitesse, l’objet cible le plus proche de l’égo-véhicule. Avec cette méthode, l’objet cible est correctement détecté par les capteurs de l’égo-véhicule. Cependant, des déficiences de sécurité importantes sont présentes avec un telle méthode. En effet, il est possible que l’objet le plus proche de l’égo-véhicule présente une conduite dangereuse, par exemple en se rapprochant très vite d’un deuxième objet cible ayant une vitesse plus faible. Cette situation est illustrée ci-après en référence à la figure 1.

Dans cette situation, prendre l’objet ayant la conduite dangereuse, ici appelé premier objet cible, comme référence pour la régulation adaptative de vitesse est très risqué. En effet, le premier objet cible peut déboiter très rapidement pour doubler dans une manœuvre brutale le deuxième objet cible. Ceci n’est pas acceptable pour l’égo-véhicule, qui peut ne pas avoir les mêmes aptitudes de tenue de route, ou tout simplement parce que les passagers ne veulent pas subir une telle manœuvre.

La présente invention vient améliorer la situation.

A cet effet, un premier aspect de l’invention concerne un procédé de conduite autonome d’un véhicule, appelé égo-véhicule, en présence d’au moins deux objets cibles, un premier objet cible un deuxième objet cible, le procédé comportant les étapes de : - acquisition par au moins un capteur de l’égo-véhicule de données de mouvement du premier objet cible ;

- détermination d’une vitesse du premier objet cible à partir desdites données de mouvement du premier objet cible ;

- acquisition par au moins un capteur de l’égo-véhicule de données de mouvement du deuxième objet cible ;

- détermination d’une vitesse pondérée du deuxième objet cible à partir des données de mouvement du premier objet cible et des données de mouvement du deuxième objet cible, ladite pondération étant fonction d’une vitesse de rapprochement entre le premier objet cible et le deuxième objet cible ;

- détermination du minimum entre la vitesse du premier objet cible et la vitesse pondérée du deuxième objet cible ;

- génération d’une instruction de conduite autonome de l’égo-véhicule à partir dudit minimum. La conduite autonome prenant en considération le minimum entre la vitesse du premier objet cible et une vitesse pondérée du deuxième objet cible, les phénomènes de manœuvres brutales sont limités.

En effet, en prenant la plus faible des vitesses des deux objets cibles, l’égo-véhicule peut avantageusement anticiper qu’un des objets cibles présente une importante différence de vitesse avec l’autre objet cible et/ou l’égo-véhicule. Dès lors, la conduite autonome de l’égo- véhicule anticipe en réduisant par exemple sa vitesse longitudinale ou en changeant de voie.

Par ailleurs, la prise en compte d’une vitesse pondérée pour le deuxième objet cible rend possible une prise en compte de la situation réelle dans laquelle se trouve l’égo-véhicule. En effet, si le premier et le deuxième objet cible se rapproche à très faible vitesse, l’anticipation de la présence du deuxième objet cible par le deuxième véhicule peut-être plus progressive que dans le cas où le premier objet cible se rapproche très vite du deuxième objet cible.

On entend par « objet cible » tout objet présent dans un environnement de l’égo-véhicule. Par exemple, tout véhicule terrestre situé devant (en amont de la trajectoire de) l’égo-véhicule, tout type d’obstacle, une perturbation quelconque sur la chaussée, etc. sont des objets cibles.

Par ailleurs, il est ici fait mention de deux objets cibles, au moins. L’invention n’est bien sûr pas limitée à deux objets cible mais peut-être déclinée pour une infinité d’objets cibles. Ainsi, par exemple, pour trois objets cibles, et comme cela sera détaillé ci-après dans la description, la vitesse du premier objet cible est utilisée et des vitesses pondérées sont utilisées pour les deux autres objets cibles.

On entend par « des données » tout type d’information par exemple disponible sous forme numérique. L’utilisation de la forme plurielle pour « les données » ne signifie pas nécessairement que plusieurs données sont présentes, un bit pouvant par exemple être entendu comme « des données ».

Dans un mode de réalisation, la distance entre le premier objet cible et l’égo-véhicule est inférieure à la distance entre le deuxième objet cible et l’égo-véhicule. Dans un autre mode de réalisation, le premier objet cible présente une durée avant collision avec l’égo-véhicule inférieure à une durée avant collision entre le deuxième objet cible et l’égo-véhicule. Ainsi, la sélection de ou des objets cibles pour laquelle la vitesse pondérée est prise en compte est possible, en fonction notamment des contraintes dynamiques tolérables pour l’égo-véhicule.

Dans un mode de réalisation, l’instruction de conduite autonome comprend une instruction de régulation adaptative de la vitesse de l’égo-véhicule, la régulation adaptative étant configurée pour prendre en compte un objet virtuel évoluant à une vitesse ayant la valeur dudit minimum.

Dans un mode de réalisation, la vitesse de rapprochement entre le premier objet cible et le deuxième objet cible est déterminée à partir des données de mouvement du premier objet cible et des données de mouvement du deuxième objet cible. En particulier, la vitesse pondérée du deuxième objet cible est déterminée à partir d’une formule du type : [Math. 1]

avec SpdEq la vitesse pondérée, V2 la vitesse du deuxième objet cible, X2 une distance entre l’égo-véhicule et le deuxième objet cible, X1 une distance entre l’égo- véhicule et le premier objet cible, lenTar une longueur du premier objet cible, t une durée temporelle relative à un intervalle temporel entre le premier et le deuxième objet cible.

Un deuxième aspect de l’invention vise un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect de l’invention, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur. Un troisième aspect de l’invention vise un dispositif de conduite autonome d’un véhicule, appelé égo-véhicule, en présence d’au moins deux objets cibles, un premier objet cible un deuxième objet cible, le dispositif comportant :

- au moins un capteur configuré pour l’acquisition de données de mouvement du premier objet cible et de données de mouvement du deuxième objet cible ;

- au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations de : o détermination d’une vitesse du premier objet cible à partir desdites données de mouvement du premier objet cible ;

o détermination d’une vitesse pondérée du deuxième objet cible à partir des données de mouvement du premier objet cible et des données de mouvement du deuxième objet cible, ladite pondération étant fonction d’une vitesse de rapprochement entre le premier objet cible et le deuxième objet cible ;

o détermination du minimum entre la vitesse du premier objet cible et la vitesse pondérée du deuxième objet cible ;

o génération d’une instruction de conduite autonome de l’égo-véhicule à partir dudit minimum.

Un quatrième aspect de l’invention vise un véhicule comportant le dispositif selon le troisième aspect de l’invention.

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

[Fig.1] illustre un contexte d’application de l’invention ;

[Fig.2] illustre un procédé selon l’invention ;

[Fig.3] illustre un dispositif, selon un mode de réalisation de l’invention.

L’invention est décrite ci-après dans son application, non limitative, au cas d’un véhicule automobile autonome circulant sur une autoroute comportant deux chaussées séparées par un terre-plein central et comportant chacune deux voies. D’autres applications telles qu’un autobus sur une voie dédiée ou encore une motocyclette sur une route de campagne sont également envisageables.

En outre, l’invention est décrite ci-après pour la détermination d’une grandeur relative au mouvement longitudinal de l’égo-véhicule dans le cadre de la détermination d’une cible pour le régulateur de vitesse adaptatif. D’autres applications de la détermination d’une telle grandeur sont également envisageable, en dehors de la régulation adaptative d’un égo- véhicule. Par exemple, une telle grandeur peut être déterminée comme l’une des grandeurs de consigne pour la conduite autonome de l’égo-véhicule.

La figure 1 illustre une chaussée d’autoroute comportant deux voies, une voie de gauche L et une voie de droite R présentant le même sens de circulation (du bas vers le haut de la figure).

La voie gauche L comporte un égo-véhicule EV, un deuxième objet cible VCI et un premier objet cible VC. Ici, la distance entre le premier objet cible et l’égo-véhicule est inférieure à la distance entre le deuxième objet cible et l’égo-véhicule. Toutefois, dans un autre mode de réalisation, pour déterminer le premier objet cible et le deuxième objet cible, la règle suivante est utilisée : le premier objet cible présente une durée avant collision avec l’égo-véhicule inférieure à une durée avant collision entre le deuxième objet cible et l’égo-véhicule. Une durée avant collision, « time-to-collision (TTC) » en anglais, est tout type de durée correspondant au temps, à un instant t, que mettrait égo-véhicule à percuter un objet cible si les données de mouvement de l’égo-véhicule et de l’objet cible restent celles présentent à l’instant t.

Le premier objet cible VC change de voie selon une manœuvre INS. La nouvelle voie de VC est ici une sortie d’autoroute VS. Bien sûr d’autres voies finales pour VC peuvent être choisies, la voie la plus à droite sur l’autoroute, une voie de freinage d’urgence, etc. Pour illustrer la pertinence du procédé selon l’invention, décrit ci-après en détail en référence à la figure 2, il peut être considéré que le premier objet cible VC a une vitesse bien supérieure à celle du deuxième objet cible VCI et ne freine pas dans la perspective de sa sortie de l’autoroute via la sortie VS.

Une telle situation est relativement fréquente dans les environnements urbains, typiquement sur les périphériques de grandes agglomérations, ou de nombreux conducteurs ont une conduite agressive. Dans une telle situation, la régulation adaptative de vitesse de l’égo- véhicule doit anticiper au mieux le deuxième objet cible VCI. La figure 2 illustre le procédé, selon un mode de réalisation de l’invention.

A une étape 10, un capteur C de l’égo-véhicule acquiert des données de mouvement du premier objet cible VC et des données de mouvement du deuxième objet cible VCI.

Le capteur C de l’égo-véhicule est l’un au moins des éléments parmi :

- un radar ;

- un lidar ;

- une caméra, par exemple une caméra vidéo multifonction, CVM ;

- un système de communication (par exemple Car2X ou 5G) configuré pour recevoir des informations d’au moins un autre véhicule, une infrastructure, un terminal utilisateur, etc. ;

- un laser ;

- etc.

Les données brutes acquises par le capteur C sont traitées et font l’objet d’une fusion lorsque plusieurs capteurs sont utilisés.

Il est ici confirmé que les capteurs de l’égo-véhicule EV peuvent bien, dans certaines situations, acquérir des données sur le deuxième objet cible VCI, même si celui-ci est partiellement masqué par le premier objet cible VC. Par exemple, les ondes émises par un radar passent sous le premier objet cible VC pour localiser le deuxième objet cible. Dans un autre exemple, les données de mouvement de VCI sont directement transmises par une communication 5G à l’égo-véhicule EV.

A une étape 12, une vitesse V1 du premier objet cible et une vitesse V2 du deuxième objet cible sont déterminées à partir des données de mouvement acquises à l’étape 10.

Une étape 14 consiste ensuite à extraire les données suivantes à partir des données de mouvements acquises à l’étape 10 :

X2 une distance (par exemple entre pare-chocs avant EV et arrière VCI) entre l’égo-véhicule et le deuxième objet cible, X1 une distance (par exemple entre pare-chocs avant EV et arrière VC) entre l’égo-véhicule et le premier objet cible, lenTar une longueur (par exemple entre pare-chocs avant VC et arrière VC) du premier objet cible.

A une étape 16, un calcul d’une vitesse pondérée SpdEq est effectué. Dans un mode de réalisation, ledit calcul est mis en œuvre par la formule :

[Math. 2]

A une étape 18, un minimum entre la vitesse V1 du premier objet cible et la vitesse SpdEq pondérée du deuxième objet cible est obtenue pour déterminer une vitesse V_ACC cible équivalente.

A une étape 20, d’une instruction de conduite autonome INST_AV de l’égo-véhicule EV est déterminée à partir dudit minimum. En particulier, dans un mode de réalisation, la régulation adaptative est configurée pour prendre en compte un objet virtuel évoluant à la vitesse V_ACC.

La figure 3 représente un exemple de dispositif D compris dans l’égo-véhicule EV. Ce dispositif D peut être utilisé en tant que dispositif centralisé en charge d’au moins certaines étapes du procédé décrit ci-avant en référence à la figure 2.

Ce dispositif D peut prendre la forme d’un boîtier comprenant des circuits imprimés, de tout type d’ordinateur ou encore d’un smartphone.

Le dispositif D comprend une mémoire vive 1 pour stocker des instructions pour la mise en œuvre par un processeur 2 d’au moins une étape des procédés tels que décrits ci-avant. Le dispositif comporte aussi une mémoire de masse 3 pour le stockage de données destinées à être conservées après la mise en œuvre du procédé. Le dispositif D peut en outre comporter un processeur de signal numérique (DSP) 4. Ce DSP 4 reçoit des données pour mettre en forme, démoduler et amplifier, de façon connue en soi ces données.

Le dispositif comporte également une interface d’entrée 5 pour la réception des données mises en œuvre par des procédés selon l’invention et une interface de sortie 6 pour la transmission des données mises en œuvre par les procédés.

La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d’exemples ; elle s’étend à d’autres variantes.

Ainsi, on a décrit ci-avant un exemple de réalisation dans lequel l’égo-véhicule évoluait sur une autoroute comporte deux chaussées de deux voies, les chaussées étant séparées par un terre-plein central. L’invention peut également être mise en œuvre pour d’autres types de routes, tels que des routes nationales à chaussée unique comportant deux voies, des autoroutes à chaussées séparées, chaque chaussée comprenant 6 voies, etc.

De plus, on a décrit un mode de réalisation dans lequel l’invention était décrite dans le cadre de l’application à la régulation adaptative de vitesse. L’invention n’est pas limitée à une telle application et peut être mise en œuvre par exemple pour des procédés / dispositifs de maintien dans la voie ou encore de prise de décision pour le changement de voie.

Des équations et calculs ont en outre été détaillés. L’invention n’est pas limitée à la forme de ces équations et calcul, et s’étend à tout type d’autre forme mathématiquement équivalente.

En outre, les étapes décrites en référence à la figure 2 l’ont été dans un ordre précis. Un ordre différent est également envisageable. Par exemple, les étapes 12 et 14 peuvent être interverties ou encore effectuées simultanément.