Optimisation des Lois de Commande d’Éclairage Automobile par Fusion de Données
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Abstract EN:
Night-time driving with conventional headlamps is particularly unsafe. Indeed, if one drives much less at night, more than half of the driving fatalities occur during this period. To reduce these figures, several automotive manufacturers and suppliers participated to the European project “Adaptive Front lighting System” (AFS). This project has the aim to define new lightings functions based on a beam adaptation to the driving situation. And, it has to end in 2008 with a change of regulation of the automotive lighting allowing so realisation of all new AFS functions. For that, they explore the possible realisation of such new lighting functions, and study the relevance, the efficiency according to the driving situation, but also the dangers associated with the use, for these lighting functions, of information from the vehicle or from the environment. Since 2003, some vehicles are equipped by bending lights, taking account only of actions of the driver on the steering wheel. These solutions make it possible to improve the visibility by directing the beam towards the interior of the bend. However, the road profile (intersections, bends, etc) not being always known for the driver, the performances related to these solutions are consequently limited. However the embedded navigation systems, on the one hand can contain information on this road profile, and on the other hand have contextual information (engineering works, road type, curve radius, speed limits …). The topic of this thesis aims to optimize lighting control laws based on fusion of navigation systems information with those of vehicle embedded sensors (cameras,…), with consideration of their efficiency and reliability. Thus, this information fusion, applied here to the decision-making, makes it possible to define driving situations and contexts of the vehicle evolution environment (motorway, city, etc) and to choose the appropriate law among the various of developed lighting control laws (code motorway lighting, town lighting, bending light). This approach makes it possible to choose in real time, and by anticipation, between these various lighting control laws. It allows, consequently, the improvement of the robustness of the lighting system. Two points are at the origin of this improvement. Firstly, using the navigation system information, we developed a virtual sensor of event-based electronic horizon analysis allowing an accurate determination of various driving situations. It uses a finite state machine. It thus makes it possible to mitigate the problems of the ponctual nature of the navigation system information. Secondly, we developed a generic virtual sensor of driving situations determination based on the evidence theory of using a navigation system and the vision. This sensor combines confidences coming from the two sources for better distinguishing between the various driving situations and contexts and to mitigate the problems of the two sources taken independently. It also allows building a confidence of the navigation system using some of their criteria. This generic sensor is generalizable with other assistance systems (ADAS) that lighting one. This was shown by applying it to a speed limit detection system SLS (Speed Limit Support). The two developed virtual sensors were applied to the optimization of lighting system (AFS) and for the SLS system. These two systems were implemented on an experimental vehicle (demonstration vehicle) and they are currently operational. They were evaluated by various types of driver going from non experts to experts. They were also shown to car manufacturers (PSA, Audi, Renault, Honda, etc. ) and during different techdays. They proved their reliability during these demonstrations on open roads with various driving situations and contexts.
Abstract FR:
La conduite nocturne avec un système d’éclairage conventionnel n’est pas suffisamment sécurisante. En effet, si l’on roule beaucoup moins de nuit, plus de la moitié des accidents de la route arrivent pendant cette période. Dans le but de réduire ces accidents du trafic nocturne, le projet européen « Adaptive Front lighting System » (AFS) a été initié. L’objectif pour les constructeurs et équipementiers automobiles est d’aboutir en 2008 à un changement de réglementation de l’éclairage automobile. Pour cela, ils explorent les différents modes de réalisation possible de nouvelles fonctions d’éclairage basées sur la déformation du faisceau lumineux, et étudient la pertinence, l’efficacité par rapport à la situation de conduite, mais aussi les dangers associés à l’utilisation, pour ces fonctions, d’éclairage, d’informations issues du véhicule ou de l’environnement. Depuis 2003, des véhicules proposent d’orienter l’éclairage en virage, cette solution, ne tenant compte que des actions du conducteur sur le volant, permet d’améliorer la visibilité en orientant le faisceau vers l’intérieur du virage. Cependant, le profil de route (intersections, courbure, etc. ) n’étant pas toujours connu du conducteur, les performances liées à cette solution sont dès lors limitées. Or les systèmes embarqués de navigation, d’une part peuvent apporter des informations primordiales sur cette forme, et d’autre part disposent d’informations contextuelles (ouvrages d’art, nature de la route, rayon de virage, limitations de vitesse en vigueur…). Le sujet de cette thèse a pour objectif d’optimiser les lois de commande des systèmes d’éclairage en s’appuyant sur la fusion des informations issues des systèmes de navigation avec celles des capteurs embarqués dans le véhicule (caméras, …), tout en sachant jusqu’à quel point les systèmes actuels et futurs peuvent répondre à ces attentes de manière efficace et fiable. Ainsi, cette fusion des informations, appliquée ici à la prise de décision, permet de définir les situations et les contextes de conduite de l’environnement d’évolution du véhicule (autoroute, ville, etc. ) et de choisir la loi appropriée parmi les différentes lois de commande d’éclairage développées pour répondre aux fonctionnalités recherchées (code autoroute, code ville, code virage). Cette démarche permet de choisir en temps réel, et par anticipation, entre ces différentes lois de commande. Elle permet, par conséquent, l’amélioration de la robustesse du système d’éclairage. Deux points sont à l’origine de cette amélioration. Premièrement, à partir du système de navigation, nous avons développé un capteur virtuel d’horizon glissant événementiel permettant la détermination précise des différentes situations de conduite en utilisant un automate d’états finis. Il permet ainsi de pallier aux problèmes de la nature ponctuelle des informations du système de navigation. Deuxièmement, nous avons développé un capteur virtuel générique de détermination des situations de conduite basé sur la théorie des croyances en utilisant un système de navigation et la vision. Ce capteur combine les confiances en provenance des deux sources pour mieux distinguer les différentes situations et les différents contextes de conduite et de pallier aux problèmes des deux sources prises indépendamment. Il permet également de construire une confiance du système de navigation. Ce capteur générique est généralisable à des systèmes d’aide à la conduite (ADAS) autre que l’éclairage. Ceci a été montré en l’appliquant à un système de détection des limitations de vitesses réglementaires SLS (Speed Limit Support). Les deux capteurs virtuels développés ont été appliqués à l’optimisation de l’éclairage AFS et au système SLS. Ces deux systèmes ont été implémentés sur un véhicule de démonstration et ils sont actuellement opérationnels. Ils ont été évalués par différents types de conducteur allant des non experts aux experts de l’éclairage et des systèmes d’aide à la conduite (ADAS). Ils ont été également montrés auprès des constructeurs automobiles (PSA, Audi, Renault, Honda, etc. ) et au cours de différents « techdays » et ils ont prouvé leur fiabilité lors des démonstrations sur routes ouvertes avec des différentes situations et différents contextes de conduite.