FR2887669A3 - METHOD AND IMPROVED SHOCK PREDICTION SYSTEM BETWEEN A VEHICLE AND A PIETON - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système embarqué de prédiction de choc entre un véhicule et un piéton détecté dans son environnement, comprenant des moyens de détection de piétons à distance associés à des moyens de prédiction de leur trajectoire, et des moyens de détection du fonctionnement du véhicule et des moyens de détection du comportement du conducteur associés à des moyens de prédiction de la trajectoire du véhicule, comprenant de plus une unité centrale de contrôle recevant des informations sur le piéton détecté en provenance des moyens de prédiction de trajectoire et des informations sur le véhicule et sur le comportement du conducteur en provenance des moyens de détection de sa trajectoire, et délivrant des informations de prédiction d'un éventuel choc véhicule/piéton, constituées notamment d'un temps avant impact (TTI), d'une zone d'impact (ZIP) et d'une probabilité de choc (Pc), à des systèmes de contre-mesure qui se déclenchent successivement selon leurs seuils respectifs.The invention relates to an on-board system for predicting a collision between a vehicle and a pedestrian detected in its environment, comprising means for detecting pedestrians at a distance associated with means for predicting their trajectory, and means for detecting the operation of the vehicle. and driver behavior detecting means associated with vehicle trajectory prediction means, further comprising a central control unit receiving pedestrian information detected from the trajectory predicting means and vehicle information. and on the behavior of the driver coming from the means for detecting his trajectory, and delivering information for predicting a possible vehicle / pedestrian shock, notably constituted by a time before impact (TTI), of an impact zone (ZIP) and a probability of shock (Pc), to countermeasures systems which are triggered successively according to their respective thresholds.
Description
PROCEDE ET SYSTEME EMBARQUE DE PREDICTION DE CHOCMETHOD AND ON-OFF SHOCK PREDICTION SYSTEM
ENTRE UN VEHICULE ET UN PIETON.BETWEEN A VEHICLE AND A PIETON.
L'invention concerne un système embarqué de prédiction de choc entre un véhicule et un piéton, considéré comme un usager vulnérable de la route dont il faut assurer la sécurité à partir du véhicule. Elle concerne également un procédé de prédiction de choc entre un véhicule et un piéton détecté dans son environnement, mis en oeuvre par ledit système embarqué. The invention relates to an on-board collision prediction system between a vehicle and a pedestrian, considered as a vulnerable user of the road which must be secured from the vehicle. It also relates to a shock prediction method between a vehicle and a pedestrian detected in its environment, implemented by said embedded system.
L'industrie automobile s'intéresse de plus en plus aux usagers vulnérables de la route, parmi lesquels les piétons constituent la grande majorité et l'instauration de tests chocs piétons, au sein des tests EURO NCAP, illustre son intérêt pour les piétons. La première génération de systèmes actifs de protection des piétons est destinée à détecter un choc véhicule/piéton par des capteurs de contact installés sur la face avant du véhicule, afin de déclencher des moyens de protection de type capot actif ou airbags piétons . The automotive industry is increasingly interested in vulnerable road users, of which pedestrians make up the vast majority and the introduction of pedestrian impact tests, in the EURO NCAP tests, illustrates its interest in pedestrians. The first generation of active pedestrian protection systems is intended to detect a vehicle / pedestrian impact by contact sensors installed on the front face of the vehicle, in order to trigger protection means such as active bonnet or pedestrian airbags.
Actuellement, en dehors de la détection de choc piéton, qui consiste à détecter que l'obstacle effectivement heurté par le véhicule est bien un piéton, il existe des systèmes de détection de piéton à distance, présent dans le champ de détection d'un capteur à distance (caméra mono ou stéréovision, visible ou infra rouge, caméra 3D active, PMD, LIDAR, Radar, télémètre à balayage, ultrasons...) autour du véhicule. Currently, apart from the detection of pedestrian impact, which consists in detecting that the obstacle actually struck by the vehicle is indeed a pedestrian, there are remote pedestrian detection systems present in the detection field of a sensor. remote (mono or stereovision camera, visible or infra red, active 3D camera, PMD, LIDAR, radar, range finder, ultrasound ...) around the vehicle.
Notamment, la demande de brevet US 6 035 053, au nom de Mazda Motor Corporation, décrit un système de détection de collision en se basant sur la notion de danger, délimité par des seuils sur la position de l'obstacle, et la demande de brevet EP 1 095 832, au nom de Director General of Public Works Reasearch Institute (JP), traite également les accidents de piétons, mais en s'appuyant sur une coopération avec l'infrastructure routière intelligente , ce qui impliquerait que des systèmes électroniques équipent le bord de toutes les routes. In particular, the patent application US Pat. No. 6,035,053, in the name of Mazda Motor Corporation, describes a collision detection system based on the notion of danger, delimited by thresholds on the position of the obstacle, and the request for EP 1 095 832, in the name of Director General of Public Works Reasearch Institute (JP), also deals with pedestrian accidents, but relying on cooperation with the intelligent road infrastructure, which would imply that electronic systems equip the edge of all roads.
La prédiction de choc piéton en elle-même a déjà fait l'objet d'une demande de brevet FR 03 15548 au nom de RENAULT, déposé le 31 décembre 2003. Cette prédiction repose sur un modèle probabiliste de trajectoires. The pedestrian shock prediction itself has already been the subject of a patent application FR 03 15548 in the name of RENAULT, filed December 31, 2003. This prediction is based on a probabilistic model of trajectories.
Le but de l'invention est de proposer un système amélioré pour la sécurité des piétons, système embarqué sur le véhicule équipé, autonome et ne nécessitant pas d'interactions avec d'autres systèmes sur les autres véhicules, piéton et/ou infrastructure. The object of the invention is to provide an improved system for pedestrian safety, on-vehicle system equipped, autonomous and not requiring interaction with other systems on other vehicles, pedestrian and / or infrastructure.
Pour cela, un premier objet de l'invention est un système embarqué de prédiction de choc entre un véhicule et un piéton détecté dans son environnement, comprenant d'une part des moyens de détection de piétons à distance associés à des moyens de prédiction de leur trajectoire, et d'autre part des moyens de détection du fonctionnement du véhicule et des moyens de détection du comportement du conducteur associés à des moyens de prédiction de la trajectoire du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une unité centrale électronique de contrôle recevant des informations sur le piéton détecté en provenance des moyens de prédiction de trajectoire et des informations sur le véhicule et sur le comportement du conducteur en provenance des moyens de détection de sa trajectoire, et délivrant des informations de prédiction d'un éventuel choc véhicule/piéton, constituées notamment d'un temps avant impact, d'une zone d'impact et d'une probabilité de choc, à des systèmes de contre- mesure qui se déclenchent successivement selon leurs seuils respectifs. For this, a first object of the invention is an on-board system for predicting a collision between a vehicle and a pedestrian detected in its environment, comprising on the one hand remote pedestrian detection means associated with means for predicting their presence. trajectory, and secondly means for detecting the operation of the vehicle and driver behavior detection means associated with means for predicting the trajectory of the vehicle, characterized in that it further comprises an electronic central unit of control receiving information on the pedestrian detected from the trajectory prediction means and information on the vehicle and on the behavior of the driver from the means for detecting its trajectory, and delivering information for predicting a possible vehicle shock / pedestrian, consisting in particular of a time before impact, an impact zone and a probability of c, to countermeasure systems which are triggered successively according to their respective thresholds.
Selon une autre caractéristique du système embarqué de prédiction de choc, l'unité centrale électronique de contrôle est reliée à des moyens de veille, des moyens d'information du conducteur du véhicule et d'information du piéton, des moyens d'évitement d'une collision, des moyens de mise en oeuvre d'un pré crash avec un piéton et des moyens de protection de choc piéton, auxquels elle délivre des ordres de déclenchement. According to another characteristic of the onboard shock prediction system, the electronic control central unit is connected to means of watch, means of information of the driver of the vehicle and information of the pedestrian, means of avoidance of a collision, means for implementing a pre-crash with a pedestrian and pedestrian impact protection means, to which it issues trip commands.
Un second objet de l'invention est un procédé de prédiction de choc entre un véhicule et un piéton détecté dans son environnement, mis en oeuvre par le dispositif précédent, comprenant une étape de détection de piétons à distance suivie d'une étape de prédiction de leur trajectoire, une étape de détection du fonctionnement du véhicule et une étape de détection du comportement du conducteur associée à une étape de prédiction de la trajectoire du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une étape de traitement des informations de prédiction de la trajectoire des piétons détectés et de prédiction de la trajectoire du véhicule, pour calculer des informations de prédiction d'un éventuel choc véhicule/piéton, constituées notamment d'un temps avant impact, d'une zone d'impact et d'une probabilité de choc, et délivrer des ordres de déclenchement à des systèmes de contre-mesure. A second object of the invention is a method for predicting a collision between a vehicle and a pedestrian detected in its environment, implemented by the preceding device, comprising a remote pedestrian detection step followed by a step of predicting their trajectory, a step of detecting the operation of the vehicle and a step of detecting the behavior of the driver associated with a step of predicting the trajectory of the vehicle, characterized in that it further comprises a step of processing the prediction information of the vehicle. the trajectory of the detected pedestrians and the prediction of the trajectory of the vehicle, for calculating information for predicting a possible vehicle / pedestrian shock, constituted in particular by a time before impact, an impact zone and a probability shock, and issue trip orders to countermeasure systems.
Selon une autre caractéristique du procédé de prédiction de choc, il comporte de plus une étape de calcul d'une probabilité de choc pondérée P, p, obtenue en multipliant la probabilité de choc initiale Pc par deux fonctions de pondération, ou poids, l'une pu, due au temps avant impact et l'autre pu,, due à la localisation de l'impact: PCP=PC*j'TT, *l'Z,P Selon une autre caractéristique du procédé de prédiction de choc, il réalise les étapes suivantes: - une étape el) de calcul de la probabilité de choc pondérée qui a) dans le cas où la probabilité est nulle, donc aucun risque de choc détecté, pas de zone de choc ou de temps avant impact prévus, est suivie d'une étape e2) de maintien en veille du système, et b) dans le cas où la probabilité est non nulle, donc qu'un risque de choc est détecté entre un piéton et un véhicule et à mesure que le temps avant impact se réduit, est suivie par: - une étape e3) de comparaison du temps avant impact TTI avec un premier seuil S, , qui a) dans le cas où le temps avant impact est inférieur audit seuil, est suivie d'une étape e4) de protection du piéton lors du choc par déclenchement des dispositifs de protection passive, et b) dans le cas où le temps avant impact est supérieur audit seuil, est suivie parÉ - une étape e5) de comparaison du temps avant impact TTI avec un deuxième seuil S2, supérieur au premier seuil S, , qui a) dans le cas où le temps avant impact est inférieur audit seuil S2, est suivie d'une étape e6) de commande d'un ordre de déclenchement d'une procédure de pré crash piéton par freinage d'urgence, et pré activation des systèmes de protection passive de choc piéton, et b) dans le cas où le temps avant impact est supérieur audit seuil S2: - étape e7) : comparaison du temps avant impact TTI avec un troisième seuil S3, supérieur au deuxième seuil S2, qui a) dans le cas où le temps avant impact est inférieur audit seuil S3, est suivie d'une étape e8) d'évitement de collision par calcul de la trajectoire optimale d'évasion et déclenchement du système de contrôle de trajectoire du véhicule en vue d'une modification automatique de la trajectoire du véhicule, par combinaison d'actions sur la direction vers la gauche et/ou la droite, et sur la vitesse du véhicule par accélération et/ou freinage, et b) dans le cas où le temps avant impact est supérieur audit seuil S3, est suivie d'une étape e9) de commande d'un ordre d'information du conducteur et/ou du piéton par déclenchement d'un signal d'alerte. According to another characteristic of the shock prediction method, it further comprises a step of calculating a weighted shock probability P, p, obtained by multiplying the initial shock probability Pc by two weighting functions, or weight, the one pu, due to the time before impact and the other pu ,, due to the location of the impact: PCP = PC * ITT, * Z, P According to another characteristic of the shock prediction process, it performs the following steps: a step el) of calculating the weighted shock probability which a) in the case where the probability is zero, therefore no risk of shock detected, no shock zone or expected time before impact, is followed by a step e2) for maintaining the system in standby, and b) in the case where the probability is non-zero, so that a risk of shock is detected between a pedestrian and a vehicle and as the time before impact is reduced, is followed by: - a step e3) of comparison of the time before impact TTI with a first threshold S, which a) in the case where the time before impact is less than said threshold, is followed by a step e4) of protecting the pedestrian during the shock by triggering the passive protection devices, and b) in the case where the time before impact is greater than said threshold, is followed byE - a step e5) of comparison of the time before impact TTI with a second threshold S2, greater than the first threshold S, which a) in the case where the time before impact is less than said threshold S2, is followed by a step e6) of ordering a triggering order of a pedestrian pre-crash procedure by emergency braking, and pre-activation of passive pedestrian impact protection systems, and b) in the case where the time before impact is greater than said threshold S2: - step e7): comparison of the time before impact TTI with a third threshold S3, greater than the second threshold S2, which a) in the case where the time before impact is lower at said threshold S3, is followed by a step e8) of collision avoidance by calculating the optimal escape trajectory and triggering the vehicle trajectory control system for automatic modification of the vehicle trajectory, by combining actions on the steering to the left and / or the straight line, and on the speed of the vehicle by acceleration and / or braking, and b) in the case where the time before impact is greater than said threshold S3, is followed by a step e9) of ordering an order of informing the driver and / or the pedestrian by triggering an alert signal.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation non limitatifs, illustrée par les figures suivantes qui sont: - la figure 1: les trois phases principales de la protection des piétons, - la figure 2: un système permettant de connaître la probabilité de choc véhicule/piéton, la figure 3: une vue de dessus d'un véhicule et d'un piéton devant le capot, - la figure 4: un exemple de modélisation géométrique d'un choc frontal entre un véhicule et un piéton, - les figures 5 à 7: trois variantes de définitions de la zone de choc correspondant à la description respectivement de la zone de choc simple, de la zone de choc plus fine et de la zone de choc continue , la figure 8: la courbe de probabilité d'un choc spatial en fonction du temps, la figure 9: la probabilité pondérée de choc en fonction du temps avant impact, figure 10: la zone de choc prévue, en %, relevée sur le schéma d'un véhicule, la figure 11: la probabilité pondérée de choc en fonction de ladite zone de choc prévue en %, - la figure 12: différents moyens composant un système de protection du piéton, - la figure 13: un exemple non limitatif d'organigramme des différentes étapes constituant le procédé de prédiction selon l'invention, - la figure 14: un exemple non limitatif des différentes étapes de ce procédé selon l'invention. Other features and advantages of the invention will become apparent on reading the description of nonlimiting exemplary embodiments, illustrated by the following figures which are: FIG. 1: the three main phases of pedestrian protection; FIG. 2: a system making it possible to know the probability of vehicle / pedestrian impact, FIG. 3: a top view of a vehicle and a pedestrian in front of the hood, FIG. 4: an example of a geometric modeling of a vehicle. frontal collision between a vehicle and a pedestrian, - figures 5 to 7: three variants of definitions of the shock zone corresponding to the description respectively of the single shock zone, the finer impact zone and the shock zone; Figure 8: the probability curve of a space shock as a function of time, Figure 9: the weighted probability of shock as a function of time before impact, figure 10: the expected shock zone, in%, recorded on the schema of a v FIG. 11: the weighted probability of shock as a function of the said shock zone in%; - FIG. 12: various means constituting a pedestrian protection system; FIG. 13: a non-limiting example of a flowchart of various steps constituting the prediction method according to the invention, - Figure 14: a non-limiting example of the different steps of this method according to the invention.
L'invention ayant pour but la protection des piétons aux abords des voies de circulation automobile, elle consiste à détecter et à localiser les piétons présents parmi d'autres obstacles autour d'un véhicule, à prévoir l'évolution du déplacement desdits piétons par rapport audit véhicule, et à leur associer une probabilité de choc avec ledit véhicule équipé ainsi qu'une estimation du temps avant impact et de la zone de choc, avec l'objectif de déclencher les contre-mesures adéquates assurant la protection des piétons. Cette protection des piétons peut être décomposée en trois phases principales, résumées sur le schéma de la figure 1. Une première phase P, consiste en l'analyse de la scène routière, soit la détection des obstacles, et parmi eux les piétons, leur position et l'évolution probable du déplacement du piéton repéré ainsi que celle du véhicule. La deuxième phase P2 consiste, à partir de ces informations, à délivrer une prédiction de choc, avec un temps avant impact et une zone de choc assortis d'une probabilité de choc, dans le but de réaliser une troisième phase P3 de déclenchement optimisé des systèmes de contremesures. The aim of the invention is to protect pedestrians near the traffic lanes, it consists in detecting and locating the pedestrians present among other obstacles around a vehicle, in predicting the evolution of the movement of said pedestrians in relation to vehicle, and to associate to them a probability of impact with said equipped vehicle as well as an estimate of the time before impact and the shock zone, with the objective of triggering the appropriate countermeasures ensuring the protection of pedestrians. This pedestrian protection can be broken down into three main phases, summarized in the diagram of Figure 1. A first phase P, consists of the analysis of the road scene, the detection of obstacles, and among them pedestrians, their position and the probable evolution of the movement of the identified pedestrian as well as that of the vehicle. The second phase P2 consists, from this information, in delivering a shock prediction, with a time before impact and a shock zone with a shock probability, in order to achieve a third phase P3 optimized triggering countermeasure systems.
La prédiction d'un choc piéton, c'est-à-dire l'annonce que le véhicule va prochainement heurter un piéton, implique la prise en compte des incertitudes sur les évolutions des positions respectives du véhicule et du piéton. Un exemple de système permettant de connaître la probabilité de choc véhicule/piéton est donné dans le schéma de la figure 2. Il comprend des moyens 1 embarqués de détection de l'environnement du véhicule, tels des capteurs classiques, reliés à des moyens 2 de traitement de ces informations, qui réalisent d'une part la détection et la classification des obstacles trouvés dans l'environnement, en particulier les piétons et d'autre part l'estimation de leur position et vitesse relatives. Ces informations sur les piétons détectés sont envoyées à des moyens 3 de prédiction de leur trajectoire, ce qui nécessite un modèle de piéton avec mouvement rectiligne, ou mouvement rectiligne uniforme, ou mouvement uniformément accéléré, ou modèle probabiliste de trajectoire piéton par exemple. La détection des piétons peut être faite indépendamment de la détection d'obstacles, ce qui suppose deux types de moyens de détection différents. The prediction of a pedestrian shock, that is to say the announcement that the vehicle will soon hit a pedestrian, involves taking into account the uncertainties on the evolution of the respective positions of the vehicle and the pedestrian. An example of a system making it possible to know the probability of vehicle / pedestrian impact is given in the diagram of FIG. 2. It comprises on-board means 1 for detecting the environment of the vehicle, such as conventional sensors, connected to means 2 of the vehicle. processing this information, which on the one hand carries out the detection and classification of obstacles found in the environment, in particular pedestrians and on the other hand the estimation of their relative position and speed. This information on detected pedestrians is sent to means 3 for predicting their trajectory, which requires a pedestrian model with rectilinear motion, or uniform rectilinear movement, or uniformly accelerated movement, or probabilistic model of pedestrian trajectory for example. Pedestrian detection can be done independently of obstacle detection, which involves two different types of detection means.
II comprend de plus des capteurs 4 de fonctionnement du véhicule, délivrant notamment sa vitesse, ses accélérations longitudinale et transversale, son angle volant et d'autres informations relatives au comportement du conducteur, en fonction des commandes qu'il applique notamment à des moyens 5 de prédiction de la trajectoire du véhicule, qui nécessitent un autre modèle, avec mouvement rectiligne, mouvement rectiligne uniforme, mouvement uniformément accéléré, modèle roues arrières, ou bien encore modèle probabiliste de trajectoire véhicule. It furthermore comprises sensors 4 for operating the vehicle, notably delivering its speed, its longitudinal and transverse accelerations, its flying angle and other information relating to the behavior of the driver, as a function of the commands which he applies in particular to means 5 prediction of the trajectory of the vehicle, which require another model, with rectilinear movement, uniform rectilinear motion, uniformly accelerated movement, rear wheel model, or probabilistic model of vehicle trajectory.
Une unité centrale 6 compare ces deux trajectoires probables et délivre une prédiction de choc véhicule/piéton aux dispositifs 7 de contre-mesure afin d'optimiser leur déclenchement en vue de la protection du piéton détecté. Selon l'architecture matérielle retenue, une partie des calculs et traitements pourra être réalisée au niveau d'unités de calcul dédiées, typiquement dans un sous-système capteur, le traitement des informations se fait dans ce sous système et une information de plus haut niveau est ensuite envoyée à l'unité centrale. A central unit 6 compares these two probable trajectories and delivers a vehicle / pedestrian shock prediction to the countermeasure devices 7 in order to optimize their triggering with a view to protecting the pedestrian detected. Depending on the hardware architecture chosen, a part of the calculations and processes may be performed at dedicated computing units, typically in a sensor subsystem, the information processing is done in this subsystem and a higher level of information is then sent to the central unit.
L'invention concerne uniquement la prédiction des chocs frontaux entre un piéton et la face avant du véhicule qui est modélisée par un segment ayant pour dimension la largeur L du véhicule, comme le montre la figure 3, qui est une vue de dessus d'un véhicule 8 et d'un piéton 9. Le piéton est assimilé à un cylindre de diamètre 2R égal à la largeur maximale d'un piéton moyen et de même hauteur que ce piéton moyen, de sorte qu'il est possible de définir une zone de choc véhicule/piéton correspondant à une intersection entre un segment représentatif de la face avant du véhicule et un disque représentatif de l'enveloppe du piéton, comme le montre la figure 4 qui est un exemple de modélisation géométrique d'un choc frontal entre un véhicule et un piéton. Par exemple, le diamètre 2R est égal à 60 cm. The invention relates solely to the prediction of frontal shocks between a pedestrian and the front of the vehicle which is modeled by a segment having the width dimension L of the vehicle, as shown in Figure 3, which is a top view of a vehicle. vehicle 8 and a pedestrian 9. The pedestrian is considered to be a cylinder of diameter 2R equal to the maximum width of an average pedestrian and of the same height as this average pedestrian, so that it is possible to define a zone of vehicle / pedestrian shock corresponding to an intersection between a segment representative of the front face of the vehicle and a disc representative of the pedestrian envelope, as shown in FIG. 4 which is an example of geometric modeling of a frontal collision between a vehicle and a pedestrian. For example, the diameter 2R is equal to 60 cm.
Trois situations sont mises en évidence: É il y a choc quand la plus grande partie du piéton est recouverte par l'avant du véhicule (zone zébrée C). Three situations are highlighted: There is shock when most of the pedestrian is covered by the front of the vehicle (zebra area C).
É il n'y a pas de choc quand il n'y a pas de recouvrement entre le modèle du piéton et la face avant, É il y a ambiguïté choc/non choc quand moins de la moitié du cercle englobant le piéton est coupée par la face avant (zone en pointillés A). If there is no shock when there is no overlap between the pedestrian model and the front face, then there is ambiguity shock / no shock when less than half of the circle encompassing the pedestrian is cut by the front face (dashed area A).
A l'intérieur de la zone d'ambiguïté, il est possible de définir une fonction, du type gravité de l'impact, qui passerait de manière continue de 0 (pas d'impact) à 1. La notion de choc correspondrait alors au franchissement d'un seuil à définir. Cette possibilité de pondérer l'importance ou la gravité d'un impact peut s'avérer intéressante lors de l'évaluation de systèmes réels: a priori, prédire un choc ayant lieu au milieu de la face avant du véhicule est plus simple qu'un choc avant ayant lieu sur un des bords gauche ou droit. Within the zone of ambiguity, it is possible to define a function, of the type gravity of the impact, which would pass continuously from 0 (no impact) to 1. The notion of shock would then correspond to the crossing a threshold to be defined. This possibility of weighting the importance or the severity of an impact can be interesting when evaluating real systems: a priori, to predict a shock taking place in the middle of the front face of the vehicle is simpler to predict. front impact taking place on one of the left or right edges.
Trois variantes de définitions de la zone de choc sont représentées sur les figures 5 à 7, correspondant à la description respectivement de la zone de choc simple, de la zone de choc fine et de la zone de choc continue . La zone de choc simple Zs, sans zone d'ambiguïté, est un rectangle de largeur égale à 2R et de longueur égale à la somme de la largeur L du véhicule et du diamètre 2R du modèle du piéton. La zone de choc fine Zf est l'association d'un rectangle, de longueur L et de largeur 2R, et de deux demi-cercles de rayon R à chaque extrémité. La zone de choc continue Zc a la même forme que la zone précédente mais avec différentes bandes concentriques Bc correspondant à une probabilité décroissante de choc quand on s'éloigne du capot du véhicule. Three variants of definitions of the shock zone are shown in FIGS. 5 to 7, corresponding to the description of the single shock zone, the fine impact zone and the continuous shock zone, respectively. The simple shock zone Zs, without zone of ambiguity, is a rectangle of width equal to 2R and of length equal to the sum of the width L of the vehicle and the diameter 2R of the pedestrian model. The fine impact zone Zf is the combination of a rectangle, length L and width 2R, and two half-circles of radius R at each end. The continuous shock zone Zc has the same shape as the previous zone but with different concentric bands Bc corresponding to a decreasing probability of shock when one moves away from the hood of the vehicle.
Ces différentes définitions de choc entre un piéton et un véhicule sont indépendantes du temps, aussi le système selon l'invention calcule le premier instant à partir duquel il y a recouvrement entre le véhicule et le piéton, qui sera appelé instant d'impact, ou instant de premier impact. Il s'agit d'un rendez-vous spatio-temporel. La figure 8 est la courbe de probabilité Pc d'un choc spatial en fonction du temps, soit le taux de recouvrement entre le véhicule et le piéton, présentant une première zone z, d'absence de choc évidente entre l'instant actuel to de prédiction de choc et l'instant t, à partir duquel la probabilité n'est plus nulle, une deuxième zone z2 d'ambiguïté de cet instant t, jusqu'à l'instant t; de premier impact à partir duquel un choc est évident (zone z3). These different definitions of shock between a pedestrian and a vehicle are independent of time, so the system according to the invention calculates the first moment from which there is recovery between the vehicle and the pedestrian, which will be called moment of impact, or moment of first impact. This is a spatio-temporal rendez-vous. FIG. 8 is the probability curve Pc of a spatial shock as a function of time, ie the recovery rate between the vehicle and the pedestrian, presenting a first zone z, of absence of obvious shock between the current moment to of shock prediction and the instant t, from which the probability is no longer zero, a second zone z2 of ambiguity of this instant t, until time t; first impact from which shock is evident (zone z3).
Le système de prédiction de choc véhicule/piéton selon l'invention délivre des informations sur: É la probabilité de choc Pc, É le temps avant impact TTI, É la zone d'impact prévue ZIP. The vehicle / pedestrian shock prediction system according to the invention delivers information on: É the probability of impact Pc, É the time before impact TTI, É the expected impact zone ZIP.
II est possible de tenir compte des informations apportées par le temps avant impact et la zone d'impact prévue pour pondérer la probabilité de choc Pc et obtenir une probabilité de choc pondérée PcP globale. On définit pour cela deux fonctions pondératrices, qui dépendent respectivement du temps avant impact et de la zone d'impact prévus. La probabilité de choc pondérée Pcp est obtenue en multipliant la probabilité de choc initiale Pc par les deux fonctions de pondération, ou poids, l'une pu, due au temps avant impact et l'autre pz,P due à la localisation de l'impact: PcP=PC*pTT1*pZ1P Un exemple de pondération en fonction du temps avant impact TTI prédit est donné dans le tableau A en annexe, représentant les points de passage de la fonction de pondération ou poids pu, en fonction du temps avant impact prédit, et est représentée sur la figure 9. Selon cet exemple, le poids croît de 0 à 1 sensiblement linéairement à partir de 3 secondes avant l'impact prévu. It is possible to take into account the information provided by the time before impact and the expected impact area to weight the probability of Pc shock and obtain a global PcP weighted impact probability. For this purpose, two weighting functions are defined, which respectively depend on the predicted impact time and impact zone. The probability of weighted shock Pcp is obtained by multiplying the initial shock probability Pc by the two weighting functions, or weights, one pu, due to the time before impact and the other pz, P due to the location of the impact: PcP = PC * pTT1 * pZ1P An example of weighting as a function of time before predicted TTI impact is given in table A in the appendix, representing the weighting function or weight pu, as a function of time before impact predicted, and is shown in Figure 9. In this example, the weight increases from 0 to 1 substantially linearly from 3 seconds before the expected impact.
Un exemple de pondération en fonction de la zone de choc prédite ZIP est donné dans le tableau B en annexe, représentant les points de passage de la fonction de pondération ou poids pz,P en fonction de la zone de choc prédite, et est représentée sur la figure 11. Cette fonction est symétrique par rapport au milieu du pare-choc avant, comme le montre le schéma d'un véhicule sur la figure 10. An example of weighting according to the ZIP predicted shock zone is given in Table B in the appendix, representing the weighting function or weight pz, P weighting points as a function of the predicted shock zone, and is represented on Figure 11. This function is symmetrical with respect to the middle of the front bumper, as shown in the diagram of a vehicle in Figure 10.
Le procédé selon l'invention utilise ensuite cette probabilité de choc pondérée pour déterminer différents seuils de déclenchement des contremesures, et par conséquent la stratégie la mieux adaptée pour éviter les chocs. Éviter un choc consiste à réduire la probabilité de choc pondérée et pour cela il est possible d'agir sur les trois grandeurs, liées entre elles, déterminées auparavant: É la probabilité de choc simple , le temps avant impact prévu: une réduction de la vitesse du véhicule entraîne une augmentation du temps avant impact, É la zone d'impact estimée: faire en sorte que le piéton ne soit plus dans une zone de risque maximal, en agissant sur le véhicule ou en prévenant le piéton par The method according to the invention then uses this probability of weighted shock to determine different thresholds for triggering countermeasures, and therefore the strategy best suited to avoid shocks. To avoid a shock consists in reducing the probability of weighted shock and for that it is possible to act on the three quantities, linked together, determined previously: É the probability of simple shock, the time before anticipated impact: a reduction of the speed of the vehicle causes an increase in the time before impact, E the estimated impact zone: to ensure that the pedestrian is no longer in a zone of maximum risk, by acting on the vehicle or by warning the pedestrian by
exemple.example.
A partir de ces informations, il est également possible de piloter le système de contre-mesures relatif à l'évitement , en donnant les consignes de changement de direction et d'allure. From this information, it is also possible to control the system of countermeasures relating to avoidance, giving instructions for change of direction and pace.
En fonction du contexte environnemental du véhicule et de l'imminence du choc véhicule/piéton, plusieurs stratégies de protection du piéton sont envisageables selon les différents moyens qui composent le système de protection du piéton et qui interviennent en fonction de la gravité de la situation en déclenchant les contre- mesures les mieux adaptées sous le contrôle de l'unité centrale Uc, comme le montre le schéma de la figure 12. Ces moyens, déclenchables successivement en fonction de l'imminence du choc, sont des moyens M, de veille, des moyens Mie d'information du conducteur du véhicule et Mir, d'information du piéton, des moyens Me d'évitement d'une collision, des moyens Mpc de mise en uvre d'un pré crash avec un piéton et des moyens Min, de protection de choc/piéton. Depending on the environmental context of the vehicle and the imminence of the vehicle / pedestrian impact, several pedestrian protection strategies can be envisaged according to the different means that make up the pedestrian protection system and that intervene according to the seriousness of the situation in triggering the most suitable countermeasures under the control of the central unit Uc, as shown in the diagram of Figure 12. These means, successively triggered depending on the imminence of the shock, are means M, standby, means Mie information of the driver of the vehicle and Mir, information of the pedestrian, means Me to avoid a collision, means Mpc for implementing a pre-crash with a pedestrian and means Min, shock / pedestrian protection.
Le procédé de prédiction selon l'invention comporte donc, selon un mode de configuration non limitatif représenté sur l'organigramme de la figure 13, les étapes suivantes, réalisées par l'unité centrale de contrôle qui reçoit et traite des informations en provenance de différents capteurs et systèmes de mesure embarqués sur le véhicule: -une étape el) de calcul de la probabilité de choc pondérée et a) dans le cas où l'unité centrale calcule une probabilité nulle, donc n'a pas détecté de risque de choc, le système reste en veille (étape e2) : pas d'informations sur un risque de danger, sur une zone de choc ou un temps avant impact délivrées par l'unité centrale, le système reste dans cet état et maintient la veille. The prediction method according to the invention therefore comprises, according to a non-limiting configuration mode represented on the flowchart of FIG. 13, the following steps, carried out by the central control unit which receives and processes information coming from different on-vehicle sensors and measurement systems: a step el) for calculating the weighted probability of shock and a) in the case where the central unit calculates a zero probability, therefore did not detect any risk of shock, the system remains in standby (step e2): no information on a risk of danger, on a shock zone or a time before impact delivered by the central unit, the system remains in this state and maintains the day before.
b) dans le cas où l'unité centrale détecte une probabilité non nulle, donc qu'un piéton serait susceptible d'être heurté par un véhicule et à mesure que le temps avant impact se réduit: - une étape e3) de comparaison du temps avant impact TTI avec un premier seuil S,, compris entre 200 et 500 ms par exemple: a) dans le cas où le temps avant impact est inférieur audit seuil: une étape e4) de protection du piéton lors du choc par déclenchement des dispositifs de protection passive, tels que capots actifs, airbags piétons et autres, b) dans le cas où le temps avant impact est supérieur audit seuil: - une étape e5) de comparaison du temps avant impact TTI avec un deuxième seuil S2, supérieur au premier seuil, et compris entre 700 ms et 1 seconde par exemple: a) dans le cas où le temps avant impact est inférieur audit seuil: une étape e6) de pré crash piéton par déclenchement du système de freinage d'urgence, et pré activation des systèmes de protection passive de choc piéton. b) in the case where the central unit detects a non-zero probability, so that a pedestrian would be likely to be hit by a vehicle and as the time before impact is reduced: - a step e3) of time comparison before TTI impact with a first threshold S ,, of between 200 and 500 ms for example: a) in the case where the time before impact is less than said threshold: a step e4) of protecting the pedestrian during the shock by triggering the devices of passive protection, such as active hoods, pedestrian airbags and others, b) in the case where the time before impact is greater than said threshold: - a step e5) of comparison of the time before impact TTI with a second threshold S2, greater than the first threshold , and between 700 ms and 1 second, for example: a) in the case where the time before impact is below said threshold: a step e6) of pre-pedestrian crash by triggering of the emergency braking system, and pre-activation of the systems passiv protection e pedestrian shock.
b) dans le cas où le temps avant impact est supérieur audit seuil: - une étape e7) de comparaison du temps avant impact TTI avec un troisième seuil S3, supérieur au deuxième seuil, et compris 1,5 et 2 seconde par exemple: a) dans le cas où le temps avant impact est inférieur audit seuil: une étape e8) d'évitement de collision par calcul de la trajectoire optimale d'évasion et déclenchement du système de contrôle de trajectoire du véhicule en vue d'une modification automatique de la trajectoire du véhicule, par combinaison d'actions sur la direction vers la gauche et/ou la droite, et sur la vitesse du véhicule par accélération et/ou freinage, b) dans le cas où le temps avant impact est supérieur audit seuil: une étape e9) d'information du conducteur et/ou du piéton par déclenchement d'un signal d'alerte. b) in the case where the time before impact is greater than said threshold: a step e7) of comparing the time before impact TTI with a third threshold S3, greater than the second threshold, and including 1.5 and 2 seconds, for example: a ) if the time before impact is less than said threshold: a step e8) of collision avoidance by calculating the optimal escape trajectory and triggering the vehicle trajectory control system with a view to an automatic modification of the trajectory of the vehicle, by combining actions on the direction to the left and / or the right, and on the speed of the vehicle by acceleration and / or braking, b) in the case where the time before impact is greater than said threshold: a step e9) informing the driver and / or the pedestrian by triggering an alert signal.
Ce signal d'alerte pour le conducteur peut être: ^ visuel: sur le tableau de bord classique ou un tableau de bord virtuel avec surimpression du piéton à risque, de type HUD ( head up display ) notamment, ^ sonore: signal vocal ou son caractéristique en provenance de la direction relative du piéton, ^ haptique: vibrations sur la pédale d'accélérateur, sur le siège ou au volant. This warning signal for the driver can be: ^ visual: on the classic dashboard or a virtual dashboard with overprinting of the pedestrian at risk, type HUD (head up display) including, ^ sound: voice signal or sound characteristic from the relative direction of the pedestrian, haptic: vibration on the accelerator pedal, seat or steering wheel.
Et pour le piéton, l'alerte peut être un signal de type: ^ sonore: avertisseur directif, signal caractéristique, ^ visuel: appel automatique de phares ^ signal de communication avec l'infrastructure routière, les autres véhicules ou les piétons. And for the pedestrian, the alert can be a signal of the type: ^ sound: directional warning, signal characteristic, ^ visual: automatic call of headlights ^ communication signal with the road infrastructure, other vehicles or pedestrians.
Ainsi, en fonction du danger défini à partir de la probabilité de choc, de la zone d'impact estimée et du temps avant impact prévu, un des quatre systèmes de contre-mesures, information, évitement, pré crash ou protection passive, sera sélectionnée pour être mise en application. Si cette réaction suffit à réduire ou à faire disparaître le risque de choc, le système retourne en mode veille. Sinon, à mesure que l'instant de choc se réduit, des réactions de plus en plus automatisées et urgentes sont déclenchées. Thus, depending on the hazard defined by the probability of impact, the estimated impact zone and the predicted impact time, one of the four systems of countermeasures, information, avoidance, pre-crash or passive protection, will be selected. to be implemented. If this reaction is sufficient to reduce or eliminate the risk of shock, the system returns to standby mode. Otherwise, as the moment of shock is reduced, more and more automated and urgent reactions are triggered.
Pour éviter un accident entre un véhicule et un piéton, d'une part il n'est pas réaliste d'avertir le conducteur chaque fois qu'un piéton est détecté par le système de détection de piéton à distance, car il doit déjà traiter une quantité importante de données, et d'autre part des moyens d'alerte du conducteur, mais aussi des moyens de modification automatique de la trajectoire, un freinage d'urgence ou des systèmes de protection de piéton sur la face avant du véhicule, doivent garantir un taux de fausse alarme, donc de déclenchement intempestif très faible, pour que le système reste considéré comme fiable pour ses utilisateurs. II faut donc filtrer les fausses alarmes et ne déclencher les contre- mesures que lorsque le choc est presque certain. To avoid an accident between a vehicle and a pedestrian, on the one hand it is not realistic to warn the driver whenever a pedestrian is detected by the remote pedestrian detection system, because he must already treat a quantity of data, and on the other hand means of alerting the driver, but also means of automatic modification of the trajectory, emergency braking or pedestrian protection systems on the front face of the vehicle, must guarantee a false alarm rate, so very low nuisance tripping, so that the system remains considered reliable for its users. It is therefore necessary to filter the false alarms and to trigger the countermeasures only when the shock is almost certain.
Selon un exemple de réalisation simple et non exhaustif, la détection d'un piéton et l'estimation de sa position et de sa vitesse se font grâce à un capteur de stéréovision, tel que 2 caméras vidéo sur une base stéréo, disposées au niveau du rétroviseur intérieur du véhicule. Une fois acquises, ces images sont traitées au niveau du module de calcul du système de détection et classification d'obstacles, qui classifie notamment les piétons et renvoie des informations sur les piétons détectés, ainsi que sur leurs positions et vitesses relatives. According to a simple and non-exhaustive exemplary embodiment, the detection of a pedestrian and the estimation of its position and its speed are done thanks to a stereovision sensor, such as 2 video cameras on a stereo base, arranged at the level of rearview mirror inside the vehicle. Once acquired, these images are processed at the level of the calculation module of the obstacle detection and classification system, which classifies pedestrians and returns information about the pedestrians detected, as well as their positions and relative speeds.
Des informations sur l'état du véhicule (vitesse, rapport de vitesse engagé, informations sur l'accélération, angles de tangage, roulis, lacet, régime moteur...) et sur les intentions du conducteur (angle au volant, positions et pressions sur les pédales, clignotants...) sont disponibles sur le bus CAN. Vehicle status information (speed, gear ratio, acceleration information, pitch angles, roll, yaw, engine speed, etc.) and driver intentions (steering angle, positions and pressures on the pedals, indicators ...) are available on the CAN bus.
Les informations sur les piétons, le véhicule, ou le conducteur arrivent au sein de l'unité centrale de calcul, où la prédiction est réalisée, selon 3 modes de prédiction possibles, décrits dans J. Kuchar, L. Yang. "A Review of Conflict Detection and Resolution Modeling Methods". In IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Vol. 1, No. 4, pp. 179-189. , December 2000: É la prédiction nominale, ou déterministe, pour laquelle une seule trajectoire est prédite, sans tenir compte d'incertitudes sur l'évolution des variables d'état. Son utilisation est adaptée à des cas où les incertitudes sont faibles et délivre une très bonne estimation des variables d'état actuelles et une prédiction sur un horizon de temps court terme. The information on pedestrians, the vehicle, or the driver arrives within the central computing unit, where the prediction is made, according to 3 possible prediction modes, described in J. Kuchar, L. Yang. "A Review of Conflict Detection and Resolution Modeling Methods". In IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Vol. 1, No. 4, pp. 179-189. , December 2000: É nominal or deterministic prediction, for which a single trajectory is predicted, without taking into account uncertainties about the evolution of state variables. Its use is adapted to cases where the uncertainties are low and gives a very good estimate of current state variables and a prediction over a short time horizon.
É La prédiction pire cas, suppose au contraire que les mobiles peuvent effectuer toutes sortes de manoeuvres. Il suffit qu'une seule manoeuvre potentielle débouche sur un conflit pour que l'alerte soit donnée, ce qui garantit le meilleur niveau de protection mais génère en contrepartie des fausses alarmes. É The worst case prediction, on the contrary, assumes that mobiles can perform all kinds of maneuvers. It suffices that a single potential maneuver leads to a conflict so that the alert is given, which guarantees the best level of protection but in return generates false alarms.
É La prédiction probabiliste, dans laquelle les différentes évolutions possibles des états sont intégrées et considérées comme des incertitudes. Par exemple, une erreur sur la position peut être ajoutée à la prédiction selon la méthode nominale. Une autre approche consiste à générer un ensemble de trajectoires possibles, puis à leur affecter des probabilités de réalisation. É Probabilistic prediction, in which the different possible evolutions of states are integrated and considered as uncertainties. For example, a position error can be added to the prediction according to the nominal method. Another approach consists in generating a set of possible trajectories, then assigning them probabilities of realization.
En mode veille représentée par l'étape E,, c'est la prédiction dite de pire cas (étape E2) qui fonctionne en permanence et, lorsqu'elle prédit un choc (étape E3), davantage d'investigations sont menées par l'intermédiaire de la prédiction de type nominal (étape E4). Quand celleci détecte également ledit choc à l'étape E5, le procédé selon l'invention commande une alerte au conducteur et/ou au piéton, avec un déclenchement de contre-mesures (étape E6). Par contre, si la prédiction nominale ne détecte pas ledit choc, le procédé lance une prédiction de type probabiliste (étape E7), qui à son tour entraînera une alerte et des contre-mesures si elle détecte bien un choc (étape E8), sinon remettra le procédé en veille. L'organigramme de la figure 14 montre les différentes étapes de ce mode particulier de réalisation du procédé selon l'invention. In the standby mode represented by the step E 1, it is the so-called worst-case prediction (step E2) that operates continuously and, when it predicts a shock (step E3), more investigations are conducted by the intermediate of the nominal type prediction (step E4). When it also detects said shock in step E5, the method according to the invention controls an alert to the driver and / or the pedestrian, with a triggering of countermeasures (step E6). On the other hand, if the nominal prediction does not detect said shock, the method initiates a probabilistic type prediction (step E7), which in turn will cause an alert and countermeasures if it detects a shock well (step E8), otherwise return the process to sleep. The flowchart of FIG. 14 shows the different steps of this particular embodiment of the method according to the invention.
Pour chacune des trois prédictions, la pondération en fonction du temps avant impact et de la zone d'impact est calculée. Si la probabilité de choc pondérée est supérieure au seuil de déclenchement, alors la contremesure adaptée, en fonction du temps avant impact, mais aussi en fonction de la zone d'impact, puisqu'on peut envisager de ne déclencher que les airbags passagers du côté de l'impact si l'impact n'a pas lieu au milieu du pare choc, est déclenchée. For each of the three predictions, the weighting as a function of time before impact and the impact zone is calculated. If the probability of weighted shock is greater than the trigger threshold, then the countermeasures adapted, as a function of the time before impact, but also according to the impact zone, since it is conceivable to trigger only the passenger airbags on the side the impact if the impact does not take place in the middle of the bumper, is triggered.
L'invention concerne ainsi d'une part un système complet de prédiction de choc véhicule piéton, embarqué sur un véhicule, ainsi que les différents sous-systèmes qui permettent de détecter un piéton, d'estimer ses caractéristiques cinématiques et de prédire le risque de choc, et d'autre part une stratégie globale de protection des piétons, basée essentiellement sur la prédiction de choc véhicule/piéton. L'utilisation de systèmes de communication embarqués peut permettre d'améliorer les performances d'un tel système autonome. The invention thus relates on the one hand to a complete vehicle vehicle pedestrian shock prediction system, as well as to the various subsystems that make it possible to detect a pedestrian, to estimate its kinematic characteristics and to predict the risk of pedestrians. shock, and on the other hand an overall strategy of pedestrian protection, based primarily on the prediction of vehicle / pedestrian impact. The use of embedded communication systems can improve the performance of such an autonomous system.
Avantageusement, l'invention permet de disposer d'une deuxième génération de systèmes, destinée à prédire les chocs piétons quelques instants avantle choc effectif, afin (par ordre de difficulté et d'horizon de prédiction croissants) : É de préparer lesdits systèmes de protection suffisamment à l'avance pour raccourcir la durée de déclenchement, et gagner en temps de réponse, É de prendre des mesures pour réduire la gravité du choc ( collision mitigation ou collision attenuation ), en déclenchant un freinage d'urgence, É de tenter une manoeuvre d'évitement ( collision avoidance ). Advantageously, the invention makes it possible to have a second generation of systems, intended to predict pedestrian shocks a few moments before the actual shock, in order (in order of difficulty and increasing prediction horizon): E to prepare said protection systems sufficiently in advance to shorten the trigger time, and gain in response time, and take steps to reduce the severity of the shock (collision mitigation or collision mitigation), by initiating an emergency stop, and attempting a avoidance maneuver (collision avoidance).
Avantageusement, l'invention permet également d'envisager de prévenir le conducteur de la présence de piétons potentiellement dangereux , le danger étant synonyme de risque de collision. Advantageously, the invention also makes it possible to envisage preventing the driver from the presence of potentially dangerous pedestrians, the danger being synonymous with the risk of collision.
13 ANNEXE Tableau A13 APPENDIX Table A
TTI (s) ]-8;-3] -1,5 -0,8 [-0,3;0] PTTI 0 0,5 0,8 1 TTI (s)] -8; -3] -1.5 -0.8 [-0.3; 0] PTTI 0 0.5 0.8 1
Tableau BTable B
ZIP(%) 0 20% 40% 50% 60% 70% Pm!, 1 1 0,85 0,6 0,15 0 ZIP (%) 0 20% 40% 50% 60% 70% Pm !, 1 1 0.85 0.6 0.15 0
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