Дисертації з теми "Véhicules automatisés"

Ce mémoire est consacré à la réalisation d'un attelage virtuel entre deux véhicules dans des conditions « normales » de conduite et de route (pas de situation d'urgence, route sèche, etc.). Après une présentation de l'historique et de l'état de l'art de la conduite assistée ou automatisée, un modèle de la dynamique longitudinale et/ou latérale du véhicule est détaillé. C'est un modèle de type « bicyclette » avec une description du contact du pneumatique avec la route dans des conditions de faibles glissements.
Parmi les techniques de commande non linéaire envisageables, celles basées sur les modèles flous de type Takagi-Sugeno (TS) ont été retenues. Ils sont composés de modèles linéaires interconnectés par des fonctions scalaires non linéaires ayant la propriété de somme convexe.
L'étude de la stabilité et de la stabilisation de tels modèles se fait à l'aide de la seconde méthode de Lyapunov. Dans le souci d'adjoindre des notions de robustesses et/ou de performances, plusieurs solutions sont envisageables. Celle retenue dans ce mémoire fait appel à des modèles incertains et à un placement des pôles des modèles linéaires dans des régions convexes pré-spécifiées du plan complexe. Des conditions suffisantes sous forme d'inégalités matricielles linéaires qui permettent de garantir ces propriétés dans le cas général des modèles TS sont proposées. Elles sont ensuite aussi bien utilisées dans le cas d'une régulation d'inter-distance seule que pour l'attelage virtuel complet. Les résultats obtenus sont proposés en simulation et en temps réel sur un véhicule prototype spécialement instrumenté.

Un des buts de la recherche et du développement des systèmes de transport intelligents est d'augmenter le confort et la sécurité des passagers, tout en réduisant la consommation d'énergie, la pollution de l'air et le temps de déplacement. L'introduction de voitures complètement autonomes sur la voie publique nécessite la résolution d'un certain nombre de problèmes techniques et en particulier de disposer de modules de planification de trajectoire robustes. Ce travail de thèse s'inscrit dans ce cadre. Il propose une architecture modulaire pour la planification de trajectoire d'un véhicule autonome. La méthode permet de générer des trajectoires constituées de courbes interpolées adaptées à des environnements complexes comme des virages, des ronds-points, etc., tout en garantissant la sécurité et le confort des passagers. La prise en compte de l'incertitude des systèmes de perception, des limites physiques du véhicule, de la disposition des routes et des règles de circulation est aussi assurée dans le calcul de la trajectoire. L'algorithme est capable de modifier en temps réel la trajectoire prédéfinie de façon à éviter les collisions. Le calcul de la nouvelle trajectoire maintient les accélérations latérales à leur minimum, assurant ainsi le confort du passager. L'approche proposée a été évaluée et validée dans des environnements simulés et sur des véhicules réels. Cette méthode permet d'éviter les obstacles statiques et dynamiques repérés par le système de perception.Un système d'aide à la conduite pour le contrôle partagé basé sur cette architecture est introduit. Il prend en compte l'arbitrage, la surveillance et le partage de la conduite tout en maintenant le conducteur dans la boucle de contrôle. Il laisse le conducteur agir tant qu'il n'y a pas de danger et interagit avec le conducteur dans le cas contraire. L'algorithme se décompose donc en deux processus : 1) évaluation du risque et, s'il y a un risque avéré 2) partage du contrôle à l'aide de signaux haptiques via le volant.La méthode de planification de trajectoire présentée dans cette thèse est modulaire et générique. Elle peut être intégrée facilement dans toute architecture d'un véhicule autonome
Developments in the Intelligent Transportation Systems (ITS) field show promising results at increasing passengers comfort and safety, while decreasing energy consumption, emissions and travel time. In road transportation, the appearance of automated vehicles is significantly aiding drivers by reducing some driving-associated tedious tasks. However, there is still a long way to go before making the transition between automated vehicles (i.e. vehicles with some automated features) and autonomous vehicles on public roads (i.e. fully autonomous driving), specially from the motion planning point of view. With this in mind, the present PhD thesis proposes the design of a generic modular architecture for automated vehicles motion planning. It implements and improves curve interpolation techniques in the motion planning literature by including comfort as the main design parameter, addressing complex environments such as turns, intersections and roundabouts. It will be able to generate suitable trajectories that consider measurements' incertitude from the perception system, vehicle’s physical limits, the road layout and traffic rules. In case future collision states are detected, the proposed approach is able to change---in real-time---the current trajectory and avoid the obstacle in front. It permits to avoid obstacles in conflict with the current trajectory of the ego-vehicle, considering comfort limits and developing a new trajectory that keeps lateral accelerations at its minimum. The proposed approach is tested in simulated and real urban environments, including turns and two-lane roundabouts with different radii. Static and dynamic obstacles are considered as to face and interact with other road actors, avoiding collisions when detected. The functional architecture is also tested in shared control and arbitration applications, focusing in keeping the driver in the control loop to addition the system's supervision over drivers’ knowledge and skills in the driving task. The control sharing advanced driver assistance system (ADAS) is proposed in two steps: 1) risk assessment of the situation in hand, based on the optimal trajectory and driving boundaries identified by the motion planning architecture and; 2) control sharing via haptic signals sent to the driver through the steering wheel. The approach demonstrates the modularity of the functional architecture as it proposes a general solution for some of today's unsolved challenges in the automated driving field

Les travaux de la thèse se résument en trois parties : La première partie consiste à étudier l’impact de l’automatisation basse vitesse du trafic en termes de sécurité, de consommation en carburant et des émissions des polluants. Dans un premier temps, une étape de modélisation d’un trafic mixte a été élaborée. Ce dernier se définit par la coexistence de deux types de conduite : le premier type est la conduite manuelle ou régis par l’action du conducteur et le deuxième type est la conduite automatisée. Dans un deuxième temps, les scénarios et les indicateurs de sécurité associés ont été développés. Dans ce cadre, un simulateur de trafic a été développé avec le langage C avec une interface graphique sous OpenGL. Les résultats montrent que l’augmentation de la présence des véhicules automatisés améliore la sécurité du trafic dans le cas de collisions aussi que dans le cas de scénarios sans collision. Par ailleurs, l’impact des véhicules automatisés sur la consommation en carburant et les émissions de polluants n’apparait que lorsqu’il s’agit de long parcours. La deuxième partie de la thèse consiste à améliorer le modèle Intelligent Driver Model (IDM) pour pallier ses inconvénients. Ce modèle est un Adaptive Cruise Control (ACC) destiné à représenter la conduite automatisée dans le trafic. Dans ce contexte, une nouvelle version a été développée. L’idée principale est la prise en compte non seulement de l’état du véhicule de tête mais aussi de celle du véhicule précédent. Ce nouveau modèle montre de meilleures performances au niveau de la stabilisation de la file. La troisième partie se concentre sur la modélisation macroscopique du trafic afin d’étudier son diagramme fondamental. Le nouveau modèle macroscopique développé est basé sur les données microscopiques obtenues à partir de la simulation du modèle Intelligent Driver Model. À partir de ces données, les variables macroscopiques du trafic à savoir la densité et la vitesse de la file ont été identifiées par régression non linéaire. Le nouveau modèle macroscopique vitesse- densité possède trois avantages. Le premier avantage est la connaissance de la vitesse de stabilité et la densité d’une file de véhicule dès les premières secondes de simulation en identifiant les modèles de densité et de vitesse. Le deuxième avantage se manifeste dans la possibilité de trouver des modèles existants dans la littérature en fixant quelques paramètres. Le troisième avantage est la possibilité de sa calibration avec un minimum d’erreur pour différentes situations du trafic (ex : congestionné, libre)
My thesis can be summarized in three parts: The first part consists in studying the impact of the low speed automation on driver safety, traffic capacity, fuel consumption and vehicle emissions. As a first step, a pattern of mixed road traffic is established. This one is defined by the coexistence of two driving styles: the first one is the manual and the second one is the automated. Secondly, the scenarios and the associated indicators have been developed. In this context a traffic simulator was developed with the C programming language using the OpenGl library for the graphical interface. Results show that the increase of automated vehicles presence traffic safety increases in case of accidents scenarios as well as in the case of without accidents. Moreover, the impact of automated vehicles on fuel consumption and pollutant emissions only appears when it comes to long path. The second part of my thesis consists in improving the Intelligent Driver Model (IDM) model, Adaptive Cruise Control (ACC) to represent the automated driving in traffic, to overcome its drawbacks. In this context, a new version is developed. The main idea is to take into account not only the state of the preceding vehicle but also the tail vehicle. This new model shows better performance in queue stabilization in terms of accelerations and velocities. The third part is devoted to the macroscopic traffic modeling in which we study the fundamental diagram. The new developed macroscopic model is based on microscopic data given by the Intelligent Driver Model simulation. Then, the traffic density and velocity were identified by non-linear regression. The new macroscopic velocity-density model has three advantages: Knowledge of the stable velocity and density within the first seconds of simulation by identifying. Ability to find existing models in the literature by setting some of its parameters. Calibration with a minimum of error for different traffic situations (eg congestion, free)

Notre travail s’intéresse à un cas très particulier des terminaux à conteneurs, il s’agit des terminaux à conteneurs automatisés, qui en plus des véhicules autoguidés, sont équipés de grues de quai et de grues de stockage automatiques (grues de cour), ce qui pousse souvent les scientifiques à considérer les problèmes d’ordonnancement intégré dans les terminaux automatisés ou semi-automatisés. Nous traitons dans ce travail l’optimisation de plusieurs objectifs pour stocker les conteneurs d'une manière efficace et réaliste. Nous traitons le problème d’ordonnancement intégré considérant les trois équipements d’un terminal à conteneurs automatisé soient: les véhicules autoguidés, les grues de quai et les grues de baie (éventuellement). L’objectif principal de cette étude est la minimisation du coût opérationnel de stockage de conteneurs dans un terminal maritime automatisé
AIn our study, we consider two optimization problems in automated container terminals at import; the first is the vehicle scheduling problem; and the second is the integrated problem of location assignment and vehicle scheduling. In the first part of our study, we propose different traffic layout adapted to the two studied problems and to every kind of automated container terminal. We also introduce relevant reviews of literature treating the optimization of container handling systems at maritime terminal, the optimization of general automated guided vehicle system and the multi-objective optimization in general, and in particular context of maritime container terminals. In the second part, we resolve the planning of QC-AV-ASC (Quay Cranes-Automated Vehicles - Automated Stacking Cranes). We present an effective model for every kind of traffic layout. Moreover, we propose an efficient bi-objective model which is important to determine the optimal storage time and the minimal number of required AVs. CPLEX resolutions are used to prove the efficiency of our modelling approach. In the third part of this thesis, we explore a problem which has not been sufficiently studied: the integrated problem of location assignment and vehicle scheduling (IPLAVS), in Maritime Automated Container Terminal (MACT) at import. This part represents a new and realistic approach of MACT optimization considering mono-objective and multi-objective aspect

Des efforts de recherche et développement considérables portent actuellement sur des véhicules automatisés qui pourraient libérer les conducteurs des tâches de conduite. Le siège et l’intérieur de l’habitacle pourraient être modifiés pour mieux accommoder les activités autres que la conduite, telle que dormir, lire et travailler etc. Cependant, même si un grand niveau de sécurité est attendu pour ces futurs véhicules, des accidents continueront à survenir. Les dispositifs de protection actuels sont conçus pour une position de conduite. Ils pourraient nécessiter des modifications afin de conserver le niveau de protection actuel pour de nouvelles positions d’occupant. Cette thèse vise à identifier les risques et les opportunités en termes de protection de l’occupant associés à de nouvelles positions pouvant être introduites avec les véhicules automatisés. Sur le plan méthodologique, elle s’est largement appuyée sur les modèles humains numériques pour le choc qui se sont révélés comme un outil pertinent d'évaluation du risque. Une attention particulière a été portée à l'évaluation de la validité des modèles après repositionnement. Les travaux ont permis de mieux comprendre les mécanismes de retenue dans des positions semi-allongées en choc frontal. Ces positions apparaissent critiques avec une retenue délicate du bassin ou un chargement de la colonne lombaire selon l’angle d’assise. Une sensibilité importante à la position initiale du bassin a également été observée. Ces résultats pourront être utilisés afin d’aider à concevoir et à évaluer des nouveaux dispositifs de retenue. Afin de mieux connaître la posture de confort dans ces positions inclinées, une étude expérimentale a été réalisée à l’aide d’un siège multi-réglable. Ces expérimentations ont permis d’une part d‘identifier des configurations de siège de confort, et d’autre part d’établir les relations entre ces configurations de siège et la position du squelette interne, et en particulier celle du bassin. Ces résultats pourront notamment aider au positionnement des occupants lors d’essais physiques ou numériques. Dans l’ensemble, ces travaux montrent l’interaction forte entre le confort et la sécurité pour la conception de nouveaux habitacles automobiles
Considerable research and development efforts are currently focused on automated vehicles that could free drivers from driving tasks and allow them to perform new activities (e.g. working, sleeping). Such activities would benefit from new seating configurations. However, even if a high level of safety is expected for these future vehicles, accidents will continue to occur. Current protective devices are designed for a driving position. They may require modifications to maintain the current level of protection for new occupant positions. This thesis aims to identify the risks and opportunities in terms of occupant protection associated with new positions that could appear with automated vehicles. The analyses used digital human models for applied traffic safety which have proven to be a relevant risk assessment tool. Particular attention was paid to assessing the validity of the models after repositioning. The work provided a better understanding of the restraint mechanisms in reclined configurations during a frontal impact. These positions appear to be critical with a difficult restraint of the pelvis or loading of the lumbar spine depending on the seat angle. The occupant response was also significantly affected by the initial position of the pelvis. These results can be used to help design and evaluate new restraint systems. In order to better understand the comfortable position in these reclined configurations, an experimental study was carried out using a multi-adjustable seat. These experiments enabled, on the one hand, to identify the comfort seat configurations, and on the other hand to establish the relationships between these seat configurations and the position of the internal skeleton and in particular for the pelvis. These results can in particular help the positioning of occupants during physical or digital tests. Overall, this work shows the strong interaction between comfort and safety for the design of new passenger cars

Le thème central de la thèse concerne le rôle de l’acceptabilité dans l’interaction entre un véhicule conventionnel conduit par un humain et un véhicule automatisé. Une méta-analyse synthétisant les déterminants de l’acceptabilité d’une nouvelle technologie constitue une première étude. Les résultats ont montré que l’acceptabilité était prédite par six facteurs : l’intention comportementale, la performance attendue, la facilité d’usage attendue, l’attitude, l’influence sociale et le sentiment de con-trôle. Une deuxième étude a été réalisée pour évaluer l’effet du jugement d’acceptabilité sur la différence de comportement énoncé par le conducteur d’un véhicule conventionnel lors d’une interaction avec un véhicule automatisé. Les résultats ont montré qu‘une faible acceptabilité est liée à un comportement de prudence envers le véhicule automatisé. Une troisième étude, réalisée sur simulateur de conduite, a montré que les conducteurs de véhicule conventionnel qui ont une forte acceptabilité se comportent de manière identique envers un véhicule automatisé et un véhicule conventionnel. Pour conclure, cette thèse discute du rôle de l’acceptabilité d’un dispositif technologique dans l’interaction avec celui-ci
The central theme of the thesis concerns the role of acceptability in the interaction between a conventional vehicle driven by a human and an automated vehicle. A meta-analysis synthesizing the determinants of the acceptability of a new technology is a first study. The results showed that acceptability was predicted by six factors: behavioural intention, perceived usefulness, perceived ease of use, attitude, social influence and feeling of control. A second study was conducted to evaluate the effect of the acceptability judgment on the difference in be-haviour stated by the driver of a conventional vehicle during interaction with an automated vehicle. The results showed that low acceptability is associated with cautious behaviour towards the automated vehicle. A third study, conducted on a driving simulator, showed that conventional vehicle drivers who have a high acceptability behave in the same way towards an automated vehicle and a conventional vehicle. To conclude, this thesis questions the role of the acceptability of a technologic device in the interaction with it

La conduite autonome suscite un intérêt croissant auprès les constructeurs, les chercheurs, les autorités et le grand public en raison de ses promesses en matière de sécurité routière, de mobilité pour les personnes âgées et à mobilité réduite, d'efficacité énergétique et de réduction des émissions. Cependant, le déploiement complet de ces véhicules dépend de leur fiabilité dans toutes les situations, ce qui nécessite une supervision du conducteur. Cela soulève des questions cruciales sur l'interaction homme-machine, en particulier en ce qui concerne le partage de la commande et la résolution des conflits.La thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR-CoCoVeIA (2019-2024) coordonné par le LAMIH (Coopération Conducteur-Véhicule Intelligent Autonome). Son objectif principal est d'incorporer des capacités d'auto-apprentissage dans les véhicules autonomes de niveau 2 pour améliorer leurs compétences en respectant les règles de sécurité routière. La thèse se concentre sur l'optimisation de l'interaction entre le système automatisé et le conducteur pour renforcer l'efficacité, améliorer les performances de conduite et favoriser l'acceptabilité du système.Pour atteindre ces objectifs, une architecture de coopération auto-adaptative à plusieurs niveaux est proposée dans la première partie de la thèse. Cette architecture vise à adapter de manière optimale le comportement du véhicule autonome à un style de conduite préféré des conducteurs tout en garantissant une conduite sécuritaire et efficace. Une deuxième partie de la thèse se penche sur la personnalisation des systèmes d'assistance au changement de voie, utilisant une approche d'apprentissage basée sur la descente de gradient stochastique pour ajuster les paramètres en fonction des préférences du conducteur, en se basant sur la détection de ses intentions de changement de voie.Pour résoudre les conflits entre le conducteur et le système de conduite autonome, la thèse explore trois approches de commande optimale robuste pour les systèmes linéaires à paramètres variants (LPV) représentés sous la forme floue Takagi-Sugeno (T-S). La première approche se concentre sur le contrôle partagé adaptatif en ajustant une fonction de coût multi-objectif en temps réel en fonction de la disponibilité du conducteur et de l'évaluation du risque. La deuxième approche introduit un modèle dynamique du conducteur, dont les paramètres sont identifiés en ligne, permettant une adaptation continue aux caractéristiques du conducteur. Ce modèle est utilisé pour développer un système de contrôle partagé adaptatif pour le maintien de voie en tenant compte de la dynamique des paramètres neuromusculaires du conducteur.La dernière approche vise à éliminer complètement les conflits entre le conducteur et le système de maintien de voie en combinant une fonction de coût adaptative avec un modèle dynamique du comportement du conducteur.Pour la conception du contrôleur partagé LPV, les conditions de stabilité en boucle fermée du contrôle partagé adaptatif (LPV) pour les trois approches sont établies à l'aide d'arguments de stabilité de Lyapunov et formulées sous forme d’un problème d’optimisation d’inégalités matricielles linéaires (LMI) qui peuvent être résolues numériquement grâce à des algorithmes d’optimisation convexe. Des validations expérimentales et des expériences de test utilisateur ont été menées au moyen du simulateur de conduite dynamique SHERPA-LAMIH pour évaluer l’acceptabilité de ces approches, démontrant ainsi leur efficacité pour améliorer la sécurité et le confort de conduite, et validant l’ensemble des approches proposées
Autonomous driving technology is attracting increasing interest from automobile manufacturers, researchers, authorities, and the general public due to its promises in enhancing road safety, providing mobility for the elderly and individuals with reduced mobility, improving energy efficiency, and reducing emissions. However, the full deployment of these vehicles relies on their reliability in all situations, necessitating driver supervision. This raises critical questions about human-machine interaction, particularly concerning sharing control between the automated driving system and the driver, as well as conflict management.The thesis is part of the ANR-CoCoVeIA project (2019-2024), coordinated by LAMIH (Cooperation Driver-Autonomous Intelligent Vehicle). The main objective of this project is to introduce self-learning capabilities into level 2 autonomous vehicles to enhance their skills while adhering to road safety rules. The thesis focuses specifically on managing interactions between the automated system and the driver, with the goal of improving its effectiveness, enhancing driving performance, and promoting the driver's acceptance of the system.To achieve these goals, a multi-level evolutionary cooperation architecture is proposed in the first part of the thesis. This architecture aims to optimally adapt the behavior of the autonomous vehicle to a driver's preferred driving style while ensuring safe and efficient driving. The second part of the thesis delves into personalizing lane change assistance systems, using a stochastic gradient descent-based learning approach to adjust parameters based on the driver's preferences, relying on the detection of their lane change intentions.To address conflicts between the driver and the autonomous driving system, the thesis explores three robust optimal control approaches for linear time-varying parameter systems (LPV) represented in the Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy form. The first approach focuses on adaptive shared control by real-time adjustment of a multi-objective cost function based on driver availability and risk assessment. The second approach introduces a driver's dynamic model, with parameters identified online, allowing continuous adaptation to the driver's characteristics. This model is used to develop an adaptive shared control system for lane-keeping, taking into account the neuromuscular dynamics of the driver's parameters. The final approach aims to entirely eliminate conflicts between the driver and the lane-keeping system by combining an adaptive cost function with a dynamic driver behavior model.For the design of the LPV shared controller, stability conditions for closed-loop adaptive shared control (LPV) for all three approaches are established using Lyapunov stability arguments and formulated as a linear matrix inequality (LMI) optimization problem that can be numerically solved using convex optimization algorithms. Experimental validations and user testing experiments were conducted using the SHERPA-LAMIH dynamic driving simulator to assess the acceptability of these approaches, demonstrating their effectiveness in improving safety and driving comfort and validating all of the proposed approaches

Cette thèse se focalise sur l'étude de l’écoconduite (pratique de conduite visant à réduire l’impact environnemental de l’utilisation du véhicule) et, en particulier, des éco-manœuvres de conduite, avec prise en compte des contraintes d'infrastructure et de trafic, ainsi que des contraintes d'agrément de conduite. De plus, nous considérons, lors de la conception de l'algorithme, des principes inspirés de la cognition humaine, afin de renforcer l'efficacité et la bonne modularité. La facilité de calibration de l'algorithme est un autre aspect pris en considération. L'ensemble de l'exposé se focalise sur les véhicules électriques à batterie. Cependant, les principes proposés peuvent être adaptés pour leur application sur d'autres types de groupe motopropulseur.Ces travaux s’orientent sur trois grandes lignes. La première, l'Ergonomie de conduite, a permis de déterminer des critères d'agrément de conduite ; une modélisation du conducteur permettant de tenir compte des aspects ergonomiques est proposée. De même, nos hypothèses sont confrontées au comportement d’un conducteur en situation réelle, en appliquant une méthodologie innovante pour l'analyse d'enregistrements de roulages réels. Ensuite, une Modélisation énergétique du véhicule et des manœuvres de conduite est présentée, ainsi qu'une analyse du potentiel et l’origine du gain associé à différentes stratégies d'éco-conduite. Finalement un Algorithme de commande est proposé pour la réalisation d'éco-manœuvres de conduite, avec prise en compte des critères d'agrément. La structure globale de l'algorithme, basée sur les principes cognitifs, est constitué de plusieurs sous-systèmes le rendant modulaire et capable de répondre aux contraintes de calcul en temps réel et de mise au point, propres au milieu industriel
In the framework of this dissertation, we will focus on Eco-driving and, particularly on eco-maneuvers, taking into account constraints associated to infrastructure and traffic, as well as with drivability. Additionally, we will take inspiration on Cognitive Principles for the algorithm design; it will allow to reinforce algorithm’s effectiveness and modularity. Easiness of calibration will also be an important concern for our work. Our whole discussion focuses on Battery Electric Vehicles. However, the proposed principles may be adapted for their application for other types of powertrain.Our work treats three main topics: on one side, Driving Ergonomics, allowing to determine some criteria on drivability ; we will also propose a modelling of the driver allowing to take into account ergonomics considerations. Finally, we will assess our hypothesis with respect with driver behavior on real situations, by applying an innovative methodology for the analysis of actual driving records. Next we will focus on Energy Model of the vehicle and of driving maneuvers, as well as to the assessment of energy gain potential associated to several Eco-driving strategies; the origin of these gains is also studied. Finally, we propose a Control Algorithm allowing to execute driving eco-maneuvers, while taking into account drivability criteria. The global algorithm structure is based on cognitive principles presented earlier. These function consists of several subsystems, which improves its modularity, and enforces its potential to operate within real-time constraints, and simplifies calibrations ; these both are major advantages for an industrial application

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
Given rapid advancement of automated driving (AD) technologies in recent years, major car makers promise the commercialization of AD vehicles within one decade from now. However, how the automation should interact with human drivers remains an open question. The objective of this thesis is to design, develop and evaluate interaction principles for AD systems that can cooperate with a human driver. Considering the complexity of such a human-machine system, this thesis begins with proposing two general cooperation principles and a hierarchical cooperative control architecture to lay a common basis for interaction and system design in the defined use cases. Since the proposed principles address a dynamic driving environment involving manually driven vehicles, the AD vehicle needs to understand it and to share its situational awareness with the driver for efficient cooperation. This thesis first proposes a representation formalism of the driving scene in the Frenet frame to facilitate the creation of the spatial awareness of the AD system. An adaptive vehicle longitudinal trajectory prediction method is also presented. Based on maneuver detection and jerk estimation, this method yields better prediction accuracy than the method based on constant acceleration assumption. As case studies, this thesis implements two cooperation principles for two use cases respectively. In the first use case of highway merging management, this thesis proposes a cooperative longitudinal control framework featuring an ad-hoc maneuver planning function and a model predictive control (MPC) based trajectory generation for transient maneuvers. This framework can automatically handle a merging vehicle, and at the mean time it offers the driver a possibility to change the intention of the system. In another use case concerning highway lane positioning and lane changing, a shared steering control problem is formulated in MPC framework. By adapting the weight on the stage cost and implementing dynamic constraints online, the MPC ensures seamless control transfer between the system and the driver while conveying potential hazards through haptic feedback. Both of the designed systems are evaluated through user tests on driving simulator. Finally, human factors issue and user’s perception on these new interaction paradigms are discussed

Cette thèse, réalisée en collaboration avec Sagem Défense Sécurité, porte sur l'élaboration d'une stratégie de recherche efficace pour la résolution de problèmes de planification d'itinéraires de véhicules. Nous considérons ici en particulier les problèmes de planification avec contraintes de points de passage et de "capacité" (énergie, bande passante radio) appliquées au véhicule. Ce document propose une approche originale, hybridant un algorithme de colonies de fourmis avec un solveur de Programmation par Contraintes existant. Le premier est utilisé pour résoudre rapidement une version relaxée du problème. La solution partielle obtenue est alors employée pour guider la recherche du second, par le biais d'une méthode de sonde, vers les zones les plus prometteuses de l'espace d'état. Cette approche permet ainsi de combiner la rapidité des métaheuristiques et la complétude de la programmation par contraintes. Nous montrons expérimentalement que cette approche satisfait les exigences pour une utilisation du planificateur dans un cadre embarqué
This thesis, led in collaboration with Sagem Defence & Security, focuses on defining an efficient search strategy to solve vehicle path planning problems. This work addresses more precisely planning problems in which waypoints and "capacity" constraints (energy, radio bandwidth) are applied to vehicles.This document proposes an original approach, mixing an Ant Colony algorithm with an existing Constraint Programming solver. The former is used to fastly solve a relaxed version of the problem. The partial solution returned is then employed to guide the search of the latter, through a Probe Backtrack mechanism, towards the most promising areas of the state space. This approach allows to combine the metaheuristics solving fastness and the Constraint Programming completeness. We experimentally show that this approach meets the requirements for an on-line use of the planner

Cette thèse, réalisée en collaboration avec Sagem Défense Sécurité, porte sur l'élaboration d'une stratégie de recherche efficace pour la résolution de problèmes de planification d'itinéraires de véhicules. Nous considérons ici en particulier les problèmes de planification avec contraintes de points de passage et de "capacité" (énergie, bande passante radio) appliquées au véhicule. Ce document propose une approche originale, hybridant un algorithme de colonies de fourmis avec un solveur de Programmation par Contraintes existant. Le premier est utilisé pour résoudre rapidement une version relaxée du problème. La solution partielle obtenue est alors employée pour guider la recherche du second, par le biais d'une méthode de sonde, vers les zones les plus prometteuses de l'espace d'état. Cette approche permet ainsi de combiner la rapidité des métaheuristiques et la complétude de la programmation par contraintes. Nous montrons expérimentalement que cette approche satisfait les exigences pour une utilisation du planificateur dans un cadre embarqué.

Les interfaces à base de reconnaissance vocale sont un moyen intéressant pour améliorer l’utilisation d’équipements à bord d’une automobile. Dans cette thèse, nous avons concentré nos efforts sur l’augmentation de la robustesse d’un système de reconnaissance de la parole, amené à opérer dans l’environnement fortement bruité de l’habitacle d’un véhicule, en considérant trois axes : Mise au point et l’utilisation d’un dispositif de débruitage avancé par régénération d’harmoniques (HRNR), afin de fournir au système de reconnaissance des données déjà traitées ; Utilisation de modèles "spécialisés" (adaptés à une condition d’enregistrement bien particulière) ; Combinaison des décodages issus de l’enregistrement d’un même énoncé par trois microphones situés à différents endroits du tableau de bord. Grâce à la diversité des décodages observés, il nous a été possible d’obtenir par un système de vote, de meilleures performance de reconnaissance que lors de l’utilisation d’un seul modèle
Interfaces based on speech recognition have recently become interesting as a way of improving the use of equipments inside a car. However, tuning such interfaces demands to take into account the special sound conditions in the passenger compartment. In this PhD, we focused on improving the robustness of a present speech recognition system due to be used in a very noisy passenger compartment. We focused on the tuning and use of an advanced denoising device based on harmonic regeneration (HRNR) We then looked at "specialised" models, adapted to a specific recording situation. Finally, the differences in decoding observed when using various models made us look at differences that can occur between decodings of the same words by three distinct microphones located at various places of the dashboard. A majority vote applied to decodings of recordings made by the three microphones allowed a sensible improvement of the error rate compared to the use of a single sound recording

Ce travail de thèse a été consacré à l’exploration de l’usage de deux technologies qui vont à terme transformer notre quotidien : les assistants virtuels et la voiture autonome.Les assistants virtuels ont déjà une place importante dans nos vies et sont en train de révolutionner notre façon d’interagir avec les systèmes en nous proposant une interaction vocale. Nous pouvons désormais, par une simple phrase, obtenir des informations sur la météo ou mettre de la musique. Les voitures autonomes pour leur part, bien qu’elles ne soient pas encore accessibles au public, portent la promesse d’améliorer le confort de la conduite, de réduire les accidents et de fluidifier la circulation sur les routes. Cependant, l’adoption d’une telle technologie nécessite de la confiance de la part des utilisateurs. Il semble que les assistants virtuels, par la nature même de leur interface anthropomorphique, puissent jouer un rôle dans ce contexte. Nous explorons donc le potentiel des assistants virtuels pour augmenter la confiance dans la conduite autonome.Les questions principales abordées dans ce travail concernent d’une part les choix adaptés pour concevoir un assistant virtuel afin que celui-ci soit perçu comme anthropomorphique et digne de confiance. D’autre part, elles concernent l’impact que peut avoir une telle interface dans un cockpit de véhicule autonome sur la perception d’anthropomorphisme et la confiance des utilisateurs. Pour répondre à ces questions, nous avons, dans un premier temps, choisi l’apparence visuelle de l’assistant en évaluant l’impact de différentes représentations visuelles sur la perception d’anthropomorphisme et de confiance. Notre choix s’est porté sur une représentation de type Automate-Humain. Puis, nous avons implémenté cette représentation en trois dimensions et intégré le résultat dans un simulateur de conduite sous la forme d’un hologramme. Pour évaluer l’assistant virtuel, nous avons conduit une expérimentation pour comparer une interface de référence sans assistant virtuel avec deux interfaces intégrant deux versions de l’assistant virtuel. Les résultats montrent que la perception d’anthropomorphisme ne s'accroît pas avec le niveau d’anthropomorphisme. Une corrélation significative vient confirmer l’impact de la perception d’anthropomorphisme sur la confiance. D’autres résultats plus surprenant concernant l’impact de l’assistant virtuel sur la performance ou encore l’impact de l’expérience acquise sur la confiance sont discutés
This thesis work was devoted to exploring the usage of two technologies that will eventually transform our daily lives: virtual assistants and autonomous cars.Virtual assistants already have an important place in our lives and are revolutionizing the way we interact with systems through voice interaction. With a simple sentence, a virtual assistant can get us information about the weather or play music. Autonomous cars, although not yet available to the public, hold the promise of improving driving comfort, reducing accidents, and improving traffic flow on the roads. However, the adoption of such technology requires trust from users. It seems that virtual assistants, by the very nature of their anthropomorphic interface, can play a role in this context. We therefore explore the potential of virtual assistants to increase trust in autonomous driving.The main questions addressed in this work concern, on one hand, the design choices for a virtual assistant so that it is perceived as anthropomorphic and trustworthy. On the other hand, we address the impact that such an interface can have on the perception of anthropomorphism and user trust when included in an autonomous car HMI. To answer these questions, we first chose the visual appearance of the assistant by evaluating the impact of different visual representations on the perception of anthropomorphism and trust. We chose a Mechanical-Human representation. Then, we implemented this representation in three dimensions and integrated the result in a driving simulator as a hologram. To evaluate the virtual assistant, we conducted an experiment which compared a baseline interface without virtual assistant with two interfaces integrating two versions of the virtual assistant. The results show that the perception of anthropomorphism does not increase with the level of anthropomorphism. A significant correlation confirms the impact of perceived anthropomorphism on trust. More surprising results concerning the influence of the virtual assistant on users’ performance or the impact of acquired experience on trust are discussed

De nos jours les places de parking sont devenues étroites dans les grandes villes. Un parking totalement automatique répondant aux contraintes de commercialisation améliorerait le confort et la sécurité de l’utilisateur. Ces travaux portent sur la génération de trajectoires de parking fonctionnant de manière prévisible et sans optimisations successives. Deux solutions géométriques fondées sur des arcs de cercles ont été développées. L’une consiste à se placer proche de la place et à faire des allers-retours jusqu’à être garé. L’autre est une méthode « inversée » généralisée dans laquelle le véhicule est supposé garé, fait plusieurs manœuvres pour atteindre l’emplacement initial réel du véhicule, ce qui donne la trajectoire à inverser pour effectuer le parking. L’inconvénient de ces méthodes est le braquage à l’arrêt. Pour que les trajectoires créées soient à courbure continue, nous avons combiné la simplicité des méthodes géométriques avec les avantages des courbes à courbure continue en travaillant avec des clothoïdes. Ainsi, chaque arc de cercle de la trajectoire générée géométriquement est a posteriori transformé en une séquence clothoïde, arc de cercle facultatif, clothoïde. Cette méthode nécessite un faible temps de calcul, est prévisible et permet de réaliser un contrôle très simple en boucle ouverte pour la vitesse longitudinale et l’angle de braquage en fonction de la distance parcourue. Des expériences sur véhicule prototype ont été réalisées pour la manœuvre de parking complète. Les résultats ont montré que la boucle ouverte suffisait lorsque peu de manœuvres étaient nécessaires. Nous avons également mis en place une méthode de régénération de la trajectoire garantissant le parking sans danger même si des déviations par rapport à la trajectoire initiale apparaissent lorsque plus de manœuvres sont nécessaires. Enfin, une architecture fonctionnelle globale comprenant un superviseur a été également décrite pour la manœuvre complète de parking
Nowadays, in big cities, the parking spots have become narrow. Totally autonomous parking, with commercial constraints, would improve comfort and security of the driver. This work is about predictable generation of parking trajectories, without successive optimizations. Two geometric solutions based on arcs of circle have been developed. The first consist on placing the vehicle near the parking spot and going forward and backward until the vehicle is parked. The second is a generalized “inverse” method: the vehicle is supposed parked, the maneuvers to reach the real initial pose of the vehicle are found and produce the trajectory to inverse to perform the parking. The disadvantage of these methods is the steering at stop. To produce continuous-curvature trajectories, we have combined the simplicity of the geometric methods with continuous-curvature curves by using clothoids. Each arc of circle of the trajectory created by a geometric method is transformed into a sequence clothoid, optional arc of circle, clothoid. This method is not time consuming, predictable and allows a simple open-loop control for the longitudinal speed and the steering angle, in function of the travelled distance. Experiments on a prototype vehicle showed that the open-loop control is sufficient when few maneuvers are needed. We have also set up a regeneration method for the trajectory to guarantee a parking without danger even when deviations appear compared to the initial trajectory, when more maneuvers are needed. Finally, a global functional architecture with a supervisor has been described for the complete parking maneuver

Dans cette thèse, nous avons développé un système de fusion de données multi-capteur destiné à l’estimation de la zone navigable autour véhicule. Ce système est modulaire en fonction des capteurs disponibles sur le véhicule. Il permet d'alimenter les applications clientes avec une représentation fiable des acteurs de la scène routière perçus par les capteurs embarqués. Il est aussi capable de réaliser une prédiction temporelle de ce que sera la scène dans les secondes à venir. Des meta-informations (vitesses, type d'objet,...) sont aussi fournies aux applications clientes (en l'occurrence partie décision pour le véhicule autonome).L'algorithme proposé s’accommode de différents types de capteurs (LiDAR, radar, ...) pouvant fonctionner à des fréquences différentes. Il repose sur une modélisation de la scène utilisant deux algorithmes spécialisés, l'un pour les objets mobiles et l'autre pour la scène fixe
In this PhD Thesis, we have developed a multi-sensors data-fusion architecture dedicated to the estimation of the free-space zone surrounding the vehicle. This system is modular according the sensors configuration of the vehicle. It provides to the customer applications a reliable representation of the road scene's actors that are perceived by the embedded sensors. It is also able to predict what the road scene will be in a few seconds.Meta information such as speed or type of object are provided to customer applications (in our case, the supervisor part of an autonomous vehicle).The proposed algorithm is able to work with various types of sensors (LiDAR, radar, ...) that can even run at different frequencies. It is based on a model of the road environment using two dedicated algorithms: one for the moving obstacles and another for the static scene

L'automatisation de la conduite est un processus en cours qui est en train de changer radicalement la façon dont les gens voyagent et passent du temps dans leur voiture pendant leurs déplacements. Les véhicules conditionnellement automatisés libèrent les conducteurs humains de la surveillance et de la supervision du système et de l'environnement de conduite, leur permettant d'effectuer des activités secondaires pendant la conduite, mais requièrent qu’ils puissent reprendre la tâche de conduite si nécessaire. Pour les conducteurs, il est essentiel de comprendre les capacités et les limites du système, d’en reconnaître les notifications et d'interagir de manière adéquate avec le véhicule pour assurer leur propre sécurité et celle des autres usagers de la route. À cause de la diversité des situations de conduite que le conducteur peut rencontrer, les programmes traditionnels de formation peuvent ne pas être suffisants pour assurer une compréhension efficace de l'interaction entre le conducteur humain et le véhicule pendant les transitions de contrôle. Il est donc nécessaire de permettre aux conducteurs de vivre ces situations avant leur première utilisation du véhicule. Dans ce contexte, la Réalité Mixte constitue un outil d'apprentissage et d'évaluation des compétences potentiellement efficace qui permettrait aux conducteurs de se familiariser avec le véhicule automatisé et d'interagir avec le nouvel équipement dans un environnement sans risque. Si jusqu'à il y a quelques années, les plates-formes de Réalité Mixte étaient destinées à un public de niche, la démocratisation et la diffusion à grande échelle des dispositifs immersifs ont rendu leur adoption plus accessible en termes de coût, de facilité de mise en œuvre et de configuration. L'objectif de cette thèse est d'étudier le rôle de la réalité mixte dans l'acquisition de compétences pour l'interaction d'un conducteur avec un véhicule conditionnellement automatisé. En particulier, nous avons exploré le rôle de l'immersion dans le continuum de la réalité mixte en étudiant différentes combinaisons d'espaces de visualisation et de manipulation et la correspondance entre le monde virtuel et le monde réel. Du fait des contraintes industrielles, nous avons limité les candidats possibles à des systèmes légers portables, peu chers et facilement accessibles; et avons analysé l’impact des incohérences sensorimotrices que ces systèmes peuvent provoquer sur la réalisation des activités dans l’environnement virtuel. À partir de ces analyses, nous avons conçu un programme de formation visant l'acquisition des compétences, des règles et des connaissances nécessaires à l'utilisation d'un véhicule conditionnellement automatisé. Nous avons proposé des scénarios routiers simulés de plus en plus complexes pour permettre aux apprenants d’interagir avec ce type de véhicules dans différentes situations de conduite. Des études expérimentales ont été menées afin de déterminer l'impact de l'immersion sur l'apprentissage, la pertinence du programme de formation conçu et, à plus grande échelle, de valider l'efficacité de l'ensemble des plateformes de formation par des mesures subjectives et objectives. Le transfert de compétences de l'environnement de formation à la situation réelle a été évalué par des essais sur simulateurs de conduite haut de gamme et sur des véhicules réels sur la voie publique
Driving automation is an ongoing process that is radically changing how people travel and spend time in their cars during journeys. Conditionally automated vehicles free human drivers from the monitoring and supervision of the system and driving environment, allowing them to perform secondary activities during automated driving, but requiring them to resume the driving task if necessary. For the drivers, understanding the system’s capabilities and limits, recognizing the system’s notifications, and interacting with the vehicle in the appropriate way is crucial to ensuring their own safety and that of other road users. Because of the variety of unfamiliar driving situations that the driver may encounter, traditional handover and training programs may not be sufficient to ensure an effective understanding of the interaction between the human driver and the vehicle during transitions of control. Thus, there is the need to let drivers experience these situations before their first ride. In this context, Mixed Reality provides potentially valuable learning and skill assessment tools which would allow drivers to familiarize themselves with the automated vehicle and interact with the novel equipment involved in a risk-free environment. If until a few years ago these platforms were destined to a niche audience, the democratization and the large-scale spread of immersive devices since then has made their adoption more accessible in terms of cost, ease of implementation, and setup. The objective of this thesis is to investigate the role of Mixed Reality in the acquisition of competences needed for a driver’s interaction with a conditionally automated vehicle. In particular, we explored the role of immersion along the Mixed Reality continuum by investigating different combinations of visualization and manipulation spaces and the correspondence between the virtual and the real world. For industrial constraints, we restricted the possible candidates to light systems that are portable, cost-effective and accessible; we thus analyzed the impact of the sensorimotor incoherences that these systems may cause on the execution of tasks in the virtual environment. Starting from these analyses, we designed a training program aimed at the acquisition of skills, rules and knowledge necessary to operate a conditionally automated vehicle. In addition, we proposed simulated road scenarios with increasing complexity to suggest what it feels like to be a driver at this level of automation in different driving situations. Experimental user studies were conducted in order to determine the impact of immersion on learning and the pertinence of the designed training program and, on a larger scale, to validate the effectiveness of the entire training platform with self-reported and objective measures. Furthermore, the transfer of skills from the training environment to the real situation was assessed with test drives using both high-end driving simulators and actual vehicles on public roads

La majorité des véhicules routiers électriques sont équipés d’un réducteur à ratio fixe, situé entre le moteur électrique et les roues du véhicule, afin d’exploiter adéquatement la puissance mécanique du moteur de traction. L’utilisation de transmissions multi-rapports offre plusieurs avantages en termes de performance, d’efficacité, de masse et de coût du groupe motopropulseur, en permettant un sous-dimensionnement du couple maximal produit par le moteur de traction. Toutefois, cela requiert l’utilisation d’une transmission peu coûteuse, robuste, et ayant une efficacité et une qualité de conduite similaire au réducteur à ratio fixe, c’est-à-dire une non-interruption de couple lors des changements de rapports. Également, la caractéristique des moteurs électriques à révolutionner à plus haute vitesse de rotation comparativement aux moteurs thermiques amène une problématique de gestion de l’énergie cinétique stockée dans le rotor du moteur lors des changements de rapports. Les transmissions et les embrayages à friction conventionnels ne possèdent pas l’ensemble des caractéristiques recherchées pour permettre leur utilisation dans les véhicules électriques. Ce projet de maîtrise, mené conjointement avec celui de Gabriel Pouliot, porte sur la conception et la validation expérimentale d’une transmission manuelle automatisée sans interruption de couple, employant un embrayage de transfert à courants de Foucault hautement contrôlable et sans usure. Un modèle analytique de véhicule de type «backward-facing» a permis de quantifier la consommation énergétique de plusieurs topologies de transmission sur des cycles routiers normalisés, afin de démontrer l’avantage d’utiliser une transmission multi-rapports sur l’efficacité globale du groupe motopropulseur. Un prototype d’embrayage de transfert à courants de Foucault a été conçu et intégré à une transmission manuelle automatisée à deux rapports pour un véhicule électrique de 80kW. Les modèles analytiques ont démontré qu’une transmission à deux rapports améliore l’efficacité du groupe motopropulseur de 7.2% pour un véhicule compact tel que la Nissan Leaf. De plus, l’utilisation de deux rapports permet de sous-dimensionner le moteur électrique, ce qui a pour effet de réduire le coût et la masse du groupe motopropulseur par 23.1% et 15.6%, respectivement. L’embrayage à courants de Foucault a été caractérisé expérimentalement et ses performances en couple maximal corroborent les modèles analytiques par moins de 6%. Le prototype de transmission a réalisé un changement de vitesse sans interruption de couple sur banc d’essai, ce qui démontre la viabilité d’utiliser un embrayage à courants de Foucault à l’intérieur d’une transmission manuelle automatisée pour les véhicules électriques.

Dans cette thèse porte sur la modélisation, la simulation et la commande de systèmes complexes. En utilisant le logiciel de calcul symbolique Maple, nous avons généré des modèles, orientés suivant différents objectifs dictés par les impératifs du diagnostic, de la surveillance et de l'aide à la conduite. Ces modèles basés aussi bien sur les approches robotiques qu'énergétiques, mettent en évidence les propriétés et les particularités de la dynamique du véhicule en fonction de la trajectoire suivie. Ainsi nous avons proposé un découpage dynamique du véhicule en plusieurs blocs fonctionnels, dont nous avons étudié l'évolution des termes de couplages et nous avons présenté un découpage énergétique du système global. Dans le cadre d'un projet ANR, nous avons mis en œuvre l'approche robotique afin de développer le modèle dynamique à 16 ddl pour un tracteur 'Grégoire G7' robotisé et nous avons validé nos algorithmes d'identification de paramètres dynamiques en utilisant des données réelles et un simulateur de conduite réaliste développé sur Scaner Studio (Oktal). Concernant l'observation, nous avons développé des observateurs robustes par mode glissants. Les attributs de la route sont estimés avec ces observateurs. Le critère de renversement a été testé sur la dynamique d'une voiture Citroën C5 et du tracteur G7. Afin de disposer d'un démonstrateur expérimental, un dispositif à base d'une boite de capteurs a été conçu en utilisant la nouvelle technologie Arduino. Enfin nous avons modélisé le comportement dynamique d'un kart électrique instrumenté. Avec Matlab/Simulink et Bond Graph, nous avons réalisé un simulateur pour ce véhicule
This thesis deals with the modeling, simulation and control of mechatronic systems. Symbolic computation software Maple was used to generate several models with different targets for diagnosis purposes, monitoring and driver assistance. These models based both on robotic and energetic approaches, highlight the properties and characteristics of the vehicle dynamics according to the trajectory and allow to achieve Fault , Detection and Isolation (FDI) development. This initial work led to mechatronics and energy analysis applied to All Terrain Vehicles (ATV). A dynamic spiting of the studied vehicle in several functional blocks was carried out. The evolution of the coupling terms was studied and defining a global energetic sub-division for the whole system. Within the framework of the ANR project, a 16 degrees of freedom (DOF) dynamic model was developed for a farm grape harvester (G7) and for C5 car. Dynamic parameters Identification using real data in driving simulation environment proposed by Oktal (SCANeR Studio). Regarding the robust observers development, the sliding mode theory was applied. The road profiles (slope, tilt,drift) are estimated with observers. The criterion of rollover has been tested on the dynamics of a Citroen C5 car and on the G7.240.In order to have an experimental demonstrator a device using the new Arduino technology containing a set of sensors has been developed. In a last part, the dynamic behaviour of an electric kart with the field-oriented control (FOC) of its electrical engine are given. With Matlab/Simulink software and Bond Graph, a simulator of the electrical Kart has been developed

Cette thèse présente une méthodologie d’ordonnancement cyclique robuste appliquée à la gestion des conteneurs dans les ports maritimes de taille moyenne. Ces derniers sont sujet constamment à des variations des conditions des terminaux, la visibilité réduite sur des évènements futurs ne permet pas de proposer une planification précise des tâches à accomplir. L’ordonnancement cyclique robuste peut jouer un rôle primordial. Il permettra non seulement de proposer un ordonnancement prédictif pour le transport des conteneurs, mais aussi, il proposera également une planification robuste permettant d’éliminer les perturbations éventuelles en temps réel. Dans ce travail nous utilisons les Véhicules Intelligents Automatisés (AIV) pour transporter les conteneurs et nous modélisons les procédures de transit de ces derniers par des graphes d’évènements P-temporels fortement connexes (PTSCEG). Avant l’arrivée d’un porte conteneur au port, un plan (planning) de transport des conteneurs est proposé en un temps court par la programmation linéaire mixte (MIP). Des algorithmes polynomiaux de calcul de robustesse permettent de calculer sur les différents nœuds du système les marges de robustesse. Une fois le navire à quai, l’ordonnancement cyclique robuste est appliqué. Lorsqu’une perturbation est observée (localisée) dans le système, une comparaison avec la marge de robustesse connue est effectuée. Si cette perturbation est incluse dans la marge de robustesse, l’algorithme robuste est utilisé pour éliminer ces perturbations en quelques cycles. Dans le cas où la perturbation est trop importante, la méthode MIP est utilisée pour calculer un nouvel ordonnancement cyclique en un temps réduit
This PhD thesis is dedicated to propose a robust cyclic scheduling methodology applied to container management of medium sized seaport which faces ever changing terminal conditions and the limited predictability of future events and their timing. The robust cyclic scheduling can be seen not just a predictable scheduling to compute a container transportation schedule, but also a reactive scheduling to eliminate the disturbances in real time. In this work, the automated intelligent vehicles (AIV) are used to transport the containers, and the P-time strongly connected event graph (PTSCEG) is used as a graphical tool to model the container transit procedures. Before the arrival of the container vessel, a cyclic container transit schedule can be given by the mixed integer programming (MIP) method in short time. The robustness margins on the nodes of the system can be computed by robustness algorithms in polynomial computing time. After the stevedoring begins, this robust cyclic schedule is used. When a disturbance is observed in system, it should be compared with the known robustness margin. If the disturbance belongs to the robustness margin, the robustness algorithm is used to eliminate the disturbance in a few cycle times. If not, the MIP method is used to compute a new cyclic schedule in short time

Les voitures électriques ont peu d’énergie embarquée pour se mouvoir comparativement aux véhicules thermiques. Il est donc important d’optimiser l’efficacité de la chaîne de traction pour maximiser la distance parcourue entre les recharges. Ces voitures utilisent un ratio simple pour coupler le moteur aux roues de la voiture. Le remplacement du ratio simple par une transmission à plusieurs vitesses dans une voiture électrique améliore l’efficacité du système de propulsion. Cependant, l’introduction d’une transmission à plusieurs ratios ne doit pas seulement améliorer l’efficacité énergétique pour recevoir l’acceptabilité du marché. Elle doit aussi offrir un confort de conduite similaire au ratio simple. L’ajout d’un embrayage de déviation du couple à la transmission manuelle permet de réduire ou d’éliminer les interruptions de celui-ci lors du passage des ratios. Cependant, les technologies d’embrayages à friction secs et humides ne sont pas bien adaptées à cette tâche de déviation du couple cependant. D’abord, l’embrayage est ouvert la majeure partie du temps ce qui fait en sorte qu’un embrayage humide aurait de grandes pertes visqueuses. Ensuite, les moteurs électriques tournent rapidement (11 000 révolutions par minute). Cela fait en sorte que l’embrayage dissipe de grandes quantités de chaleur pour ralentir le moteur avant l’engagement du prochain ratio. Un embrayage sec ne contient pas d’huile pour aider à l’extraction de la chaleur et ses bandes de friction s’usent rapidement sous ces conditions. Ce travail de maîtrise propose d’utiliser un embrayage électromagnétique plutôt qu’un embrayage à friction pour dévier le couple moteur. La démarche de conception d’un tel embrayage est présentée. Premièrement, un modèle analytique simple sert à déterminer les dimensions physiques de l’embrayage pour qu’il développe un certain couple électromagnétique. Ce requis provient des spécifications techniques d’une plateforme véhiculaire électrique disponible à l’Université de Sherbrooke (Projet Phoebus). Deuxièmement, des études par éléments finis des champs magnétiques de l’embrayage servent à valider que l’embrayage produit le niveau de couple désiré. L’embrayage est finalement testé dans une transmission manuelle automatisée installée sur un banc de test dynamométrique. Des changements de ratios sans interruption de couple démontrent la viabilité de l’embrayage à courants de Foucault en tant qu’embrayage de déviation du couple.

La fabrication de plaquettes de silicium (wafers) est l'un des processus de fabrication le plus complexes qui existe aujourd'hui. Étant donné à la fois le niveau très élevé d'investissements en équipement et la forte concurrence sur le marché, les fabricants de semi-conducteurs cherchent à rentabiliser au maximum les unités de fabrication (fabs) afin d'obtenir à la fois le meilleur niveau d'utilisation des équipements, un bas niveau d'encours et des temps de cycle de plus en plus courts. Avec l'arrivée de la nouvelle génération de wafers de 300mm de diamètre, des contraintes ergonomiques et de productivité imposent l'automatisation de toute la manutention et le transport des lots de production. Le système automatique de transport joue donc désormais un rôle essentiel pour l'amélioration de la productivité de la fab et la réduction des coûts de production. Cependant, les stratégies de pilotage du système de transport ont été relativement peu étudiées dans la littérature et les travaux existant le considèrent comme étant une entité isolée, ignorant ainsi les effets sur la gestion de la production et des équipements. Du fait de la complexité du processus de fabrication, les études proposées dans la littérature ont traditionnellement été réalisées avec de la simulation à événements discrets.L'objectif de cette thèse est de proposer une méthodologie d'analyse et d'optimisation de la gestion du système automatisé de transport des lots, afin d'améliorer les indicateurs clés de la production. Nous proposons d'abord une modélisation hybride de la fab et du processus de fabrication. Pour cela, nous utilisons une méthodologie basée sur l'identification des ''process'' et de leurs interactions, ainsi qu'une représentation en réseaux de Petri colorés temporisés. Cette conceptualisation nous permet de mieux intégrer les différents composants dans un modèle de simulation. Ensuite, plusieurs stratégies pour la gestion du système de transport des lots (i.e. stratégies de dispatching et de positionnement des chariots) sont analysées. Cette étude est réalisée en couplant des techniques classiques de la Recherche Opérationnelle (i.e. programmation mathématique, méthodes heuristiques) avec le modèle de simulation de la fab. Ainsi, la problématique de gestion du système de transport est abordée à partir du niveau tactique à l'aide d'une démarche d'optimisation qui permet de trouver les valeurs optimales des paramètres du modèle de simulation. Ce dernier permet d'étudier le comportement dynamique du système et facilite l'implémentation des règles pour la gestion opérationnelle. La mise en oeuvre de la démarche hybride optimisation-simulation proposée est analysée dans la structure complexe d'une unité de fabrication de wafers de la nouvelle génération de 300~mm de diamètre.

La voiture autonome pourrait réduire le nombre de morts et de blessés sur les routes tout en améliorant l'efficacité du trafic. Cependant, afin d'assurer leur déploiement en masse sur les routes ouvertes au public, leur sécurité doit être garantie en toutes circonstances. Cette thèse traite de l'architecture de planification et de contrôle pour la conduite automatisée et défend l'idée que l'intention du véhicule doit correspondre aux actions réalisées afin de garantir la sécurité à tout moment. Pour cela, la faisabilité cinématique et dynamique de la trajectoire de référence doit être assurée. Sinon, le contrôleur, aveugle aux obstacles, n'est pas capable de la suivre, entraînant un danger pour la voiture elle-même et les autres usagers de la route. L'architecture proposée repose sur la commande à modèle prédictif fondée sur un modèle bicyclette cinématique afin de planifier des trajectoires de référence sûres. La faisabilité de la trajectoire de référence est assurée en ajoutant une contrainte dynamique sur l'angle au volant, contrainte issue de ces travaux, afin d'assurer que le modèle bicyclette cinématique reste valide. Plusieurs contrôleurs à haute-fréquence sont ensuite comparés afin de souligner leurs avantages et inconvénients. Enfin, quelques résultats préliminaires sur les contrôleurs à base de commande sans modèle et leur application au contrôle automobile sont présentés. En particulier, une méthode efficace pour ajuster les paramètres est proposée et implémentée avec succès sur la voiture expérimentale de l'ENSIAME en partenariat avec le laboratoire LAMIH de Valenciennes
Autonomous vehicles are believed to reduce the number of deaths and casualties on the roads while improving the traffic efficiency. However, before their mass deployment on open public roads, their safety must be guaranteed at all time.Therefore, this thesis deals with the motion planning and control architecture for autonomous vehicles and claims that the intention of the vehicle must match with its actual actions. For that purpose, the kinematic and dynamic feasibility of the reference trajectory should be ensured. Otherwise, the controller which is blind to obstacles is unable to track it, setting the ego-vehicle and other traffic participants in jeopardy. The proposed architecture uses Model Predictive Control based on a kinematic bicycle model for planning safe reference trajectories. Its feasibility is ensured by adding a dynamic constraint on the steering angle which has been derived in this work in order to ensure the validity of the kinematic bicycle model. Several high-frequency controllers are then compared and their assets and drawbacks are highlighted. Finally, some preliminary work on model-free controllers and their application to automotive control are presented. In particular, an efficient tuning method is proposed and implemented successfully on the experimental vehicle of ENSIAME in collaboration with the laboratory LAMIH of Valenciennes

Le travail présenté dans la thèse s’inscrit dans le projet de recherche partenarial ANR-ABV 2009 dont l’objet est la conception d’un système de conduite automatisée à basse vitesse. Il décrit et analyse les principes d’un contrôle partagé d’un véhicule automobile entre un conducteur humain et un copilote électronique (E-copilote). L’objectif est de mettre en place une coopération Homme-Machine efficace entre le conducteur et l’E-copilote. Un des enjeux est notamment de permettre au conducteur d’interagir avec l’E-copilote de façon continue pour pouvoir exécuter les manœuvres qu’il souhaite sans nécessiter la désactivation ni être gêné par l’E-copilote. Cet enjeu répond au besoin de prise en compte des actions du conducteur entreprises pour pallier celles du E-copilote dans certaines situations par exemple éviter un obstacle non perçu par le système. L’objectif dans ce cas est de garantir le confort au conducteur ainsi que sa conscience du mode engagé (système actif ou pas). Le conducteur et l’E-copilote agissant simultanément sur le système de direction, chacun doit être conscient des actions de l’autre : une communication bidirectionnelle est essentielle. Pour atteindre cet objectif, nous avons retenu les interactions haptiques à travers le système de direction du véhicule. Le couple appliqué par le conducteur sur volant est utilisé par l’E-copilote pour prendre en compte ces actions de la même façon que le couple produit par l’E-copilote est ressenti par le conducteur et utilisé pour comprendre le comportement du système. D’autres aspects essentiels pour la coopération H-M ont également été abordés : l’´étude des changements de modes de fonctionnement du système ainsi que l’IHM via laquelle le conducteur interagit avec le système
The work presented in the thesis is part of the research partnership project ANRABV 2009 which aims is to design an automated low-speed driving. It describes and analyzes the principles of shared control of a motor vehicle between a human driver and an electronic copilot (E-copilot). The objective is to establish effective human-machine cooperation between the driver and E-copilot. One issue is particular to allow the driver to interact with the E-copilot continuously in order to perform maneuvers he wants without requiring deactivation neither constrained by E-copilot. This issue addresses the need for consideration of driver actions taken to remedy those of E-copilot for example avoiding undetected obstacle by the system while ensuring operator comfort and the driver situation awareness. The driver and E-co-pilot acting simultaneously on the steering system, everyone must be aware of the actions of the other: twoway communication is essential. To achieve this goal, we used the haptic interactions through the steering system of the vehicle. The torque applied by the driver on the steering wheel is used by the E-copilot to take into account these actions as the torque produced by the E-copilot is felt by the driver and used to understand the system’s behavior. Other key issues for the Human-Machine Cooperation were also discussed: the study of changes in modes of operation of the system and HMI via which the driver interact with the system

La première année de thèse a permis de mettre en avant deux aspects concernant la problématique de gestion de l’énergie, à savoir le contrôle court terme et le contrôle long terme de l’énergie respectivement. La première problématique a été étudiée pendant la deuxième année de thèse et a débouché sur la proposition d’une architecture de contrôle multi-actionneurs utilisant les moteurs et les aérofreins dans l’objectif d’augmenter l’autorité de contrôle de l’énergie de l’avion. La seconde problématique a été étudiée pendant la troisième année et a débuté par une étude préliminaire reposant sur le calcul d’une séquence optimale de commandes des becs/volets et train d’atterrissage permettant d’amener l’avion à un certain niveau d’énergie en approche tout en minimisant l’utilisation des moteurs et des aérofreins. Par la suite, l’étude a été étendue afin de prendre en compte la régulation des moteurs, l’utilisation des aérofreins et la modification de la trajectoire verticale. Finalement,une solution basée sur un calcul d’optimisation a été développée puis intégrée au sein d’un simulateur de bureau temps-réel, testée avec une interface homme machine adéquat et pour finir présentée à des pilotes d’essais pour validation
The first year of thesis allowed to foreground two aspects of the energy management issue,namely the short term control and the long term control, respectively. The first issue was studied during the second year and ended with the proposition of a solution mixing both the airbrakes and engines. The second and last issue started with a preliminary study which consisted of computing an optimal slat/flap command sequence bringing the aircraft to theright energy level in approach while minimizing the use of engines and airbrakes. Then, this study was extended in order to take into account the regulation of engines and airbrakes aswell as vertical trajectory modification. Finally, this optimization-based solution has been integrated within an accurate real-time desktop simulator, tested with a human-machine interface, and then presented to flight test pilots for validation

Cette thèse a pour objet la planification de trajectoire d’un véhicule robotisé en présence d’obstacles très dynamiques dans un environnement sans contraintes fortes (marquage au sol, voies de circulation…). Le problème est envisagé avec deux stratégies différentes : calculer le profil de vitesse du véhicule sur un chemin prédéfini, ou bien rechercher un chemin admissible à partir d’une hypothèse sur la vitesse du véhicule. Premièrement, nous proposons une approche permettant d’adapter la vitesse d’un véhicule robotisé circulant dans un environnement « semi-contraint » en présence d’autres véhicules. L’approche utilise un ensemble de profils de vitesse de référence compatibles avec les capacités du véhicule et le confort de ses passagers. Des validations quantitatives en simulation ainsi que qualitatives sur un véhicule automatisé ont été menées, démontrant l’intérêt de l’approche. En second lieu, nous introduisons les « Reachable Interaction Sets » (RIS) comme nouveau cadre de travail permettant d’effectuer la planification de chemin parmi des obstacles se déplaçant plus rapidement que le robot. L'approche supprime l’aspect temporel du problème en émettant une hypothèse a priori sur la vitesse du robot, ramenant la planification à une recherche de chemin duale. Des évaluations quantitatives comparent cette approche à l'état de l'art existant, et démontrent l’intérêt des RIS
This thesis studies the trajectory planning of an automated vehicle surrounded by fast moving obstacles in an unconstrained environment (i.e. with no clear lane markings). Two main approaches are proposed: compute a speed profile on a given path, or find a valid path starting from a hypothesis on the speed of the vehicle. The first approach consists of a dynamic adaptation of the speed of an automated vehicle driving in a semi-constrained environment and in the presence of other vehicles. A set of speed profile references is used. They must be compatible with the dynamics of the vehicle and also comfortable for the passengers. Quantitative validations have been conducted in simulation together with qualitative validations on an automated vehicle, which demonstrate the benefits of this planning strategy. In the second approach, the « Reachable Interaction Sets » (RIS) are introduced as a new framework that allows to plan the trajectory of a vehicle surrounded by dynamic obstacles which move faster. The approach removes the temporal aspect of the problem by using a hypothesis about the speed of the vehicle. The remaining problem can be solved out by a static path finding algorithm. Quantitative validations show the advantage of planning approachs based on this framework compared to other state-of-the-art planning strategies

D’un point de vue sociétal, le véhicule à conduite automatisée (VA) peut nous offrir plusieurs avantages par rapport au trafic constitué seulement de véhicules avec conducteur, comme une augmentation de la sécurité routière et une diminution de la congestion routière. Cependant, à cause de l’environnent dynamique et complexe où ces systèmes doivent opérer, des questionnements concernant leur sûreté de fonctionnement et leur comportement vis-à-vis des autres utilisateurs se posent, en particulier sur la capacité du VA de délibérer sous dilemme éthique, d’expliquer ses choix et de mesurer les conséquences de ses actions. Deux sujets sont abordés dans cette thèse concernant les défis du déploiement du VA dans le monde réel : comment prendre en compte les autres utilisateurs de la route dans le processus de prise de décision du VA dans un environnent urbain, et comment le VA doit délibérer sous une situation de dilemme éthique. D’abord un algorithme de prise de décision conçu pour traiter des situations génériques est proposé ; ensuite, à partir de cet algorithme et dans le cadre d’une situation spécifique, quand une collision avec des autres véhicules ou des piétons devient inévitable, la délibération éthique est traitée. Pour simplifier le processus de prise de décision l’hypothèse qui les autres usagers ne changent pas ses comportements pendant l'exécution d'une stratégie par le VA a été adopté. Donc, pour la relaxer une méthode de prédiction des intentions des autres usagers est proposé, et un jeu à informations incomplet est finalement utilisé pour prendre en compte l’influence que l'interaction entre usagers a dans la stratégie adoptée par chacun d'eux
From a societal point of view, autonomous vehicles (AV) can bring many benefits, such as an increase of road safety and a decrease of congestion. However, due to the highly dynamic environments these vehicles an encounter, technical concerns about their feasibility and ethical concerns about their actions’ deliberation, explainability and consequences seems to damper the enthusiasm and optimism that once ruled the automotive sector and the public opinion. This thesis addresses the core questions surrounding autonomous vehicles today: how they should account the road users sharing the same environment in its decision making and also how they should deliberate to act in dilemma situations. Firstly, a decision-making process for the autonomous vehicle under general situations is proposed, and then, as a particular situation, the deliberation under certain collision, with other vehicles, pedestrians or static objects, is treated. Then, to relax the assumption that the behavior of the other road users does not change during the execution of a policy, used to implement the decision making, the intent of each one of them are estimated comparing the prediction made by a Kalman filter and the real-time observation. To account the interaction between road users an incomplete game model is proposed, using the intent probabilities calculated beforehand, finally producing a coherent estimate of the evolution of the other road users

La conduite autonome a attiré une attention croissante au cours des dernières décennies en raison de son potentiel impact socio-économique, notamment concernant la réduction du nombre d'accidents de la route et l'amélioration de l'efficacité du trafic. Grâce à l'effort de plusieurs instituts de recherche et d'entreprises, les véhicules autonomes ont déjà accumulé des dizaines de millions de kilomètres parcourus dans des conditions de circulation réelles. Cette thèse porte sur la conception d'une architecture de contrôle pour les véhicules autonomes et coopératifs dans l'optique de leur déploiement massif. La base commune des différentes architectures proposées dans cette thèse est le Contrôle-Commande Prédictif, reconnu pour son efficacité et sa polyvalence. Nous présentons tout d'abord une architecture classique de contrôle hiérarchique, qui utilise la commande prédictive pour planifier un déplacement (choix de trajectoire), puis déterminer un contrôle permettant de suivre cette trajectoire. Toutefois, comme nous le montrons dans un deuxième temps, cette architecture simple n'est pas capable de gérer certaines contraintes logiques, notamment liées aux règles de circulation et à l'existence de choix de trajectoires discrets. Nous proposons donc approche hybride de la commande prédictive, que nous utilisons pour développer une architecture de contrôle pour un véhicule autonome individuel. Nous étudions le problème de contrôler un ensemble de véhicules autonomes circulant en convoi, i.e. maintenir une formation prédéterminée sans intervention humaine. Pour ce faire, nous utilisons à nouveau une architecture hiérarchique basée sur la commande prédictive, composée d'un superviseur de convoi et de contrôleurs pour chaque véhicule individuel. Enfin, nous proposons encore une architecture pour le problème de coordonner un groupe de véhicules autonomes dans une intersection sans feux de circulation, en utilisant un contrôleur d'intersection et en adaptant les contrôleurs des véhicules individuels pour leur permettre de traverser l'intersection en toute sécurité
Autonomous driving has been gaining more and more attention in the last decades, thanks to its positive social-economic impacts including the enhancement of traffic efficiency and the reduction of road accidents. A number of research institutes and companies have tested autonomous vehicles in traffic, accumulating tens of millions of kilometers traveled in autonomous driving. With the vision of massive deployment of autonomous vehicles, researchers have also started to envision cooperative strategies among autonomous vehicles. This thesis deals with the control architecture design of individual autonomous vehicles and cooperative autonomous vehicles. Model Predictive Control (MPC), thanks to its efficiency and versatility, is chosen as the building block for various control architectures proposed in this thesis. In more detail, this thesis first presents a classical hierarchical control architecture for individual vehicle control that decomposes the controller into a motion planner and a tracking controller, both using nonlinear MPC. In a second step, we analyze the inability of the proposed planner in handling logical constraints raised from traffic rules and multiple maneuver variants, and propose a hybrid MPC based motion planner that solves this issue. We then consider the convoy control problem of autonomous vehicles in which multiple vehicles maintain a formation during autonomous driving. A hierarchical formation control architecture is proposed composing of a convoy supervisor and local MPC based vehicle controllers. Finally, we consider the problem of coordinating a group of autonomous vehicles at an intersection without traffic lights. A hierarchical architecture composed of an intersection controller and multiple local vehicle controllers is proposed to allow vehicles to cross the intersection smoothly and safely

Notre travail aborde le problème de navigation autonome en milieu dynamique partiellement connu. Ce problème a généré de nombreux travaux durant les dix dernières années. Néanmoins, nous avons observé que certains aspect fondamentaux liés à la nature dynamique de l'environnement ont été oubliés, en commençant par la limite de temps qu'un système placé dans un environnement dynamique a, pour prendre une décision et exécuter son mouvement. Bien que cette contrainte soit d'importance cruciale, il y a paradoxalement peu de travaux dans la littérature la prennent en compte. Cette contrainte temps réel a été placée au cœur de notre travail. Dans ce travail nous présentons une technique de planification qui prend en compte de manière explicite la contrainte temps réel imposée par l'environnement dynamique. La planification de mouvement partiel (PMP) est une technique originale de planification qui réagit à tout moment; dès que le temps imparti pour calculer une trajectoire est écoulé, la meilleure trajectoire calculée disponible est transmise. En fait, de notre point de vue, l'approche PMP est la meilleure approche possible au problème que nous avons observé, à savoir l'incompatibilité intrinsèque entre la planification en environnement dynamique et la contrainte temps réelle. PMP intègre également le problème de sûreté, que nous considérons d'un point de vue des états de collisions inévitables (ICS), concept récent qui englobe toutes les approches existantes et de proposer une technique qui donne de fortes garanties de sûreté pour notre système. Enfin, dans ce travail, nous démontrons l'efficacité de notre approche PMP pour des environnements relativement complexes. Plusieurs expérience ont été mises en œuvre où PMP a ainsi été intégré sur une plate forme réelle, le robot type voiture Cycab, véhicule conçu par l'INRIA.

Je présente dans ce document mes résultats de recherche sur la conception sûre de systèmes embarqués sûrs. La première partie concerne la répartition automatique de programmes synchrones. Le caractère automatique de la répartition apporte un réel degré de sûreté dans la conception de systèmes répartis car c'est la partie la plus délicate de la spécification qui est automatisée. Grâce à cela, l'absence d'inter-blocage et l'équivalence fonctionnelle entre le programme source centralisé et le programme final réparti peuvent être formellement démontrées. La deuxième partie traite le sujet de l'ordonnancement et de la répartition de graphes de tâches flots-de-données sur des architectures à mémoire répartie, avec contraintes de tolérance aux fautes et de fiabilité. Je présente principalement des heuristiques d'ordonnancement statique multiprocesseur avec pour but la tolérance aux fautes et la fiabilité des systèmes, mais également l'utilisation de méthodes formelles telles que la synthèse de contrôleurs discrets ou les transformations automatiques de programmes. Enfin, la troisième partie concerne les autoroutes automatisées, avec deux volets : la commande longitudinale de véhicules autonomes et les stratégies d'insertion dans les autoroutes automatisées.