FR2812438A1 - "procede et dispositif de determination multisensorielle de la position d'un vehicule par rapport a une trajectoire de deplacement" - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un proc ed e et un dispositif de d etermination multisensorielle de la position d'un v ehicule par rapport à une trajectoire de d eplacement.Selon ce proc ed e, selon lequel une première association du v ehicule automobile à une chauss ee est r ealis ee au moyen d'une carte routière num erique coupl ee à un système de navigation, et cette première association est pr ecis ee par une d etermination ult erieure de la distance entre le v ehicule automobile et le bord de la chauss ee à l'aide d'un capteur r ealisant une r esolution de distance, pour la d etermination de la distance par rapport au bord de la chauss ee, on evalue la signature du signal de r eception du capteur r ealisant une r esolution de distance.Application notamment au guidage de v ehicules automobiles.
Description
L'invention concerne un procédé et l'utilisation d'un tel procédé pour
déterminer la position d'un véhicule automobile par rapport à une trajectoire de déplacement,
selon lequel une première association du véhicule automo-
bile à une chaussée est réalisée au moyen d'une carte rou- tière numérique couplée à un système de navigation, et
cette première association est précisée par une détermina-
tion ultérieure de la distance entre le véhicule automobile et le bord de la chaussée à l'aide d'un capteur réalisant une résolution de distance, ainsi qu'un dispositif convenant pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans lequel les capteurs déjà présents dans le véhicule, qui sont présents dans ce dernier par exemple pour des tâches de navigation et de régulation de distance,
sont interconnectés.
Pour accroître le confort et la sécurité dans des véhicules, les systèmes de capteurs servant à détecter l'environnement, avec une interprétation intelligente de la
scène, jouent un rôle de plus en plus grand.
Le document allemand DE 19749086 Cl décrit un système pour déterminer des données qui sont indicatives de la configuration d'une trajectoire de déplacement et qui contient un système de détection pour l'identification de la trajectoire de déplacement sous la forme d'une caméra vidéo et d'un dispositif de détection de la position de l'objet. Le dispositif de détection pour l'identification de la trajectoire de déplacement est constitué par une caméra vidéo et le dispositif de détection de la position de l'objet est constitué par un détecteur radar, qui détecte au moins la distance d'un objet, qui est situé en avant du véhicule, et sa direction angulaire par rapport à la direction de déplacement du véhicule. Ces informations des détecteurs sont réunies dans un modèle de déplacement du véhicule afin qu'une estimation de la position du
véhicule puisse en être tirée.
Des informations supplémentaires importantes par exemple concernant l'environnement du véhicule peuvent être obtenues à l'aide de systèmes de navigation. La résolution locale est en général suffisamment précise pour réaliser une association du véhicule à la carte routière numérique existante. Mais si le véhicule passe dans une zone de jonction ou de modification, dans laquelle par exemple une route secondaire s'étend à partir d'une route principale, alors il est difficile de déterminer si le véhicule avance ensuite sur la route principale ou bien s'il se déplace en direction de la route de bifurcation ou la route secondaire. Pour une interpolation améliorée de la scène il est par conséquent nécessaire de compléter de façon judicieuse l'information de navigation avec une information
supplémentaire de capteurs.
C'est pourquoi le procédé décrit dans le document allemand DE 19906614 Al compare les données d'un système de détection pour l'identification de la trajectoire de déplacement, basé sur un système vidéo et au moyen duquel les lignes de marquages sur le bord de la chaussée sont
identifiées, à l'information d'une carte routière numé-
rique, qui est reliée à un appareil de navigation. De ce fait il est possible de déterminer la position du véhicule
par rapport aux lignes de marquage.
Au contraire la publication JP 10325869 présente un système, dans lequel le dispositif de détection pour l'identification de la trajectoire de déplacement, qui est relié à une carte routière numérique, est constitué par un détecteur radar. Ceci rend le système d'une part apte à fonctionner par tous les temps (aucune gêne importante due au brouillard) et d'autre part le rend indépendant de l'existence de lignes de limitation sur le bord de la chaussée. Mais dans ce procédé un inconvénient réside dans le fait que des corps produisant une réflexion radar doivent être installés à des distances constantes sur le
bord de la chaussée.
L'invention a pour but d'indiquer un procédé pour déterminer la position d'un véhicule automobile par rapport à la trajectoire de déplacement selon lequel l'information provenant d'une carte routière numérique couplée à un système de navigation est réunie à l'information, que
fournit un capteur réalisant une résolution de distance.
Ce problème est résolu à l'aide du procédé du type indiqué plus haut, caractérisé en ce que pour la détermination de la distance par rapport au bord de la chaussée, on évalue la signature du signal de réception du
capteur réalisant une résolution de distance.
L'avantage fourni par l'invention réside dans la possibilité qu'un véhicule puisse déterminer d'une manière autonome, sans avoir recours à une infrastructure fixe de trafic (lignes de marquage, réflecteurs) sa position
actuelle par rapport à la trajectoire de déplacement.
Dans le cadre du procédé selon l'invention, on combine un capteur réalisant une résolution de distance, de préférence un radar en ondes millimétriques (mais on peut également imaginer d'utiliser un détecteur radar ou un capteur réalisant une résolution de distance sur la base d'un laser, par exemple un lidar) pour déterminer la distance du véhicule par rapport au bord de la chaussée, à une carte routière numérique couplée à un système de navigation, pour la détermination du lieu. Comme système de navigation il convient d'utiliser notamment un système dit DGPS, du type utilisé déjà fréquemment dans des véhicules modernes. Avantageusement le procédé selon l'invention
élimine cette incertitude par le fait qu'il met en corré-
lation l'information de la carte avec l'estimation de dis-
tance d'un capteur réalisant une résolution de distance. De cette manière, les coordonnées latérales du véhicule et l'orientation du véhicule peuvent être déterminées de façon nette. Ceci est important notamment également lorsqu'il faut identifier si un véhicule précédent se déplace sur la même trajectoire ou sur une trajectoire voisine ou si des obstacles existants sont situés sur la trajectoire de
déplacement proprement dite.
Avantageusement, le procédé selon l'invention utilise également en supplément l'information d'un système
gyroscopique, qui est intégré dans le véhicule, pour pou-
voir mieux déterminer l'orientation du véhicule sur la chaussée. A la place d'un système gyroscopique, on peut naturellement également imaginer d'utiliser une information de position d'autres systèmes situés dans le véhicule
automobile et de détecteurs pour estimer la position.
Conformément à l'invention, on utilise comme valeur estimée de la distance du véhicule automobile par rapport au bord de la chaussée, la distance de la porte de distance qui est présente à l'intérieur du signal de réception du capteur fournissant une résolution de distance et pour laquelle la signature du signal de réception commence à varier de façon significative. On peut imaginer que la décision indique une modification significative lorsque l'intensité du signal de réception augmente de façon monotone. C'est une procédure admissible étant donné
qu'une surface de la chaussée pour les ondes électromagné-
tiques émises par le détecteur radar apparaît lisse et par conséquente réfléchit relativement peu d'énergie vers le capteur, tandis que la réflexion au niveau du bord de la chaussée, qui est en général hétérogène (graviers, herbe, transition revêtement de la chaussée/bord du trottoir) est nettement plus intense. Pour éviter, lors de l'interrogation des signaux de réception, des erreurs qui sont dues par exemple à des perturbations des signaux, on peut également imaginer d'évaluer un accroissement monotone du signal comme étant significatif uniquement lorsque l'accroissement de l'énergie du signal s'effectue au-delà d'au moins deux portes de distance. Un choix judicieux du nombre des portes de distance s'effectue en liaison avec la
résolution actuelle de distance du système de capteur.
Cependant, de façon correspondante, on peut également imaginer de façon avantageuse de calculer, à l'aide de procédés d'estimation connus à partir du traitement d'images, concernant la transition monotone entre le revêtement de la chaussée et le bord de la chaussée, une estimation de distance, qui est nettement moins précise, dans sa résolution de distance, que la résolution du capteur réalisant une résolution de distance. A l'aide d'une telle estimation du bord, dont la résolution se situe au niveau du sous-pixel, on peut obtenir un accroissement
de la résolution d'un facteur compris entre 5 et 10.
Mais en particulier le signal de réception du capteur réalisant une résolution de distance peut être
également recherché en rapport avec l'apparition de signa-
tures typiques pour un bord de la chaussée. Il est parti-
culièrement avantageux d'agencer le capteur de manière qu'il soit sensible à une polarisation, de sorte que dans le cadre de l'analyse de la signature, on peut étudier la polarisation du signal de réception. Des études ont montré que les signatures de polarisation de surfaces de chaussées et de textures (herbe, remblais) situées de façon typique sur le bord de la chaussée, diffèrent de façon
significative.
Avantageusement, on peut déterminer la configu-
ration de la chaussée à partir de la séquence temporelle de l'information de distance. On peut imaginer de déterminer la configuration de la chaussée en utilisant le procédé de la somme minimale des carrés des erreurs ou bien d'utiliser un filtre Kalman optimisé pour cette tâche. Il est particulièrement avantageux que le filtre Kalman soit adapté à des informations obtenues à partir de la carte numérique d'une chaussée, comme par exemple des paramètres de courbes. Dans le cas o le filtre n'est temporairement pas à même d'identifier un bord de la chaussée, par exemple au niveau de rétrécissements de la chaussée, on peut également imaginer avantageusement d'extrapoler transitoirement la configuration de la chaussée à l'aide des mesures de distances précédentes. D'une manière particulièrement avantageuse, on peut utiliser le procédé selon l'invention en envoyant comme paramètre de commande, la connaissance de la position du véhicule par rapport à la trajectoire de déplacement, à des systèmes techniques. On pourrait imaginer des systèmes qui masquent l'espace de détection de capteurs liés à un rayonnement (par exemple: radar, lidar ou système de détection infrarouge actif). De cette manière il est possible de sélectionner tous les objets importants situés sur la chaussée de ceux situés à l'extérieur de la chaussée, ce qui conduit à une puissance d'identification nettement plus sûre de l'ensemble du système. Une telle
procédure permet de déterminer de façon précise une orien-
tation du rayonnement par rapport à la configuration de la chaussée et d'obtenir de façon précise les avantages qui en résultent, par exemple dans le cas de l'association d'objets. En dehors de cet avantage, un tel système de
détecteurs assisté par une carte permet d'accroître avan-
tageusement les capacités d'une interprétation sensorielle d'une scène. Par exemple, un système peut empêcher une identification erronée, par exemple un objet placé d'une manière erronée en tant que "objet fixe", lorsque par exemple un objet "pont" coïncide avec la position de l'identification faite par le détecteur. D'une manière avantageuse correspondante, on peut mieux interpréter, au moyen de connaissances basées sur l'information d'une
carte, des rayons de courbes de la trajectoire de déplace-
ment ou notamment des événements infrastructurels particu-
liers de l'entourage du véhicule, mieux interpréter les signaux du détecteur réalisant une résolution de distance de sorte que la probabilité d'une interprétation erronée
peut être réduite.
Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on peut imaginer de disposer sur le véhicule un système de détection séparé, conçu spécifiquement pour cette utilisation. Un avantage particulier du procédé selon l'invention réside cependant dans sa caractéristique à combiner avantageusement des informations partielles de capteurs individuels. De ce fait il est possible d'utiliser déjà un système de détection présent dans le véhicule (par exemple un système dit " ART ", un système dit Distronic, un système de navigation, un système de détection de zones de proximité et un système de détection de l'environnement) moyennant seulement de faibles modifications. Ainsi on peut par exemple imaginer d'élargir la caractéristique du faisceau de rayonnement d'un radar pour le réglage de la distance de manière qu'un lobe de rayonnement supplémentaire, pouvant être évalué individuellement, soit
orienté en direction du bord de la chaussée.
Claims (18)
1. Procédé pour déterminer la position d'un vé-
hicule automobile par rapport à une trajectoire de dépla-
cement, selon lequel une première association du véhicule automobile à une chaussée est réalisée au moyen d'une carte routière numérique couplée à un système de navigation, et
cette première association est précisée par une détermina-
tion ultérieure de la distance entre le véhicule automobile et le bord de la chaussée à l'aide d'un capteur réalisant une résolution de distance, caractérisé en ce que pour la détermination de la distance par rapport au bord de la chaussée, on évalue la signature du signal de réception du
capteur réalisant une résolution de distance.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en plus de la signature du signal de réception, on évalue en outre également la variation de son intensité
rapportée à la distance.
3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendica-
tions 1 et 2, caractérisé en ce que pour déterminer la position du véhicule automobile, on utilise en supplément l'information de position d'autres systèmes situés dans le véhicule et d'un dispositif de détection situé dans le véhicule et servant à estimer la position, notamment un
système gyroscopique.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise comme valeur d'estimation de la distance du véhicule automobile par rapport au bord de la chaussée, la distance de la porte de distance, pour laquelle la signature du signal de réception commence à varier de façon significative, à l'intérieur du signal de réception du capteur réalisant une résolution de distance.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on décide qu'il existe une modification significative lorsque l'intensité du signal de réception
augmente d'une manière monotone.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la croissance monotone s'effectue à l'aide d'au
moins 2 portes de distance.
7. Procédé selon l'une ou l'autre des revendica- tions 5 et 6, caractérisé en ce qu'au moyen de procédés appropriés d'estimation, connus d'après le traitement d'images, on calcule, en rapport avec la transition monotone entre le revêtement de la chaussée et le bord de la chaussée, une estimation de distance, dont la résolution de distance est nettement plus précise que la résolution du
capteur réalisant une résolution de distance.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendica-
tions 4 à 7, caractérisé en ce qu'on décide qu'il existe une modification importante lorsque le signal de réception
possède une signature typique pour un bord de la chaussée.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que dans le cas de l'analyse de la signature, on
prend en compte la polarisation du signal de réception.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendi-
cations 1 à 9, caractérisé en ce qu'on détermine la confi-
guration de la chaussée à partir de la séquence temporelle
des informations de distance.
11. Procédé selon la revendication 10, caracté-
risé en ce qu'on détermine la configuration de la chaussée
au moyen du procédé de la somme minimale des moindres car-
rés d'erreurs.
12. Procédé selon la revendication 10, caracté-
risé en ce que la configuration de la chaussée est déter-
minée à l'aide d'un filtre Kalman.
13. Procédé selon la revendication 12, caracté-
risé en ce que le filtre Kalman est adapté à des informa-
tions qui sont obtenues à partir de la carte numérique de
la chaussée, comme par exemple des paramètres de courbes.
14. Utilisation d'un procédé selon l'une
quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce
que la reconnaissance de la position du véhicule par rapport à la trajectoire de déplacement est délivrée en
tant que paramètre de commande, à des systèmes techniques.
15. Utilisation d'un procédé selon la revendica- tion 14, caractérisée par la commande d'un système qui masque l'espace de détection de capteurs assujettis à un rayonnement.
16. Utilisation d'un procédé selon l'une quel-
conque des revendications 14 à 15, caractérisée par la
commande d'un système qui interprète la scène de trafic.
17. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans
lequel des capteurs déjà présents dans le véhicule, qui sont présents dans ce dernier par exemple pour des tâches
de navigation et de régulation de distance, sont intercon-
nectés, caractérisé en ce que l'un des capteurs convient pour détecter la signature qui représente la transition
entre la surface de la chaussée et le bord de la chaussée.
18. Dispositif selon la revendication 17, carac-
térisé en ce qu'il comprend une unité de traitement de
signaux, à l'aide de laquelle la signature, qui est détec-
tée par le capteur de la transition entre la surface de la chaussée et le bord de la chaussée, peut être évaluée
individuellement.
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