FR3108878A1

FR3108878A1 - Dispositif d’aide à la manœuvre d’évitement d’une cible destiné à être incorporé dans un véhicule automobile

Info

Publication number: FR3108878A1
Application number: FR2003457A
Authority: FR
Inventors: Yann Blanco; Anh-Lam Do; Thibault HALLOUIN; Ugo LECERF
Original assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2040-04-07
Also published as: FR3108878B1

Abstract

Ce dispositif (14) d’aide à la manœuvre d’évitement d’une cible est destiné à être incorporé dans un véhicule automobile. Il comprend un module de réception (16) d’un paramètre d’entrée et une unité de détermination (18) apte à générer une courbe de trajectoire d’évitement de la cible en fonction d’un paramètre d’entrée reçu par le module de réception (16). L’unité de détermination (18) est configurée pour générer une courbe de trajectoire comprenant au moins une portion de courbe clothoïde. Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Dispositif d’aide à la manœuvre d’évitement d’une cible destiné à être incorporé dans un véhicule automobile

La présente demande concerne un dispositif et un procédé d'aide à la manœuvre d'évitement d'une cible dans un véhicule automobile.

Dans le domaine automobile, on connait des dispositifs d'aide à la conduite du type d'aide à la manœuvre d'évitement d'une cible, également connus sous l'appellation anglo-saxonne « Automatic Evasive Steering » ou l'acronyme correspondant « AES ».

Les dispositifs d'aide à la manœuvre d'évitement d'une cible traitent les problèmes d'accidentologie liés aux collisions avec des obstacles dans la voie courante du véhicule ego. A la différence d'un système de freinage d'urgence automatique, qui a un mouvement purement longitudinal, un dispositif d’aide à la manœuvre d'évitement d'une cible réalise des mouvements latéraux, possiblement en gardant le véhicule dans sa voie.

A cet égard, l'actionneur principal utilisé pour mettre en œuvre la manœuvre d'évitement est le système de direction assistée. Pour piloter l'actionneur, il est nécessaire de mettre en œuvre une planification de trajectoire. La planification de trajectoire doit notamment satisfaire à des contraintes telles que des contraintes dynamiques liées au véhicule ego, des contraintes spatiales provenant de l'environnement du véhicule ego et des contraintes temporelles liées à l'activation de la fonction avant un temps de collision.

Certains dispositifs et procédures d'aide à la manœuvre d'évitement d'une cible utilisent, pour générer les courbes de trajectoire, une construction polynomiale de Bézier. Toutefois, les contraintes dynamiques liées au véhicule sont plus difficiles à imposer lorsque la trajectoire est construite avec cette construction. Il peut en résulter un temps de calcul excessif et un inconfort ressenti par les utilisateurs du véhicule.

L'invention vise à remédier à ces inconvénients.

Plus particulièrement, l'invention vise à proposer une aide à l'évitement d'une cible pouvant facilement être implémentée dans un calculateur et optimisant davantage la forme de la trajectoire pour améliorer le ressenti du conducteur.

A cet effet, il est proposé un dispositif d’aide à la manœuvre d’évitement d’une cible destiné à être incorporé dans un véhicule automobile, comprenant un module de réception d’un paramètre d’entrée et une unité de détermination apte à générer une courbe de trajectoire d’évitement de la cible en fonction d’un paramètre d’entrée reçu par le module de réception.

Selon une caractéristique générale de ce dispositif, l’unité de détermination est configurée pour générer une courbe de trajectoire comprenant au moins une portion de courbe clothoïde.

L'utilisation d'une courbe clothoïde facilite le réglage de la dynamique de la courbe, en particulier en comparaison avec une construction par des courbes de Bézier. Il en résulte une diminution du temps de calcul et une optimisation de la forme de la courbe de trajectoire qui se traduit par une réduction des efforts latéraux et un meilleur ressenti pour les occupants du véhicule.

Avantageusement, l’unité de détermination est configurée pour générer une courbe de trajectoire constituée par quatre portions de courbe clothoïdes et zéro, une ou deux portion(s) de courbe en arc de cercle.

Une courbe de trajectoire ainsi constituée permet d’éviter la cible tout en obtenant un angle de lacet nul en sortie de trajectoire.

Selon un mode de réalisation, l’unité de détermination comprend un module de détermination d’une fonction de courbure associant une courbure à une distance curviligne, la fonction de courbure étant constituée par une pluralité de portions de fonction affine non constante et/ou de portions de fonction constante, l’unité de détermination étant configurée pour déterminer la courbe de trajectoire en tenant compte de la fonction de courbure.

Un tel module de détermination est particulièrement adapté pour déterminer facilement les paramètres permettant de construire la courbe de trajectoire constituée par des courbes clothoïdes et par des éventuelles courbes en arc de cercle.

Dans un mode de réalisation, le module de détermination est configuré pour tenir compte d’une contrainte de contrôlabilité exprimée sous la forme d’une accélération latérale et/ou d’un jerk latéral lorsqu’il détermine la fonction de courbure.

Dans un autre exemple, le module de détermination est configuré pour tenir compte d’une contrainte de contrôlabilité exprimée sous la forme d’une vitesse angulaire de volant et/ou d’un angle au volant lorsqu’il détermine la fonction de courbure.

Selon un mode de réalisation, le module de détermination comprend un moyen de résolution d’une équation présentant une pluralité d’inconnues étant des bornes d’intervalles de distance curviligne sur lesquels sont respectivement définies les portions de fonction.

Dans un autre mode de réalisation, l'unité de détermination comprend un module de calcul d’un dépassement latéral associé à une courbe de trajectoire déterminée par l’unité de détermination.

Un tel module de calcul permet de déterminer si la courbe de trajectoire générée apporte satisfaction pour éviter efficacement la cible.

De préférence, le module de calcul utilise un développement de Taylor.

L’utilisation d'un développement de Taylor permet de réduire le temps de calcul de la forme de la trajectoire sans impact sensible sur la précision et ainsi de simplifier le calcul lors de la vérification de l'efficacité de l'évitement de la cible par la courbe de trajectoire générée.

On peut en outre prévoir que le développement de Taylor soit de degré compris entre deux (2) et cinq (5).

De préférence, le développement de Taylor est de degré égal à trois (3).

Selon un autre mode de réalisation, l'unité de détermination est configurée pour générer au moins deux courbes de trajectoire associées à deux temps limites d’activation distincts, l’unité de détermination comprenant un module de sélection configuré pour sélectionner, parmi les courbes de trajectoire générées par l’unité de détermination, une courbe de trajectoire en tenant compte du dépassement latéral et du temps limite d’activation associé.

L'unité de détermination ainsi configurée et un tel module de sélection permettent de générer une courbe de trajectoire apportant le meilleur ressenti aux occupants du véhicule tout en assurant un évitement efficace de la cible.

On peut en outre prévoir que le module de sélection soit configuré pour sélectionner, parmi les courbes de trajectoire générées par l’unité de détermination, une courbe de trajectoire dont le dépassement latéral associé est strictement supérieur à la somme d’une position latérale de la cible avec au moins un terme choisi parmi une distance d’évitement et une distance de dépassement supplémentaire, et dont le temps limite d’activation associé est minimal.

De la sorte, on minimise le temps de déclenchement de la manœuvre d'urgence, ce qui permet de réduire le nombre de fausses activations du dispositif. Grâce au module de sélection ainsi configuré, les performances du dispositif sont optimisées en assurant l'évitement efficace de la cible.

Selon un autre aspect, il est proposé un procédé d’aide à la manœuvre d’évitement d’une cible destiné à être mis en œuvre dans un véhicule automobile, comprenant la réception d’un paramètre d’entrée, la génération d’une courbe de trajectoire d’évitement de la cible en fonction du paramètre d’entrée.

Selon une caractéristique générale de ce procédé, la courbe de trajectoire générée comprend au moins une portion de courbe clothoïde.

Selon encore un autre aspect, il est proposé un programme d'ordinateur comprenant un code configuré pour, lorsqu'il est exécuté par un processeur ou une unité de contrôle électronique, mettre en œuvre le procédé tel que défini précédemment.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

représente schématiquement un véhicule doté d'un dispositif selon un aspect de l'invention et une cible,

représente schématiquement le dispositif incorporé dans le véhicule de la figure 1,

est une représentation graphique d'une courbe de trajectoire générée par l'unité de détermination du dispositif de la figure 2,

, [fig 5] et [fig 6] sont des représentations schématiques de fonctions de courbure utilisées par l'unité de détermination du dispositif de la figure 2,

représente schématiquement un procédé selon un autre aspect de la présente invention, et

est un graphe du déplacement latéral en fonction du temps de collision pouvant être utilisé pour mettre en œuvre une étape du procédé de la figure 7.

En référence à la figure 1, on a schématiquement représenté un véhicule ego 2 et un véhicule cible 4. Les véhicules 2 et 4 circulent vers la droite (par rapport à la figure 1), la vitesse du véhicule 2 étant largement supérieure à celle du véhicule 4. On peut aussi prévoir que seul le véhicule 2 se déplace en direction du véhicule 4. Une aide à la manœuvre d'évitement est mise en œuvre dans le véhicule 2, la cible à éviter étant le véhicule 4.

On définit une base vectorielle orthonormale directe 6 attachée à la chaussée (non représentée) sur laquelle circulent les véhicules 2 et 4. La base vectorielle orthonormale 6 est constituée par un vecteur X parallèle à une direction longitudinale du déplacement des véhicules 2 et 4, et d'un vecteur Y transversal par rapport au déplacement des véhicules 2 et 4. On définit une origine 7 attachée au véhicule 2 et située préférentiellement, tel qu’illustré, au milieu du côté avant du véhicule 2. Dans ces conditions, les véhicules 2 et 4 se déplacent, dans le repère constitué par l’origine 7 et la base 6, dans le sens et la direction du vecteur X.

Le véhicule 4 comporte un point limitant 8 du point de vue de l’évitement. Le point 8 est choisi de façon à ce que l’évitement de ce point, potentiellement en prenant en compte la distance de sécurité, assure aussi l’évitement de la cible 4, en l’espèce dans une circulation à droite. Dans l’exemple illustré, le point limitant 8 est le coin arrière gauche du véhicule 4. Les coordonnées du point 8 dans le repère constitué par l'origine 7 et la base vectorielle 6 sont « X_cible, Y_cible».

Autour du point 8, on a représenté un cercle 10 dont le rayon D_secucorrespond à la distance de sécurité devant être respectée pour que le véhicule 2 puisse dépasser le véhicule 4 en l'évitant en toute sécurité. En d'autres termes, pour que l'évitement soit mis en œuvre en toute sécurité, l'origine 7 doit rester en dehors du cercle 10. Ce rayon D_secupeut notamment dépendre de la largeur du véhicule ego 2.

Le véhicule 2 comporte un dispositif de direction assistée 12. Le dispositif de direction assistée 12 est capable d'agir sur la direction prise par le véhicule 2 et, ce faisant, d'agir sur la trajectoire suivie par le véhicule 2.

Le véhicule 2 comporte un module de fusion de données 13. Le module de fusion de données 13 est en liaison d’informations avec une pluralité de capteurs équipant le véhicule 2. Cette pluralité de capteurs comprend par exemple au moins un composant choisi parmi un capteur de la vitesse du véhicule 2, une caméra, un radar, un lidar, et un capteur infrarouge capables de déterminer la présence, la position relative et la vitesse relative du véhicule 4, d'une limite de voie de circulation sur laquelle circule le véhicule 2 ou d'une limite de la chaussée sur laquelle circule le véhicule 2.

Le véhicule 2 comporte un dispositif d'aide à la manœuvre d'évitement d'une cible 14. Le dispositif 14 est décrit en détail en référence à la figure 2.

En référence à la figure 2, le dispositif 14 comprend un module de réception 16. Le module de réception 16 est en liaison d'informations avec le module de fusion de données 13.

De ce fait, le module de réception 16 est capable de recueillir une pluralité de paramètres d'entrée choisis parmi la vitesse V₂du véhicule 2, la position Y_cibleprojetée selon le vecteur Y du point 8, la distance D_secude sécurité à respecter par rapport au véhicule 4, des limites K_lim1et K_lim2de courbure de trajectoire, des limites α₁, α₂, α₃et α₄de dérivée de courbure de trajectoire, et un ratio Rtcross de temps pour croisement du véhicule 4.

Les limites K_lim1et K_lim2de courbure d'une trajectoire suivie par le véhicule 2 correspondent, à un facteur constant près, à des limites de la position angulaire du volant et sont exprimées sous la forme d'une accélération latérale. La limite K_lim1est une limite de courbure de trajectoire en virage à gauche et la limite K_lim2est une limite de courbure de trajectoire en virage à droite.

Les limites α₁, α₂, α₃et α₄de dérivée de courbure d’une trajectoire suivie par le véhicule 2 correspondent, à un facteur près, à la vitesse angulaire du volant et sont exprimées sous la forme d'un jerk latéral. La limite α₁est une pente, ou dérivée, limite de la courbure de trajectoire en entrée de virage à gauche. La limite α₂est une pente limite de la courbure de trajectoire en sortie de virage à gauche. La limite α₃est une pente limite de la courbure de trajectoire en entrée de virage à droite et la limite α₄est une pente limite de la courbure de trajectoire en sortie de virage à droite.

Les limites K_lim1, K_lim2, α₁, α₂, α₃et α₄peuvent être pré-paramétrées et mémorisées au sein du véhicule 2. Alternativement, des limites d’angle au volant et de vitesse angulaire du volant peuvent être mémorisées.

Le ratio de temps Rtcross est une grandeur comprise entre zéro (0) et un (1). Le ratio Rtcross peut-être pré-paramétré et mémorisé dans le véhicule 2, peut correspondre à un réglage mis en œuvre par le conducteur ou peut être déterminé en fonction de données recueillies par le module de fusion de données 13, par exemple en fonction d'une largeur d'une voie de circulation dans laquelle circule le véhicule 2.

Le dispositif 14 comporte une unité de détermination 18. L’unité de détermination 18 a pour fonction, en fonction des paramètres d'entrée recueillis par le module de réception 16, de générer une courbe de trajectoire destinée être suivi par le véhicule 2 pour éviter le véhicule 4 lors du dépassement de celui-ci.

A cet égard, l’unité de détermination 18 comporte un module de détermination 20. Le module de détermination 20 a pour fonction de déterminer une fonction de courbure associant une courbure à une distance curviligne. Il s’agit notamment de combiner plusieurs segments de courbure qui correspondent chacun à une portion de distance. Des exemples de fonctions de courbure seront détaillés par la suite en référence aux figures 4, 5 et 6.

A cet égard, le module de détermination 20 est doté d'un moyen de résolution 22. Le moyen de résolution 22 est doté des moyens matériels et logiciels pour, en fonction des paramètres d'entrée recueillis par le module de réception 16 et d'un temps de manœuvre Tman, déterminer une fonction de courbure représentative d'une courbe de trajectoire permettant au véhicule 2 d'éviter le véhicule 4. Le temps Tman est également connu sous la dénomination « temps limite d’activation » ou « temps d’activation avant collision ».

L’unité de détermination 18 comporte un module de calcul 24. Le module de calcul 24 est capable de calculer, quelle que soit une fonction de courbure f déterminée par le module de détermination 20, un dépassement latéral D_latréalisé par le véhicule 2 par rapport au véhicule 4 si le véhicule 2 suit la trajectoire représentative de la fonction de courbure f.

L'unité de détermination 18 est munie d'un module de sélection 26. Le module de sélection 26 est doté des moyens matériels et logiciels pour sélectionner, parmi une pluralité de fonctions de courbure déterminées par le module de détermination 20, la fonction de courbure présentant un temps de manœuvre Tman optimal tout en permettant un évitement en toute sécurité du véhicule 4. Plus particulièrement, le module de sélection 26 est configuré pour sélectionner la fonction de courbure qui, parmi toutes les fonctions de courbure déterminées par le module de détermination 20 présentant un dépassement latéral D_latsuffisamment élevé, celle qui présente le temps de manœuvre Tman le plus faible.

L'unité de détermination 18 est dotée des moyens matériels et logiciels (non représentés) pour construire, à partir de la fonction de courbure déterminée et sélectionnée par le module de détermination 20 et le module de sélection 26, une courbe de trajectoire.

La figure 3 illustre un exemple d'une telle courbe de trajectoire. La courbe de la figure 3 représente des valeurs du décalage latéral Dlat en fonction d’une distance curviligne S. La courbe de trajectoire est continue, dérivable et de dérivée continue. Dans l'exemple de courbe illustré sur la figure 3, la courbe est divisée en six portions. La courbe de la figure 3 comprend une première portion 28 (en trait épais) sous la forme d'une courbe clothoïde de dérivée de courbure non nulle, une deuxième portion 30 (en trait fin) sous la forme d'une courbe en arc de cercle, une troisième portion 32 (en trait épais) sous la forme d'une courbe clothoïde de dérivée de courbure non nulle, une quatrième portion 34 (en trait épais) sous la forme d'une courbe clothoïde de dérivée de courbure non nulle, une cinquième portion 36 (en trait fin) sous la forme d'une courbe en arc de cercle et une sixième portion 38 (en trait épais) sous la forme d'une courbe clothoïde de dérivée de courbure non nulle. Les portions 28, 30 et 32 forment une première phase et les portions 34, 36 et 38 forment une seconde phase. Dans les exemples illustrés, la première phase est limitante, ce qui signifie qu’elle est la première à atteindre la limite K_lim1ou K_lim2. On peut toutefois sans sortir du cadre de l’invention envisager que la seconde phase soit limitante.

Une courbe clothoïde est une courbe régie par son rayon de courbure. Par définition, une courbe clothoïde a sa dérivée de courbure constante. On distingue une courbe clothoïde d’entrée, également connue sous la dénomination anglo-saxonne « in-type », et une courbe clothoïde de sortie, également connue sous la dénomination anglo-saxonne « out-type ». Une courbe en arc de cercle est une courbe clothoïde de dérivée de courbure nulle.

Les portions 28 et 34 sont des courbes clothoïdes d'entrée et les portions 32 et 38 sont des courbes clothoïdes de sortie. Les rayons de courbure des portions 30 et 36 sont égaux, respectivement, aux rayons de courbure des portions 28 et 34 au niveau du raccordement entre les courbes clothoïdes et les courbes en arc de cercle, ce qui garantit la continuité dans la courbure, correspondant à la continuité d’évolution de l’angle du volant.

La fonction de courbure représentative de la courbe de trajectoire de la figure 3 est illustrée sur la figure 6. Comme la courbe de la figure 3, la fonction de courbure de la figure 6 est divisée en six portions correspondant, dans cet ordre en suivant l'axe des abscisses, à une première portion 40 de fonction affine non constante, à une deuxième portion 42 de fonction constante, à une troisième portion 44 de fonction affine non constante, à une quatrième portion 46 de portion affine non constante, à une cinquième portion 48 de portion constante et à une sixième portion 50 de fonction affine non constante.

Les ordonnées des portions de fonction constante 42 et 48 sont respectivement les limites de courbure K_lim1et K_lim2. Les pentes des portions de fonction affine 40, 44, 46 et 50 sont respectivement les limites de pente de courbure α₁, α₂, α₃et α₄.

Les projections sur l’axe des abscisses des longueurs des portions 40, 42, 44, 46, 48 et 50 sont indiquées par les références respectives l₁, b₁, l₂, l₃, b₂et l₄sur la courbe de la figure 6. Sachant que l’abscisse de la borne gauche de l’intervalle lié à la portion 40 est nulle, on peut déduire les abscisses des bornes des intervalles liés à chacune des portions 40, 42, 44, 46, 48 et 50 à partir des longueurs l₁, b₁, l₂, l₃, b₂et l₄. L’aire A₁correspond à l’aire entre l’axe des abscisses et les portions 40, 42 et 44. L’aire A₂correspond à l’aire entre l’axe des abscisses et les portions 46, 48 et 50.

La fonction de courbure de la figure 5, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère de la fonction de courbure de la figure 6 en ce qu'elle est dépourvue de la cinquième portion 48 de fonction constante.

La fonction de courbure de la figure 4, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère des fonctions de courbure des figures 5 et 6 en ce qu'elle est seulement pourvue des portions de fonction affine non constante 40, 44, 46 et 50.

Dans le cas de la figure 4, si l’évitement à faire est suffisamment petit, on n’a pas besoin d’atteindre les limites de courbure pendant la trajectoire. Le cas de la figure 4 peut donc comprendre une fonction de courbure comprise entre les limites K_lim1et K_lim2sans atteindre ces limites.

En référence à la figure 7, on a schématiquement représenté un procédé d'aide à la manœuvre d'évitement destiné être mis en œuvre au moyen du dispositif 14.

Le procédé de la figure 7 comporte une première étape E01 d'initialisation au cours de laquelle on recueille, au moyen du module de réception 16, les paramètres d'entrée et on mémorise, dans une variable Tman, un temps de manœuvre d'initialisation Tman₀. Le temps de manœuvre d'initialisation Tman₀peut être pré-paramétré et mémorisé par le module de réception 16. Comme cela sera expliqué par la suite, Tman est la variable que l’on cherche à optimiser pour correspondre au temps limite d’activation pour effectuer le dépassement. Tman₀est une première approximation à la solution pour commencer l’algorithme. En l’espèce, on initialise Tman₀= Tmax/2, où Tmax est une valeur pré-paramétrée. Au cours de l’étape E01, on initialise un incrément i en lui donnant la valeur initiale égale à un (1).

Le procédé comprend ensuite une phase P01 de détermination d'une fonction de courbure. Au cours de la phase P01, on va déterminer si la fonction de courbure est dotée de zéro (0), d'une (1) ou de deux (2) portions de fonction constante. En d'autres termes, on va déterminer si la fonction de courbure correspond au cas de la figure 4, de la figure 5 de la figure 6. Par ailleurs, au cours de la phase P01, on va déterminer les bornes des intervalles sur lesquels sont définies les portions de fonction affine non constante 40, 44, 46 et 50 et les éventuelles portions de fonction constante 42 et 48.

Pour ce faire, la phase P01 comprend une étape E02 de calcul de la plus grande distance avant collision pouvant donner place à un évitement dans un cas où la fonction de courbure est dépourvue de portions de fonction constante. Ce cas correspond à celui illustré sur la figure 4. En référence à la figure 4, on cherche, au cours de l’étape E02, à déterminer la distance curviligne maximale X₁pouvant permettre un évitement dans les conditions de la figure 4. La distance X₁est limitée par l'aire du triangle présentant la plus petite aire en limite de courbure, car la contrainte d'avoir un angle de lacet nul à la fin de la trajectoire implique que les aires A₁et A₂sont égales. Par exemple, pour trouver le triangle présentant la plus petite aire en limite de courbure, on compare les aires A₁et A₂si chacune des phases devait atteindre sa limite respective (K_lim1, K_lim2), et on retient la phase avec l’aire la plus petite, comme étant limitante par rapport à l’autre, pour la raison d’angle de lacet nulle. En l’espèce, on pourra considérer que le triangle présentant la plus petite aire en limite de courbure est le triangle avec la plus petite hauteur. Alors :

Or :

Par ailleurs :

On peut alors calculer la distance maximale X₁:

La phase P01 comprend une étape E03 au cours de laquelle on compare la distance maximale X₁à une longueur L_TOTdéfinie comme le produit de la vitesse V₂du véhicule 2 par le temps de manœuvre Tman, qui vaut donc Tman₀à cette première itération.

Si, au cours de l'étape E03, il est déterminé que la distance X₁est strictement supérieure à la longueur L_TOT, alors on applique une étape E04 au cours de laquelle on détermine les longueurs des portions 40, 44, 46 et 50 permettant de générer une fonction de courbure selon les conditions du cas de la figure 4. Pour ce faire, on résout le système d'équations :

On en déduit l’expression des longueurs l₁, l₂, l₃et l₄:

Toujours au cours de l'étape E04, on détermine le déplacement latéral associé à la fonction de courbure déterminée. On peut calculer le déplacement latéral de chaque courbe clothoïde en utilisant un développement de Taylor :

où k correspond à la valeur de la dérivée de courbure de la courbe clothoïde.

Dans l’exemple illustré, on choisit un ordre trois (3) pour développement de Taylor qui s'écrit sous la forme :

De manière alternative, on peut utiliser des approximations numériques d’intégrales.

A partir de cette expression, il est possible de déterminer le déplacement latéral Y(L_TOT) relatif par rapport à la position initiale du véhicule 2 ou image par Y de la longueur L_TOT. Ce déplacement correspond à l'écart latéral mis en œuvre en suivant la trajectoire représentative de la fonction de courbure déterminée au cours de l’étape E04.

Si, au cours de l’étape E03, il a été déterminé que la distance X₁est inférieure ou égale à la longueur L_TOT, alors la fonction de courbure ne peut pas être dépourvue de portion de fonction constante et on tente, dans une étape E05, de déterminer si une fonction de courbure selon le cas de la figure 5 convient.

En référence à la figure 5, on cherche à déterminer la largeur b₁qui permettra d'égaliser les aires A₁et A₂afin d'avoir la distance curviligne maximale X₂pouvant être réalisée dans ce cas. A la limite du cas de la figure 5, on a :

On calcule la différence d'aires entre les parties triangulaires :

Dans l’exemple illustré, la première phase est limitante (ce qui équivaut à ΔI>0) donc on doit rajouter une portion d’arc de cercle à la première phase. Si la deuxième phase était limitante, cette valeur serait donnée à b₂à la place de b₁. Dans les équations relatives aux étapes E05 à E08, si ΔI<0, on remplace b₁par b₂.

On déduit la distance curviligne maximale X₂:

Le procédé comprend une étape de test E06 au cours de laquelle on détermine si la longueur X₂est strictement supérieure à la longueur L_TOT.

Si, au cours de l'étape E06, il a été déterminé que la longueur X₂est strictement supérieure à la longueur L_TOT, on en déduit qu’une fonction de courbure selon le cas de la figure 5 peut être construite par rapport à la longueur L_TOTet on applique une étape E07. Sinon, seule une fonction de courbure selon le cas de la figure 6 peut être construite pour la longueur L_TOTet on applique une étape E08.

Au cours de l’étape E07, on a le système d’équations suivant :

La portion de fonction constante 42 étant entre les portions de fonction affine 40 et 44, on connait déjà les longueurs l₁et l₂. On peut alors déterminer l₃:

L’équation 17 peut être identifiée sous la forme d’un polynôme de degré 2 de l₃. La seule racine de ce polynôme comprise entre zéro (0) et L_TOTest l₃. On peut ensuite calculer b₁et l₄:

Toujours au cours de l’étape E07, on calcule le dépassement latéral de la même manière que lors de l'étape E04, en y ajoutant le dépassement latéral de la portion de courbe circulaire 30 correspondant à la portion de fonction constante 42.

Pour calculer ce déplacement, l'angle δ_c1parcouru par la section circulaire 30 se calcule comme suit :

où R_c1est le rayon de courbure de la portion de courbe 30. Dans le cas où la seconde phase est limitante et où on chercherait à calculer b₂, on utiliserait R_c2, K_lim2, δ_c2plutôt que R_c1, K_lim1et δ_c1.

L'angle de lacet au début de la portion de courbe circulaire 30 se calcule comme suit :

Le cas échéant, l’angle de lacet au début de la portion de courbe circulaire 36 peut aussi être calculé.

A partir des deux dernières équations et en appliquant une matrice de rotation, on obtient le décalage latéral dû à la portion de courbe circulaire 30 :

Dans le cas où on utiliserait la portion de courbe circulaire 36, on écrirait une relation utilisant Y_c2, R_c2, h₂, δ_c2.

Au cours de l’étape E08, on cherche à déterminer b₁et b₂en connaissant l₁, l₂, l₃et l₄car égaux aux valeurs limites :

On a le système d'équations suivant :

Pour trouver b₁et b₂, on utilise b₀₁qui est la valeur de b₁dans le cas correspondant à la figure 5 :

Dans le cas où la seconde phase est limitante, on peut écrire l’équation correspondante pour déterminer b₀₂.

On exprime b₁et b₂en fonction d’un terme différentiel par rapport à la largeur des portions de fonction constante dans le cas de la figure 5 :

Le système d’équations ci-dessus s’écrit alors :

En définissant un terme de longueur différentiel L_rem:

on a :

On déduit les valeurs de b₁et b₂en utilisant les équations du système 26.

Toujours au cours de l’étape E08, on calcule le dépassement latéral de la même façon que lors de l'étape E07, à la différence près que l'on additionne deux décalages latéraux respectivement liés aux deux portions de courbes en arc de cercle 30 et 36.

Comme cela sera détaillé par la suite, les étapes E09 à E13 visent à améliorer le temps Tman par dichotomie.

A la suite des étapes E04, E07 et E08, on applique une étape E09 de calcul d'un critère Δ exprimé sous la forme :

Le terme Y_OVest une distance latérale de dépassement supplémentaire, également connue sous la dénomination anglo-saxonne « overshoot distance ». Ce terme est déterminé en tenant compte du coefficient Rtcross. Plus particulièrement, lorsque Rtcross est nul, Y_OVest nul et, lorsque Rtcross égale un (1), Y_OVprend une valeur maximale, par exemple égale à Y_cible.

Toujours au cours de l’étape E09, on incrémente la valeur stockée dans la variable i :

Le procédé comporte une étape de test E10 au cours de laquelle on détermine si la valeur absolue du critère Δ est strictement inférieure à un seuil ε strictement positif. Le seuil ε correspond un déplacement latéral réalisé par rapport à la consigne de dépassement latéral en dessous duquel l'évitement réalisé est considéré comme satisfaisant. Le seuil ε peut être pré-paramétré et mémorisé dans le module de réception 16. Par exemple, le seuil ε est de l’ordre de 10 cm pour un déplacement latéral de 3 m.

Si, au cours de l’étape E10, il a été déterminé que la valeur absolue du critère Δ est supérieure ou égale au seuil ε, le dépassement latéral réalisé en suivant la courbe de trajectoire générée est trop éloigné du déplacement latéral souhaité et on applique une étape E11 de détermination du signe du critère Δ.

Si, au cours de l'étape E11, on détermine que le critère Δ est strictement négatif, alors le dépassement latéral réalisé en suivant la courbe de trajectoire générée est trop important et on applique une étape E12 de diminution du temps de manœuvre. Plus particulièrement, au cours de l’étape E12, la valeur mémorisée dans la variable Tman est modifiée de la manière suivante :

Si, au cours de l’étape E11, on détermine que le critère Δ est strictement positif, alors le déplacement latéral mis en œuvre en suivant la courbe de trajectoire générée est trop faible et on applique une étape E13 d’augmentation du temps de manœuvre. Plus particulièrement, au cours de l’étape E12, on modifie la valeur stockée dans la variable Tman en appliquant l’équation :

Si, au cours de l'étape E10, la valeur absolue du critère Δ est strictement inférieure au seuil ε, alors le décalage latéral mis en œuvre en suivant la courbe de trajectoire générée est suffisamment proche d'un décalage latéral satisfaisant. On met alors en œuvre une étape de test E14 de détermination du signe du critère Δ.

Si, lors de l'étape E14, on détermine que le critère Δ est strictement positif, alors le dépassement latéral mis en œuvre en suivant la courbe de trajectoire générée est très légèrement inférieur au décalage latéral souhaité. On met alors en œuvre l'étape E13 d’augmentation du temps de manœuvre, de façon à obtenir une courbe de trajectoire présentant un écart latéral très légèrement supérieur à l'écart souhaité.

Si, au cours de l'étape E14, on détermine que le critère Δ est inférieur ou égal à zéro (0), alors l'écart latéral mis en œuvre en suivant la courbe de trajectoire générée est très légèrement supérieur au décalage latéral souhaité. La courbe de trajectoire est alors satisfaisante et le temps de manœuvre Tman de la courbe de trajectoire, qui correspond au temps limite d’activation, est optimisé.

En référence à la figure 8, on a schématiquement représenté un graphe doté d’un axe des abscisses 54 et d’une courbe 52 illustrant la valeur du critère Δ en fonction du temps de manœuvre. L’axe des abscisses 54 correspond à un critère nul : Δ=0. La mise en œuvre des étapes de tests E10, E11 et E14 avec l'incrément i permet de déterminer le temps de manœuvre situé juste après l'intersection entre la courbe 52 et l'axe 54. Par l’appellation « juste après », on entend que le temps de manœuvre est situé dans l’intervalle entre l’intersection, et l’intersection plus ε.

A la suite de l’étape E14, l’unité de détermination 18 reconstruit la courbe de trajectoire à partir des courbures exprimées dans la fonction de courbure, puis transmet la courbe de trajectoire au système de direction assistée du véhicule 2 de telle sorte que, lorsque le véhicule 2 sera situé à une position telle que le temps de la manœuvre sera égal au temps Tman, le véhicule 2 change de trajectoire en suivant la dernière courbe de trajectoire déterminée par l'unité de détermination 18.

De la sorte, le dispositif et le procédé selon l'invention permettent de générer une courbe de trajectoire avec un réglage dynamique relativement simple, tout en minimisant le temps de déclenchement du début de la manœuvre. Il en résulte une amélioration du ressenti de la manœuvre par les passagers du véhicule sans nuire à la sécurité lors de l'évitement de la cible, tout en diminuant le risque de fausse activation de la manœuvre d'évitement.

Claims

Dispositif (14) d’aide à la manœuvre d’évitement d’une cible (4) destiné à être incorporé dans un véhicule automobile (2), comprenant un module de réception (16) d’un paramètre d’entrée et une unité de détermination (18) apte à générer une courbe de trajectoire d’évitement de la cible (4) en fonction d’un paramètre d’entrée reçu par le module de réception (16), caractérisé en ce que l’unité de détermination (18) est configurée pour générer une courbe de trajectoire comprenant au moins une portion de courbe clothoïde (28, 32, 34, 38).
Dispositif (14) selon la revendication 1, dans lequel l’unité de détermination (18) est configurée pour générer une courbe de trajectoire constituée par quatre portions de courbe clothoïdes (28, 32, 34, 38) et zéro, une ou deux portion(s) de courbe en arc de cercle (30, 36).
Dispositif (14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’unité de détermination (18) comprend un module de détermination (20) d’une fonction de courbure associant une courbure à une distance curviligne, la fonction de courbure étant constituée par une pluralité de portions de fonction affine non constante (40, 44, 46, 50) et/ou de portions de fonction constante (42, 48), l’unité de détermination (18) étant configurée pour déterminer la courbe de trajectoire en tenant compte de la fonction de courbure.
Dispositif (14) selon la revendication 3, dans lequel le module de détermination (20) est configuré pour tenir compte d’une contrainte de contrôlabilité exprimée sous la forme d’une accélération latérale et/ou d’un jerk latéral lorsqu’il détermine la fonction de courbure.
Dispositif (14) selon la revendication 3, dans lequel le module de détermination (20) est configuré pour tenir compte d’une contrainte de contrôlabilité exprimée sous la forme d’une vitesse angulaire de volant et/ou d’un angle au volant lorsqu’il détermine la fonction de courbure.
Dispositif (14) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel le module de détermination (20) comprend un moyen de résolution (22) d’une équation présentant une pluralité d’inconnues étant des bornes d’intervalles de distance curviligne sur lesquels sont respectivement définies les portions de fonction (40, 42, 44, 46, 48, 50).
Dispositif (14) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’unité de détermination (18) comprend un module de calcul (24) d’un dépassement latéral associé à une courbe de trajectoire déterminée par l’unité de détermination (18), le module de calcul (24) utilisant de préférence un développement de Taylor.
Dispositif (14) selon la revendication 7, dans lequel le développement de Taylor est de degré compris entre deux et cinq, et préférentiellement égal à trois.
Dispositif (14) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l’unité de détermination (18) est configurée pour générer au moins deux courbes de trajectoire associées à deux temps limites d’activation distincts, l’unité de détermination (18) comprenant un module de sélection (26) configuré pour sélectionner, parmi les courbes de trajectoire générées par l’unité de détermination (18), une courbe de trajectoire en tenant compte du dépassement latéral et du temps limite d’activation associé.
Dispositif (14) selon la revendication 9, dans lequel le module de sélection (26) est configuré pour sélectionner, parmi les courbes de trajectoire générées par l’unité de détermination (18), une courbe de trajectoire dont le dépassement latéral associé est strictement supérieur à la somme d’une position latérale de la cible (4) avec au moins un terme choisi parmi une distance d’évitement et une distance de dépassement supplémentaire, et dont le temps limite d’activation associé est minimal.
Procédé d’aide à la manœuvre d’évitement d’une cible (4) destiné à être mis en œuvre dans un véhicule automobile (2), comprenant la réception (E01) d’un paramètre d’entrée, la génération d’une courbe de trajectoire d’évitement de la cible (4) en fonction du paramètre d’entrée, caractérisé en ce que la courbe de trajectoire générée comprend au moins une portion de courbe clothoïde (28, 32, 34, 38).
Programme d’ordinateur comprenant un code configuré pour, lorsqu'il est exécuté par un processeur ou une unité de contrôle électronique, mettre en œuvre le procédé selon la revendication 11.