L 'invention concerne un système d' aide à la navigation pour véhicule automobile, et plus particulièrement un système d' aide à la navigation lors d'un changement de direction d'une première direction vers une deuxième direction.

L 'invention s ' applique notamment en complément des systèmes d' aide à la navigation et est destinée à minimiser la charge cognitive nécessaire à l ' acquisition et à l ' interprétation de l' information par le conducteur et à améliorer la prestation de navigation en cas de perte momentanée du signal GPS (« Global Positioning System ») ou d' indication imprécise.

Les systèmes d' aide à navigation comprennent généralement au moins une cartographie terrestre, un récepteur des signaux GPS , un calculateur de navigation destiné à fournir en continu au conducteur diverses informations de navigation basées sur les signaux GPS reçus : délai d' arrivée, distance restant à parcourir, prochain changement d' orientation ou de route, nom et numéro de route actuelle, etc. ; et un dispositif d' affichage apte à restituer les informations de navigation au conducteur.

Cependant, les signaux GPS possèdent souvent une précision insuffisante, par exemp le 5 à 10 mètres, pour donner une indication suffisamment claire au conducteur en cas d'un changement complexe de voie : échangeurs à entrées et/ou sorties multip les, voies parallèles ou se séparant en deux, rond-points à sorties multiples et proches les unes des autre, etc .

Par ailleurs, les signaux GPS ne sont pas comp lètement en temps-réel. Compte-tenu de la vitesse de déplacement du véhicule et du temps de traitement par le système d' aide à la navigation, il existe un décalage temporel entre la réception de signaux GPS et l ' affichage de la position du véhicule au conducteur. Par conséquent, la position indiquée par le système d' aide à la navigation est toujours en retard par rapport à la position réelle du véhicule. En outre, il peut arriver que l'on reçoit des signaux GP S dégradés ou faussés (rebonds des signaux GPS sur une façade en ville), voire que l 'on perde temporellement (par exemple dans un tunnel) les signaux GPS . Dans ce dernier cas, la position du véhicule ne peut plus être calculée autrement que par un princip e d' extrapolation.

Dans les situations limites d' embranchement, les imprécisions des systèmes d' aide à la navigation citées ci-dessus peuvent mener à une confusion quant à la voie sur laquelle le véhicule se situe ou celle que le conducteur doit prendre.

De plus, le dispositif d' affichage du système d' aide à la navigation affiche une cartographie en général simp lifiée via un écran intégré dans un véhicule ou dans un dispositif mobile, par exemple un navigateur GPS mobile ou un smartphone avec une application de navigation. En dépit des progrès constatés sur les affichages proposés en 2D ou en 3D, ils présentent cependant toujours certaines limites :

- ils ne peuvent pas compenser efficacement l 'imprécision du système d' aide à la navigation,

- ils rentrent en compétition avec la surveillance visuelle et la charge cognitive nécessaire à la gestion d'une situation de conduite complexe, par exemple dans une situation « échangeur » ou « rond- point », et

- la lo calisation de cet écran dans le véhicule n' est pas toujours optimale pour la prise d' information. En effet, les systèmes d' aide à la navigation sont souvent placés sur la conso le centrale du véhicule, située entre le conducteur et le passager, qui nécessite un « détournement de regard » du conducteur pour la prise d ' information.

Selon un mode de réalisation, il est proposé un système d ' aide à la navigation basé sur un calcul continu et pouvant continuer à fournir une vision particulièrement stable d'une prochaine direction à prendre, même en cas de perte momentanée des signaux GPS ou d' indication imprécise.

Selon un autre mode de réalisation, il est proposé un système d' aide à la navigation comprenant un dispositif de restitution visuelle configuré pour viser en permanence un point de l ' horizon, de manière analogue à une bousso le et éclairer en continu un composant d' éclairage correspondant à la direction de ce point de l ' horizon par rapport à l ' axe de conduite, tout en assurant que l ' acquisition et l' interprétation de cette information visuelle par le conducteur restent particulièrement simples, intuitives et efficaces.

Ainsi, il est proposé un système d' aide à la navigation lors d'un changement de direction d'une première direction vers une deuxième direction, comprenant un dispositif de calcul d' angle cib le comportant au moins une cartographie terrestre, un capteur d' orientation et un calculateur apte à calculer un angle cible entre la position instantanée du véhicule et un point fixe de la cartographie terrestre situé dans la deuxième direction, ledit système comprenant en outre un dispositif de restitution visuelle, recevant l ' angle cible et comportant une zone d' éclairage sensiblement linaire située au sein du véhicule dans le champ de vision principal ou périphérique du conducteur, l' information visuelle produite par la zone d' éclairage étant adaptée pour indiquer en continu la direction vers ledit point fixe en fonction de la valeur de l ' angle cible.

Selon une variante de l' invention, le dispositif de calcul d' angle cible peut être également implémenté dans un dispositif mobile, par exemple un smartphone ou une tablette, relié à un réseau du véhicule, Bluetooth ou MirrorLink par exemple.

Par ailleurs, la zone d' éclairage du dispositif de restitution visuelle peut être installée en partie supérieure de la planche de bord du véhicule et en partie supérieure du panneau de porte du conducteur et configurée pour couvrir un champ visuel d ' au moins 90° . Le champ visuel correspondant au champ de vision périphérique dans lequel le conducteur perçoit des informations peut être d' au moins 1 50° .

La zone d' éclairage du dispositif de restitution visuelle peut comporter par exemple une pluralité de composants d' éclairage individuels. Le dispositif de restitution visuelle peut être adapté pour commander l ' éclairage instantané du seul composant d' éclairage individuel correspondant à la direction instantanée vers le point fixe. La lumière produite par la zone d' éclairage doit simplement être perceptible dans toutes les situations de conduites et sans perturber le conducteur dans ses tâches de conduite .

En outre, les composants d' éclairage du dispositif de restitution visuelle peuvent être à base de LEDs et d'un diffuseur optique. Un tel système permet de bien dimensionner et de maîtriser le flux lumineux émis par le dispositif.

En variante, la zone d' éclairage du dispositif de restitution visuelle peut comprendre un cadran ou un demi-cadran sectorisé par une pluralité de cases représentant au moins un angle compris entre -90° et 90° et affiché sur un écran de préférence le tableau de bord ou un affichage tête haute, ou dans un dispositif mobile relié à un réseau du véhicule, Bluetooth ou MirrorLink par exemple.

Dans une imp lémentation optimale, un capteur de lumière peut être installé dans le véhicule et configuré pour moduler l ' intensité lumineuse de la zone d' éclairage du dispositif de restitution visuelle suivant le flux lumineux reçu de l ' extérieur, par exemple différentes situations de jour ou de nuit, d' éblouissement, etc.

Selon un autre aspect de l 'invention, il est proposé un procédé d' aide à la navigation lors d'un changement de direction d' une première direction vers une deuxième direction, dans lequel on définit sur une cartographie terrestre un premier point fixe au croisement du changement de direction et un deuxième point fixe à une distance déterminée du premier point dans la deuxième direction, on calcule un angle cible instantané entre la position instantanée du véhicule et le deuxième point fixe, et on éclaire une zone d' éclairage spécifique au sein du véhicule, correspondant à l ' angle cible instantané dans le champ de vision principal ou périphérique du conducteur.

Avantageusement, on peut définir un délai correspondant au temps restant avant le changement de direction, en utilisant des informations odométriques et on peut activer le dispositif de restitution visuelle uniquement lorsque ledit délai est inférieur à un seuil. L 'utilisation de ce seuil de déclenchement temporel permet de prendre compte la vitesse de véhicule. Plus le véhicule se déplace vite, par exemple en déplacement sur voie rapide, plus le dispositif de restitution visuelle est activé tôt. Inversement, le dispositif est activé tard lorsque le déplacement du véhicule est lent, par exemple en ville. Ce principe est cohérent avec une prise en compte de la charge cognitive du conducteur et une telle configuration permet de rendre le système d' aide à la navigation le moins perturbant possible au conducteur.

On peut éclairer et faire clignoter une zone d' extrémité à l ' extérieur de la zone d' éclairage du dispositif de restitution visuelle tant que la valeur abso lue de l ' angle cible instantané est supérieure à l ' angle maximum du champ visuel couvert par la zone d' éclairage, et on peut éclairer une zone de la zone d' éclairage angulairement la plus proche de l ' angle cible dans les autres cas, lorsque le dispositif de restitution visuelle est activé.

D ' autres avantages et caractéristiques de l' invention apparaîtront à l ' étude de la description détaillée de modes de réalisation, pris à titre d' exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :

- La figure 1 est un schéma blo c du système d' aide à la navigation lors d'un changement de direction d'une première direction vers une deuxième direction selon l' invention ;

- Les figures 2a et 2b sont relatives à une définition des paramètres pour le calcul d ' angle cible selon l ' invention ;

- La figure 3 illustre une intégration type du dispositif de restitution visuelle installé en partie supérieure de la planche de bord du véhicule et en partie supérieure du panneau de porte du conducteur selon l' invention ;

- Les figures 4 à 6 illustrent de manière schématique différentes étapes d' indication du dispositif de restitution visuelle pendant un changement de direction selon l' invention ; et

- La figure 7 illustre un exemp le de cadran permettant de représenter l ' angle cible sur un écran selon l' invention. On se référera tout d' abord à la figure 1 qui illustre schématiquement un système d' aide à la navigation conforme à l' invention.

Ce système 1 est destiné à être embarqué à bord d'un véhicule automobile pour procurer une aide à la navigation lorsque le véhicule opère un changement de direction, d'une première direction à une deuxième direction.

Ce système 1 comporte un dispositif de calcul d' angle cib le dabie 2 comportant au moins une cartographie terrestre 3 , un capteur d' orientation 4 et un calculateur 5 apte à calculer l' angle cible OLabie entre la position instantanée du véhicule et un point fixe de la cartographie terrestre situé dans la deuxième direction.

Le système d' aide à la navigation 1 comporte en outre un dispositif de restitution visuelle 6, recevant l ' angle cible aabie et produisant une zone d' éclairage sensiblement linaire située au sein du véhicule dans le champ de vision principal ou périphérique du conducteur. Cette information visuelle fournie par la zone d' éclairage est adaptée pour indiquer en continu la direction vers ledit point fixe en fonction de la valeur de l ' angle cible di able .

Le dispositif de calcul d' angle cible dabie peut avantageusement être implémenté dans un dispositif mobile, par exemple un smartphone ou une tablette, relié à un réseau, par exemple CAN (« Controller Area Network »), du véhicule par un protocole de communication avec ou sans fil dont le véhicule est équipé, par exemple Bluetooth ou MirrorLink.

En référence à la figure 2a qui illustre la définition de deux azimuts importants, on va maintenant décrire la procédure de calcul de l ' angle cible dabie .

Le premier azimut d veh correspond à l ' azimut de la direction courante 7 du véhicule selon l ' axe de conduite, par convention référencé par rapport au nord dans le sens des aiguilles d'une montre. Cet azimut d veh est actualisé en temps réel via le capteur d ' orientation 4 intégré dans le véhicule ou dans le dispositif mobile. Cette direction est appelée ici la première direction 7. Le deuxième azimut dNext correspond à l ' azimut de la direction, appelée la deuxième direction 8 , après le prochain changement de direction proposé par le système d' aide à la navigation selon la cartographie terrestre. Par convention, cet azimut est également référencé par rapport au nord dans le sens des aiguilles d'une montre. L ' azimut (XNext indiqué dans la figure 2a a donc une valeur négative.

Comme l ' azimut (XNext ne dépend que de la cartographie terrestre 3 qui est par définition statique, le dispositif de calcul d' angle cible 2 peut avantageusement continuer à fonctionner en cas de perte momentanée des signaux GPS .

La figure 2b montre la définition de l ' angle cible OLabie correspondant à la deuxième direction 8 , selon la cartographie terrestre, par rapport à l ' axe de conduite du véhicule suivant la première direction 7. Par définition, cet angle cible di able n' est pas un azimut et n' est donc pas repéré par rapport au nord.

Selon un procédé d' aide à la navigation, on définit sur la cartographie terrestre 3 un premier point mobile P I correspondant à la position courante du véhicule, un premier point fixe P2 correspondant au croisement du changement de direction, un deuxième point fixe P3 de la deuxième direction défini par l ' azimut fixe dNext, situé à une distance déterminée du premier point fixe P2 et un deuxième point mobile P4 placé à l ' abscisse x l du premier point mobile P I et à l ' ordonnée y3 du deuxième point fixe P3.

La distance entre le premier point mobile P I et le premier point fixe P2 est définie comme DNext. La distance déterminée entre le premier point fixe P2 et le deuxième point fixe P3 est appelée ici Offset et peut avoir par exemple une value de deux mètres ou cinq mètres.

Cette distance Offset est utilisée pour définir le deuxième point fixe P3 , appelé également « cible », qui comprend un point visé par le dispositif de restitution visuelle selon l 'invention.

Les deux points fixes P2 et P3 sont par définition statiques et fournis par le système d' aide à la navigation uniquement à chaque nouveau changement de direction. En connaissant ||P1P2|| , Pl(xl, yl), P2(x2, y2), Offset= ||P2P3|| et l'azimut dNext, on calcule pour P3(x3, y3) :

x3 = x2 + Offset x sin(<½ _ext )

y3 = y 2 + Offset x cos(a _Next )

P1P3|| = V( 3 -xl) ² + (y3 - yl) ²

Par ailleurs, on calcule également l'angle ap3 visible sur la figure 2b, représentant l'azimut du vecteur P1P3 et repéré par rapport au nord:

Enfin, l'angle cible aabie est défini par :

aCible — P3 Veh

Il convient de noter que cc _C ibie < 0 indique la prochaine direction vers la gauche, _cible > 0 indique la prochaine direction vers la droite et a _cible = 0 indique que le véhicule se déplace déjà dans la direction de la « prochaine direction » proposée par le système d'aide à la navigation. Ce dernier cas, a _cible = 0, est aussi un signe d'une « fin de manœuvre » lorsque le véhicule vient de terminer un changement de direction. La distance Offset est définie avantageusement pour indiquer au conducteur que le véhicule se déplace sur la bonne direction lorsque le véhicule vient de passer le croisement P2 du changement de direction.

La position du véhicule PI, étant le seul élément dépendant des signaux GPS pour calculer l'angle cible diable, est corrélée avec l'odométrie du véhicule qui fournit notamment la vitesse du véhicule. Ainsi, en cas de perte temporaire des signaux GPS, le dispositif de calcul d'angle de cible aabie garde une précision suffisante et continue à offrir les indications de prochain changement de direction.

De plus, on définit un délai TNext correspondant au temps restant avant le changement de direction, calculé par le calculateur en utilisant des informations odométriques, notamment la vitesse du véhicule. Ce délai TNext est utilisé comme signal de contrôle du dispositif de restitution visuelle pour déterminer son activation afin de limiter les contextes de conduite et simplifier l'acquisition et l'interprétation de l'information pour le conducteur. Le dispositif de restitution visuelle est activé uniquement lorsque ledit délai est inférieur à un seuil temporel TMUX.

En effet, l'utilisation de ce seuil de déclenchement temporel TMOX permet de prendre compte la vitesse du véhicule via des informations odométriques disponibles sur le réseau CAN du véhicule. Plus le véhicule se déplace vite, par exemple en déplacement sur autoroute, plus le dispositif de restitution visuelle sera activé tôt. Inversement, plus le véhicule se déplacement lentement, par exemple en ville, plus le dispositif de restitution visuelle est activé tard. Une telle configuration étant cohérente avec une prise en compte de la charge cognitive du conducteur permet de rendre le système d'aide à la navigation le moins perturbant possible au conducteur.

On se réfère maintenant à la figure 3 pour illustrer un mode de réalisation du dispositif de restitution visuelle selon l'invention. La zone d'éclairage 9 du dispositif de restitution visuelle peut être installée en partie supérieure de la planche de bord du véhicule et en partie supérieure du panneau de porte du conducteur, de manière à ce que la lumière produite par la zone d'éclairage 9 soit perceptible dans le champ de vision 10 principal ou périphérique du conducteur mais sans beaucoup perturber le conducteur sur sa conduite.

La zone d'éclairage 9 du dispositif de restitution visuelle est avantageusement configurée pour couvrir un champ de vision 10 suffisamment large, ici 90°, centré sur l'axe de conduite 11. Compte- tenue le champ de vision 10 périphérique dans lequel le conducteur perçoit des informations étant d'au moins 150°, la zone d'éclairage 9 peut s'étendre pour couvrir un champ de vision 10 encore plus large.

La zone d'éclairage 9 du dispositif de restitution visuelle 6 illustrée sur la figure 3 comporte une pluralité de composants d'éclairage individuels, ici au nombre de 27. Les composants d'éclairage sont indexés de 0 à 26 ici, de gauche à droite.

Dans un mode d'implémentation, les composants d'éclairage du dispositif de restitution visuelle 6 sont à base de LEDs et d'un diffuseur optique. Par exemple, chaque composant d'éclairage émet selon un angle compris entre -45° et 45°. A partir de l'angle cible diable calculé en continu et du signal d'activation selon le délai TNext, le dispositif de restitution visuelle 6 commande l'éclairage instantané du seul composant d'éclairage individuel correspondant à la direction instantanée dabie vers le deuxième point fixe P3 dit « cible ».

Lorsque le dispositif de restitution visuelle 6 est activé et l'angle cible dabie est en dehors du champ visuel couvert par la zone d'éclairage, ici de -45° à 45°, on éclaire et on fait clignoter une zone d'extrémité à l'extérieur de la zone d'éclairage du dispositif de restitution visuelle.

Plus précisément, pour les valeurs dabie inférieures à -45°, par exemple dans le cas d'un demi-tour avec un angle cible dabie proche de -180°, le composant d'éclairage d'index 0 à gauche est éclairé et clignote. Pour les valeurs dabie supérieures à 45°, le composant d'éclairage d'index 26 à droite est éclairé et clignote. Pour les autres cas, on éclaire le composant d'éclairage angulairement le plus proche de l'angle cible {dabie).

La figure 4 montre une situation dans laquelle un véhicule est à proximité d'un croisement d'un changement de direction proposé par le système d'aide à la navigation 1. Le dispositif de restitution visuelle 6 éclaire le composant d'éclairage correspondant à l'angle cible dabie, ici 25°. Le conducteur reçoit donc une indication d'un changement de direction au prochain croisement, à droite.

Lorsque le véhicule s'approche du croisement, l'angle cible dabie devient plus grand. Par exemple dabie = 45°, comme illustré sur la figure 5. Le conducteur commence la manœuvre et tourne à droite.

La figure 6 illustre une situation dans laquelle le changement de direction est terminé. Le composant d'éclairage éclairé revient dans l'axe de conduite 11 pour confirmer au conducteur que le véhicule se déplace vers la bonne direction.

Selon le seuil de déclenchement temporel Tuax et le délai TNext, le dispositif restitution visuelle 6 peut être désactivé temporellement jusqu'à l'approche d'un prochain changement de direction afin de minimiser la charge cognitive nécessaire à l ' acquisition et à l' interprétation de l ' information par le conducteur.

Par ailleurs, la mise en œuvre du système d' aide à la navigation 1 selon l 'invention reste très simple. Le dispositif de calcul d' angle cible peut être intégré directement à l ' architecture existante du véhicule et le dispositif de restitution visuelle nécessite une retouche modérée en partie supérieure de la planche de bord du véhicule et en partie supérieure du panneau de porte du conducteur.

L 'invention n' est toutefois pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d' être décrits .

Ainsi alors que ce dispositif de restitution visuelle 6 décrit comporte une zone d' éclairage 9 installée en partie supérieure de la planche de bord du véhicule et en en partie supérieure du panneau de porte du conducteur, il est possible de prévoir une zone d' éclairage 9 comprenant un cadran ou un demi-cadran sectorisé par une pluralité de cases représentant au moins un angle compris entre -90° et 90°, l ' angle cible aabie étant indiqué par un symbo le, par exemple un disque rond tel, que représenté dans la figure 7.

En variante, il est également possible d' afficher le cadran ou le demi-cadran sur l'un des écrans disponibles dans le véhicule, de préférence le tableau de bord ou un affichage tête haute, ou dans un dispositif mobile, par exemp le un smartphone ou une tablette, relié au réseau CAN du véhicule par un protocole de communication sans fil dont le véhicule est équipé, Bluetooth ou MirrorLink par exemple.

Dans une imp lémentation optimale, un capteur de lumière peut être installé dans le véhicule et configuré pour moduler l ' intensité lumineuse de la zone d' éclairage 9 du dispositif de restitution visuelle 6 suivant le flux lumineux reçu de l ' extérieur.