FR3085926A1 - Procede de determination d’une courbe image d’un marquage au sol pour un vehicule autonome ou partiellement autonome - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détermination de la trajectoire d'une ligne de délimitation d'une voie de circulation d'un véhicule hôte (1), comportant les étapes de : - déterminer, dans un repère cartésien fixe par rapport au véhicule hôte (1), une courbe (R) représentative de la géométrie de la route, sous la forme d'un polynôme, notamment du troisième degré ; - déterminer un ensemble de points représentatifs (A1-A4, B1-B4, C1-C4 , D1-D4) des délimitations de la voie de circulation du véhicule hôte (1), chaque point représentatif étant défini par un couple de coordonnées ; - pour chaque point représentatif, des coordonnées compensées sont calculées, de telle sorte que la distance entre le point de coordonnées compensées et le point de même abscisse que le point représentatif considéré mais appartenant à la courbe représentative de la géométrie de la route est égale à la longueur de la projection du point représentatif considéré sur la courbe (R) de la géométrie de la route.
Description
Procédé de détermination d’une courbe image d’un marquage au sol pour un véhicule autonome ou partiellement autonome
L’invention se rapporte au domaine des systèmes d’aide à la conduite équipant les véhicules automobiles autonomes ou partiellement autonomes. Les systèmes d’aide à la conduite, souvent dénommés sous l’acronyme anglais ADAS (pour « Advanced driver-assistance systems »), ont pour but d’alléger la charge du conducteur, notamment en le libérant de certaines tâches, en améliorant son attention et/ou sa perception de l’environnement, en détectant certains risques, en effectuant automatiquement des actions en réponse à la détection de ces risques, etc.
Pour les véhicule autonomes ou partiellement autonomes, la conduite peut être entièrement déléguée au véhicule qui est équipé de capteurs lui permettant de percevoir l’environnement, et notamment les véhicules environnants. Cette perception de l’environnement par le véhicule permet de prévenir les risques d’accidents en garantissant le respect de règles prédéfinies, comme par exemple celle d’imposer que le véhicule se maintienne à une distance minimale du véhicule qui le précède.
Une fonction primordiale que doit assurer le système de conduite automatisé d’un véhicule autonome est la détection et le suivi des marquages au sol, fonction qui permet notamment de déterminer et garantir un positionnement latéral du véhicule adéquat au sein d’une voie de circulation.
La détection et le suivi des lignes de délimitation est assuré au moyen d’au moins un capteur tel qu’une caméra.
Le bon fonctionnement du véhicule dans un mode de conduite autonome ou dans un mode de conduite sous assistance repose sur la bonne perception de la trajectoire des lignes délimitant la voie de circulation du véhicule ainsi que, le cas échéant, les voies adjacentes.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé de détermination de la trajectoire des lignes délimitant une voie de circulation dont la précision est améliorée.
À cet effet, l’invention concerne un procédé de de détermination de la trajectoire d’une ligne de délimitation d’une voie de circulation sur laquelle circule un véhicule hôte, le procédé comportant les étapes de :
- déterminer, dans un repère cartésien fixe par rapport au véhicule hôte, une courbe représentative de la géométrie de la route, sous la forme d’un polynôme, de préférence un polynôme du troisième degré ;
déterminer un ensemble de points représentatifs des délimitations de la voie de circulation du véhicule hôte, et, le cas échéant, de chaque voie de circulation adjacente, chaque point représentatif étant défini par un couple de coordonnées (x,, y,) ;
- pour chaque point représentatif de chacune des lignes de délimitation, des coordonnées (xoî, yOi) compensées sont calculées, de telle sorte que la distance entre le point de coordonnées (xoî, yOi) et le point d’abscisse x, appartenant à la courbe représentative de la géométrie de la route est égale à la longueur de la projection du point représentatif considéré sur la courbe représentative de la géométrie de la route.
Ainsi, le procédé conforme à l’invention permet de déterminer une courbe compensée, qui est l’image de la courbe des lignes de délimitation telle qu’acquise par le ou les capteurs, cette courbe compensée étant parallèle à la courbe de la géométrie de la route sur laquelle circule le véhicule. Sans le procédé conforme à l’invention, on obtient des courbes qui ne sont pas parallèles à la géométrie de la route.
Dans une réalisation, le repère cartésien est défini comme le repère dont le centre (O) est situé à l’extrémité à l’extrémité arrière du véhicule hôte, dont l’axe des abscises (OX) est inclus dans le plan médian du véhicule hôte et l’axe des ordonnées (OY) est parallèle à un axe transversal du véhicule hôte.
Dans une réalisation, la courbe est déterminée sous la forme d’un polynôme du type :
XcW Xc d C2 Xq + Cq ',XcE. [^c_£ower »-^-c_l/pper]
OÙ Xcjower ©t Xc_upper représentent les limites inférieure et supérieure de la courbe selon l’axe (OX).
Dans une réalisation, le couple de coordonnées de chaque point représentatif est défini par la fonction suivante :
— yt > Xi E [xi Lower > XiJJpper]·
Dans une réalisation, le procédé comporte une étape consistant à déterminer la projection (d,) de chaque point représentatif de chaque ligne de délimitation, de coordonnées (x,, Ft(Xi)) sur la courbe de la géométrie de la route yc(xi), au moyen de la formule suivante :
di = ( Ft(xj) - yc(xi)) * cos( atan (yéfe. )) ) dans laquelle la fonction yc’(xi) est la dérivée de la fonction yc(Xi) représentant la géométrie de la route, pour le point d’abscisse x,.
Dans une réalisation, le procédé comporte une étape consistant à déterminer les coordonnées compensées xOi et yOi au moyen des formules suivantes :
yOi y'cGt) + y'c(%i)2 = yc(xù + dt i
+ y'c(%i)2
Dans une réalisation, le procédé comporte une étape consistant à déterminer, pour chaque point représentatif de chaque ligne de délimitation, les coordonnées compensées xOi et yOi afin d’obtenir une courbe compensée correspondant à un polynôme du troisième degré, sous la forme : yoffset_curve (^) — ^3 + ·% + ^0 » [-Toi > Άο4·]
L’invention concerne également un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé tel que défini ci-dessus.
L’invention concerne également un système de conduite automatisé comportant un calculateur, des capteurs et des actionneurs agencés pour mettre en œuvre le procédé tel que défini ci-dessus.
L’invention concerne également un véhicule automobile équipé d’un système de conduite automatisé tel que défini ci-dessus et/ou mettant en œuvre un procédé tel que défini plus haut.
La présente description détaillée qui lesquels :
- la figure conduite automatisé permettant la mise en œuvre d’un procédé conforme à l’invention ;
- les figures 2 à 10 détaillent la mise en œuvre des différentes étapes d’un procédé conforme à l’invention.
invention sera mieux comprise à la lecture de la suit, faite en référence au dessins annexés, dans représente un véhicule équipé d’un système de
La figure 1 représente un véhicule partiellement ou totalement autonome, qui est équipé d’un système de conduite automatisé 2. Dans la suite de la présente description ce véhicule sera dénommé véhicule hôte 1. Le système de conduite automatisé 2 comporte notamment un calculateur 10, des actionneurs 12, ainsi qu’une pluralité de détecteurs, dans l’exemple une pluralité de capteurs 14a, 14b, 16a, 16b, 18 répartis sur l’avant, l’arrière et les côtés du véhicule hôte 1. Ces capteurs peuvent inclure un ou plusieurs des types de capteurs suivants : capteurs à ultrasons, radars, lidars, caméras à vision de jour, caméras à vision de nuit, etc. Le système de conduite automatisé 2 comporte dans l’exemple quatre caméras 18 (soit une caméra avant, une caméra arrière et deux caméras latérales) et une pluralité de capteurs 14a, 14b, 16a, 16b de type capteur à ultrasons et/ou radar et/ou lidar. Le calculateur 10 reçoit les données fournies par l’ensemble des capteurs 14a, 14b, 16a, 16b et par l’ensemble des caméras 18.
Grâce à l’ensembles de ces capteurs, le calculateur 10 est apte à détecter la présence d’obstacles dans l’environnement du véhicule, et en particulier la présence de véhicules dans cet environnement, que ce soit sur la voie courante du véhicule hôte 1 ou sur les voies adjacentes. Au moins un de ces capteurs est configuré pour détecter les marquages au sol délimitant la voie de circulation sur laquelle se trouve le véhicule hôte ainsi que, le cas échéant, les voies adjacentes.
Le calculateur 10 est par ailleurs relié à une pluralité d’actionneurs 12, qui comportent des dispositifs aptes à agir notamment sur la direction, l’accélérateur et le système de freinage du véhicule hôte, afin d’en contrôler l’allure et la trajectoire.
On décrit ci-après la mise en œuvre du procédé conforme à l’invention, en relation avec les figures 2 à 10.
Le procédé conforme à l’invention comporte une étape d’acquisition des données fournies par un ou plusieurs capteurs, dans l’exemple une caméra 18 et des capteurs radar 14a, 14b. Les données fournies par les capteurs sont transposées au cours d’une étape 32 dans un repère cartésien (représenté à la figure 2), fixe par rapport au véhicule hôte 1 et défini comme suit :
- le centre O du repère se situe au niveau de l’extrémité arrière du véhicule, dans le plan longitudinal médian du véhicule hôte 1 ;
- l’axe OX est parallèle à l’axe longitudinal du véhicule et orienté vers l’avant du véhicule hôte 1 ;
- l’axe OY est parallèle à l’axe transversal du véhicule et orienté vers la gauche du véhicule hôte 1.
La transposition des données brutes fournies par les capteurs permet d’obtenir un modèle brut de la route sur laquelle circule le véhicule hôte, ce modèle comportant deux composantes :
- la géométrie de la route, représentée par une courbe définie par un polynôme du troisième degré, donné par la fonction suivante :
ycM *c + Q-'-c'l’ Q \fic_Lower > ^cj/pper
Où Xc_ lower ©t Xc_upper représentent les limites inférieure et supérieure du polynôme selon l’axe OX.
- les délimitations de la voie de circulation du véhicule hôte, et, le cas échéant des voies de circulation adjacentes, constitué par un ensemble de points représentatifs de coordonnées (x,, y,), où y, est donné par la fonction suivante :
— Vi > F [x[ Lower , Xi Upper]
La figure 3 montre les données obtenues, à savoir :
- la géométrie de la route, représentée par la courbe R ;
- la géométrie des lignes délimitant la voie de circulation du véhicule hôte 1 et des voies adjacentes, en l’espèce :
o la délimitation gauche de la voie du véhicule hôte 1, représentée par l’ensemble des points représentatifs Bi, B2, B3, B4, o la délimitation droite de cette même voie, représentée par l’ensemble des points représentatifs Ci, C2, C3, C4, o la délimitation gauche d’une voie adjacente située à gauche de la voie de circulation du véhicule hôte 1, matérialisée par les points représentatifs Ai, A2, A3, A4, o la délimitation droite d’une voie adjacente située à droite de la voie de circulation du véhicule hôte 1, matérialisée par les points représentatifs Di, D2, D3, D4.
On détaille ci-après les étapes suivantes du procédé objet de l’invention, qui consiste à transformer les données relatives aux lignes délimitant les différentes voies, de manière à obtenir une image de ces lignes qui soit parallèles à la courbe de la géométrie de la route. Ainsi, pour chaque point (x,, Ft(Xi)) de chacune des lignes de délimitation, des coordonnées compensées xOj et yOi sont calculées, de telle sorte que la distance entre le point de coordonnées (xoi, yOi) et le point de coordonnées (x,, yc(xi)) appartenant à la courbe R de la géométrie de la route est égale à la longueur de la projection du point de coordonnées (x,, Ft(Xi)) sur la courbe de la géométrie de la route.
La figure 3 montre une étape du procédé, qui consiste à déterminer la projection d, d’un des points d’une ligne (dans l’exemple le point A3), de coordonnées (x,, Ft(Xi)) sur la courbe R représentative de de la géométrie de la route yc(xi). Cette projection correspond à la longueur de la ligne partant du point de la ligne de coordonnées (x,, Ft(Xi)) et perpendiculaire à la tangente au point x, à la courbe R représentative de la géométrie de la route yc(xi).
L’étape suivante, illustrée par les figures 4 et 5, consiste à déterminer le point de coordonnées (xOi, yOi), ce qui implique les sous-étapes détaillées ciaprès.
Au cours d’une première sous-étape (cf. figure 4), la projection d, est d’abord déterminée en utilisant un premier triangle rectangle, dont un des sommets est le point de coordonnées (x,, Ft(xj)), au moyen de la formule suivante :
La distance Ay correspond à la différence entre la coordonnée y du point de la ligne de coordonnées (x,, Ft(x,)) et le point de la courbe de la géométrie de la route de coordonnées (x,, yc(xi)) pour l’abscisse χ,, comme explicité par la formule suivante :
Ay = Ft(Xi) - yc(Xi)
L’angle a correspond à la pente de la tangente à la courbe de la géométrie de la route au point d’abscisse x,, comme explicité par la formule suivante :
a = atan ) )
Dans cette formule, la fonction yc’(xi) est la dérivée de la courbe de la géométrie de la route yc(Xi) pour le point d’abscisse x,.
Finalement, on obtient la formule de calcul de la projection di suivante :
di = ( Ft(xj) - yc(xi)) * cos( atan (y/(xf )) )
Au cours d’une seconde sous-étape (cf. figure 5), les coordonnées Xoi et yOi sont calculées en utilisant un deuxième triangle rectangle :
yOi -yc&i) = dt* cos xi ~ xoi = di * sin (c étant donné que :
Vi + τι2 cos (atan (4)) sin(atan(A))
On obtient ainsi les formules permettant de calculer les coordonnées
Xoi, yoi :
X0l — xi y'c(xù y/l + y'c(xd2 yOi = yc(xù + dt + y'c(%i)2
La figure 6 illustre l’application des deux formules précédentes à chaque point de chaque ligne de délimitation. Dans l’exemple de la figure 6, pour chacun des points Ai à A4, on détermine un couple de coordonnées (xoi, y0-i), (Xo2, y02), (Xo3, y03), (Xo4, y04). On notera qu’un minimum de quatre points est requis afin de pouvoir obtenir une courbe compensée, donnée par une fonction correspondant à un polynôme du troisième degré, comme explicité par la formule suivante :
y of f se t_curve (x) = A3 x3 + A2x2 + Ai x + Ao ; x e [xol, xo4
La figure 7 montre la courbe compensée ainsi déterminée. Cette courbe correspond à l’image de la ligne de délimitation qui respecte les contraintes imposées par la ligne de délimitation en termes de distance latérale par rapport au véhicule hôte 1 et celles imposée par la géométrie de la route, qui est l’image de la trajectoire de la route.
La figure 8 montre l’étape finale de la génération de toutes les limites des voies de circulation (courbes Ca, Cb, Ce, et Cd), dans le cas d’une route à trois voies de circulation adjacentes.
On notera que le procédé conforme à l’invention permet de prendre en compte les cas dans lesquels les lignes de délimitation ne sont pas parallèles, et notamment dans les cas de fusion ou de séparation de voies. La figure 9 illustre par exemple un cas de rapprochement des lignes de délimitations gauche et droite, ce rapprochement étant consécutif à la fusion de deux voies. La figure 10 illustre un cas d’écartement des lignes de délimitations gauche et droite, cet 10 écartement étant consécutif à une séparation de voies.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la trajectoire d’une ligne de délimitation d’une voie de circulation sur laquelle circule un véhicule hôte (1), le procédé comportant les étapes de :- déterminer, dans un repère cartésien fixe par rapport au véhicule hôte (1 ), une courbe (R) représentative de la géométrie de la route, sous la forme d’un polynôme, de préférence un polynôme du troisième degré ;déterminer un ensemble de points représentatifs (A1-A4, B1-B4, C1-C4, D-iD4) des délimitations de la voie de circulation du véhicule hôte (1), et, le cas échéant, de chaque voie de circulation adjacente, chaque point représentatif étant défini par un couple de coordonnées (x,, y,) ;- pour chaque point représentatif (A1-A4, B1-B4, C1-C4, D1-D4) de chacune des lignes de délimitation, des coordonnées (xOi, yOi) compensées sont calculées, de telle sorte que la distance entre le point de coordonnées (xOi, yOi) et le point d’abscisse x, appartenant à la courbe (R) représentative de la géométrie de la route est égale à la longueur de la projection (d,) du point représentatif considéré sur la courbe (R) représentative de la géométrie de la route.
- 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le repère cartésien est défini comme le repère dont le centre (O) est situé à l’extrémité à l’extrémité arrière du véhicule hôte, dont l’axe des abscises (OX) est inclus dans le plan médian du véhicule hôte (1) et l’axe des ordonnées (OY) est parallèle à un axe transversal du véhicule hôte (1).
- 3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la courbe (R) est déterminée sous la forme d’un polynôme du type :yc(xc)= C3 xc 3+ C2 xc2 + C,xc+ Co ; xc e [xc Lower, xcUpper]OÙ Xcjower ©t Xc_upper représentent les limites inférieure et supérieure de la courbe selon l’axe (OX).
- 4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le couple de coordonnées de chaque point représentatif (A1-A4, B1-B4, C1-C4, D-iD4) est défini par la fonction suivante :— Vi > Xi [xi Lower > Xi_Upper]·
- 5. Procédé selon la revendication précédente, comportant une étape consistant à déterminer la projection (d,) de chaque point représentatif (A1-A4,B1-B4, C1-C4, D1-D4) de chaque ligne de délimitation, de coordonnées (x,, Ft(Xi)) sur la courbe (R) de la géométrie de la route yc(xi), au moyen de la formule suivante :di = ( Ft(xi) - yc(xf)) * cos( atan (yétxi )) ) dans laquelle la fonction yc’(xi) est la dérivée de la fonction yc(Xi) représentant la géométrie de la route, pour le point d’abscisse x,.
- 6. Procédé selon la revendication précédente, comportant une étape consistant à déterminer les coordonnées compensées xOi et yOi au moyen des formules suivantes :yOi - yc(xt) = di* cos (atanÇy'cÇxi'))^ xi ~ xoi = di * sin (atan(y'c(%i)))
- 7. Procédé selon la revendication précédente, comportant une étape consistant à déterminer, pour chaque ligne de délimitation, les coordonnées compensées xOi et yOi afin d’obtenir une courbe compensée correspondant à un polynôme du troisième degré, sous la forme :(x) = A3 x3 + Â2x2 + x + Ao y of f se t_curve ; x e [xol, xo4
- 8. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une des revendications 1 à 4.
- 9. Système de conduite automatisé (2) comportant un calculateur (10), des capteurs (14a, 14b, 16a, 16b, 18) et des actionneurs (12) agencés pour mettre en œuvre le procédé conforme à l’une des revendications 1 à 4.
- 10. Véhicule automobile (1) équipé d’un système de conduite automatisé (2) conforme à la revendication précédente et/ou mettant en œuvre un procédé conforme à l’une des revendications 1 à 4.
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|---|---|---|---|---|
| CN114312823A (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-12 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 有效的道路坐标转换库 |
| CN114440907A (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-06 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 一种推荐路线确定方法、装置、导航服务器及存储介质 |
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