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Fiche descriptive
Conception des principes de coopération conducteur-véhicule pour les systèmes de conduite automatisée (Document en Anglais)
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Modalités de diffusion de la thèse :
Modalités de diffusion de la thèse :
Auteur : Guo Chunshi
Date de soutenance : 29-05-2017
Directeur(s) de thèse : Popieul Jean-Christophe
- Haué Jean-Baptiste
- Sentouh Chouki
Président du jury : Basset Michel
Membres du jury : Popieul Jean-Christophe
- Haué Jean-Baptiste
- Sentouh Chouki
- Kemeny Andras
- Nouvelière Lydie
- La Fortelle Arnaud de
- Langlois Sabine
- Boer Erwin R.
Rapporteurs : Basset Michel
- La Fortelle Arnaud de
Laboratoire : Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique Industrielles et Humaines - LAMIH
Ecole doctorale : Sciences pour l'ingénieur (SPI)
Guo, Chunshi
Nom
Guo
Prénom
Chunshi
Nationalité
CN
Date de soutenance : 29-05-2017
Directeur(s) de thèse : Popieul Jean-Christophe
Popieul, Jean-Christophe
Nom
Popieul
Prénom
Jean-Christophe
Haué, Jean-Baptiste
Nom
Haué
Prénom
Jean-Baptiste
Sentouh, Chouki
Nom
Sentouh
Prénom
Chouki
Président du jury : Basset Michel
Basset, Michel
Nom
Basset
Prénom
Michel
Membres du jury : Popieul Jean-Christophe
Popieul, Jean-Christophe
Nom
Popieul
Prénom
Jean-Christophe
Haué, Jean-Baptiste
Nom
Haué
Prénom
Jean-Baptiste
Sentouh, Chouki
Nom
Sentouh
Prénom
Chouki
Kemeny, Andras
Nom
Kemeny
Prénom
Andras
Nouvelière, Lydie
Nom
Nouvelière
Prénom
Lydie
La Fortelle, Arnaud de
Nom
La Fortelle
Prénom
Arnaud de
Langlois, Sabine
Nom
Langlois
Prénom
Sabine
Boer, Erwin R.
Nom
Boer
Prénom
Erwin R.
Rapporteurs : Basset Michel
Basset, Michel
Nom
Basset
Prénom
Michel
La Fortelle, Arnaud de
Nom
La Fortelle
Prénom
Arnaud de
Laboratoire : Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique Industrielles et Humaines - LAMIH
Ecole doctorale : Sciences pour l'ingénieur (SPI)
Discipline : Automatique. Automatique, génie informatique
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : Coopération Homme-MachineInteraction homme-machineCoopération conducteur-véhiculeContrôle partagéPartage haptique du contrôleCommande prédictiveConception centrée sur l'utilisateurConduite automatiséeVéhicule autonomeÉvaluation de la situationPrédiction de trajectoireGestion d’insertion sur l’autorouteContrôle longitudinal des véhiculesContrôle latéral des véhicules
Véhicules autonomes -- Thèses et écrits académiquesSystèmes homme-machine -- Thèses et écrits académiquesAutomobiles -- Commande automatique -- Thèses et écrits académiques
Résumé : Face à l’évolution rapide des technologies nécessaires à l’automatisation de la conduite au cours de ces dernières années, les grands constructeurs automobiles promettent la commercialisation de véhicules autonomes à l’horizon 2020. Cependant, la définition des interactions entre les systèmes de conduite automatisée et le conducteur au cours de la tâche de conduite reste une question ouverte. L'objectif de cette thèse est de concevoir, développer et évaluer des principes de coopération entre le conducteur et les systèmes de conduite automatisée. Compte tenu de la complexité d'un tel Système Homme-Machine, la thèse propose, en premier lieu une architecture de contrôle coopératif hiérarchique et deux principes de coopération généraux sur deux niveaux dans l’architecture qui serviront ensuite de base commune pour la conception des systèmes coopératifs développés pour les cas d’usages définis. Afin d’assurer une coopération efficace avec le conducteur dans un environnement de conduite dynamique, le véhicule autonome a besoin de comprendre la situation et de partager sa compréhension de la situation avec le conducteur. Pour cela, cette thèse propose un formalisme de représentation de la scène de conduite basé sur le repère de Frenet. Ensuite, une méthode de prédiction de trajectoire est également proposée. Sur la base de la détection de manœuvre et de l'estimation du jerk, cette méthode permet d’améliorer la précision de la trajectoire prédite comparée à celle déterminée par la méthode basée sur une hypothèse d'accélération constante. Dans la partie d’études de cas, deux principes de coopération sont mis en œuvre dans deux cas d’usage. Dans le premier cas de la gestion d’insertion sur autoroute, un système de contrôle longitudinal coopératif est conçu. Il comporte une fonction de planification de manœuvre et de génération de trajectoire basée sur la commande prédictive. En fonction du principe de coopération, ce système peut à la fois gérer automatiquement l’insertion d’un véhicule et donner la possibilité au conducteur de changer la décision du système. Dans le second cas d'usage qui concerne le contrôle de trajectoire et le changement de voie sur autoroute, le problème de partage du contrôle est formulé comme un problème d’optimisation sous contraintes qui est résolu en ligne en utilisant l’approche de la commande prédictive (MPC). Cette approche assure le transfert continu de l’autorité du contrôle entre le système et le conducteur en adaptant les pondérations dans la fonction de coût et en mettant en œuvre des contraintes dynamiques en ligne dans le modèle prédictif, tout en informant le conducteur des dangers potentiels grâce au retour haptique sur le volant. Les deux systèmes sont évalués à l’aide de tests utilisateur sur simulateur de conduite. En fonction des résultats des tests, cette thèse discute la question des facteurs humains et la perception de l'utilisateur sur les principes de coopération.
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : Coopération Homme-MachineInteraction homme-machineCoopération conducteur-véhiculeContrôle partagéPartage haptique du contrôleCommande prédictiveConception centrée sur l'utilisateurConduite automatiséeVéhicule autonomeÉvaluation de la situationPrédiction de trajectoireGestion d’insertion sur l’autorouteContrôle longitudinal des véhiculesContrôle latéral des véhicules
Véhicules autonomes -- Thèses et écrits académiquesSystèmes homme-machine -- Thèses et écrits académiquesAutomobiles -- Commande automatique -- Thèses et écrits académiques
Résumé : Face à l’évolution rapide des technologies nécessaires à l’automatisation de la conduite au cours de ces dernières années, les grands constructeurs automobiles promettent la commercialisation de véhicules autonomes à l’horizon 2020. Cependant, la définition des interactions entre les systèmes de conduite automatisée et le conducteur au cours de la tâche de conduite reste une question ouverte. L'objectif de cette thèse est de concevoir, développer et évaluer des principes de coopération entre le conducteur et les systèmes de conduite automatisée. Compte tenu de la complexité d'un tel Système Homme-Machine, la thèse propose, en premier lieu une architecture de contrôle coopératif hiérarchique et deux principes de coopération généraux sur deux niveaux dans l’architecture qui serviront ensuite de base commune pour la conception des systèmes coopératifs développés pour les cas d’usages définis. Afin d’assurer une coopération efficace avec le conducteur dans un environnement de conduite dynamique, le véhicule autonome a besoin de comprendre la situation et de partager sa compréhension de la situation avec le conducteur. Pour cela, cette thèse propose un formalisme de représentation de la scène de conduite basé sur le repère de Frenet. Ensuite, une méthode de prédiction de trajectoire est également proposée. Sur la base de la détection de manœuvre et de l'estimation du jerk, cette méthode permet d’améliorer la précision de la trajectoire prédite comparée à celle déterminée par la méthode basée sur une hypothèse d'accélération constante. Dans la partie d’études de cas, deux principes de coopération sont mis en œuvre dans deux cas d’usage. Dans le premier cas de la gestion d’insertion sur autoroute, un système de contrôle longitudinal coopératif est conçu. Il comporte une fonction de planification de manœuvre et de génération de trajectoire basée sur la commande prédictive. En fonction du principe de coopération, ce système peut à la fois gérer automatiquement l’insertion d’un véhicule et donner la possibilité au conducteur de changer la décision du système. Dans le second cas d'usage qui concerne le contrôle de trajectoire et le changement de voie sur autoroute, le problème de partage du contrôle est formulé comme un problème d’optimisation sous contraintes qui est résolu en ligne en utilisant l’approche de la commande prédictive (MPC). Cette approche assure le transfert continu de l’autorité du contrôle entre le système et le conducteur en adaptant les pondérations dans la fonction de coût et en mettant en œuvre des contraintes dynamiques en ligne dans le modèle prédictif, tout en informant le conducteur des dangers potentiels grâce au retour haptique sur le volant. Les deux systèmes sont évalués à l’aide de tests utilisateur sur simulateur de conduite. En fonction des résultats des tests, cette thèse discute la question des facteurs humains et la perception de l'utilisateur sur les principes de coopération.
Type de contenu : Texte
Format : PDF
Format : PDF
Identifiant : uvhc-ori-oai-wf-1-2259
Type de ressource : Thèse
Type de ressource : Thèse