Le conducteur et l’assistance au maintien dans la voie .1Prise en compte du conducteur par l’assistance

La prise en compte du conducteur constitue une composante fondamentale de la conception des assistances à la conduite. Elle peut se faire par différents biais : dans la synthèse des lois de commande pour l’assistance, dans la logique d’interaction de la loi d’assistance avec le conducteur ou par des interfaces de communication avec celui-ci.

Loi de commande automatique et conducteur

L’intégration de la prise en compte du conducteur lors de la synthèse d’une loi de commande est un enjeu non encore totalement résolu. Bien que le conducteur et la loi d’assistance latérale interagissent au niveau de la colonne de direction avec ou sans lien mécanique, ils se perçoivent mutuellement comme des perturbations. Sans aucune modélisation de la perturbation « entrée conducteur » la solution consiste à synthétiser des lois de commande robustes, comme c’est le cas dans [Li05], mais un modèle peut aussi être considéré en espérant que ce modèle reste fidèle aux actions du conducteur humain une fois l’assistance activée. Pour pallier les éventuelles différences, la robustesse du système en boucle fermée doit être renforcée par la loi de commande [Lee02], [Rah04(a)].

La prise en compte du conducteur peut aussi se faire simplement par l’intermédiaire de limitations sur des variables représentant le confort de conduite. À titre d’exemple, pour le contrôle latéral d’un bus, les auteurs de [Ack95] exigent une accélération latérale de moins de 2m/s² avec une limite haute à 4m/s2 et une fréquence de résonance inférieure à 1.2Hz. Une variable supplémentaire, importante pour le confort, est le « jerk » qui représente la vitesse de variation de l’accélération. Le « jerk » doit rester inférieur à 2m/s3 [Can05].

Identification et surveillance de l’état du conducteur

L’identification et la surveillance de l’état du conducteur a pour but d’une part de faciliter les conditions d’activation et de réduire les interventions non-souhaitées et, d’autre part, d’adapter l’action de l’assistance à l’état de conducteur.

Différentes techniques peuvent être utilisées :

– Des capteurs mesurent la dynamique du véhicule relative à la voie de circulation. Ces mesures alimentent un modèle conducteur dont les sorties sont comparées aux actions actuelles sur les organes de commande du véhicule [Pil99],[Che01].

– Le conducteur est directement observé par une caméra et son état est caractérisé par traitement d’images [Toc96], [Bul05]. Il est aussi possible de combiner cette technique avec la précédente [Pet05].

L’étude [Esk07] fournit une revue détaillée de la littérature sur le sujet, dont : les facteurs contribuant à la fatigue causant des accidents, les méthodes pour détecter l’état de fatigue des conducteurs et les stratégies d’avertissement. Certains aspects concernant la caractérisation des capacités de conduite dégradées et la caractérisation de la situation de conduite normale seront repris en détail dans la Section 5.1.2 du Chapitre 5, Partie III.

L’interface homme-machine

Contrairement à d’autres domaines, comme l’aéronautique ou les processus industriels, pour lesquels l’automatisation joue un rôle important depuis bien longtemps, l’automatisation des

tâches de conduite est relativement nouvelle et souffre du manque d’approche dédiée aux in-terfaces homme-machine (IHM). Une perspective historique sur l’évolution des IHM pour les systèmes d’aide à la conduite est fournie par [Wal01].

Dans le cas des assistances au maintien dans la voie, le volant constitue bien entendu une interface naturelle pour le retour d’information sur l’alerte : vibrations, suggestion d’action, correction. Ces modes de communication ont notamment été mis en œuvre dans les différents modes d’assistance développés dans le projet ARCOS [ARC04] (voir Section 2.2.1).

L’information au travers de la colonne de direction peut être complétée par un signal sonore. Les auteurs de [LeB96] ont proposé pour le projet CAPC deux sons différents pour accompagner l’aide au conducteur : un son pour l’avertissement et un son pour l’activation de la fonction d’évitement actif de sortie de voie.

Des interfaces visuelles peuvent aussi être couplées aux systèmes d’assistance. Elles prennent la forme de voyants sur le tableau de bord. Cette solution est par exemple adoptée dans le système de maintien de voie développé par Nissan « Lane Keeping Assistance » (LKA) [Kaw01]. Le fonctionnement du système est symbolisé par un voyant lumineux « LANE ». De plus, si l’assistance est activée et que le véhicule suit automatiquement l’axe de la voie, un voyant avec les marquages latéraux est alors visible. Un autre exemple est l’interface de Volkswagen Passat CC détaillée dans la Section 2.4.2.

2.3.2 Acceptabilité des assistances à la conduite et adaptation au comporte-ment

Acceptabilité

Les systèmes d’assistance au maintien de voie étant encore faiblement répandus sur les véhi-cules, les études sur l’acceptabilité des assistances à la conduite par les conducteurs sont encore rares. De plus, comme toutes les études qui impliquent des tests sur des humains, elles sont dif-ficiles à concevoir d’une manière objective et à mettre en œuvre. Deux études seront présentées par la suite, elle concernent les systèmes Volvo et Toyota.

Dans le cadre d’un accord de coopération entre le département des transports des États-Unis (USDOT), Volvo Trucks North America et US Xpress, une évaluation indépendante du projet Volvo Intelligent Vehicle Initiative (IVI) Field Operational Test (FOT) a été conduite par le bureau d’étude Battelle [Vol07]. Trois fonctions d’assistance à la conduite sur camions ont été évalués : l’alerte de collision (« Collision Warning System », CWS), le régulateur de vitesse et d’interdistance (« Adaptive Cruise Control », ACC) et un système de freinage avancé (« Advanced Braking System », AdvBS). L’évaluation a été conduite sous trois angles : gains en sécurité, acceptabilité par les conducteurs et bénéfices économiques. L’analyse d’acceptabilité a été menée avec la participation de 204 conducteurs, selon les critères suivants :

1. Facilité d’usage. La moitié des conducteurs ont déclaré avoir été formés au CWS, mais moins qu’un quart ont eu un apprentissage sur ACC et AdvBS. Les conducteurs ont déclaré avoir bien assimilé le fonctionnement de CWS, mais la signification des sons associés aux signaux visuels et les distances de déclenchement n’étaient pas claires.

2. Charge de conduite et stress. La plupart des conducteurs ont déclaré que les avertisse-ments de CWS ne perturbent pas la tâche de conduite. La moitié des conducteurs ont déclaré que la conduite avec CWS était beaucoup moins stressante bien que la moitié des déclenchements du système CWS paraissaient non justifiés.

3. L’impact sur la conduite. Le constat général des conducteurs était que ces systèmes d’as-sistance rendent la conduite plus sûre. Plus que 80% des conducteurs questionnés

souhai-teraient disposer de camions équipés avec CWS et plus de 90% avec AdvBS. Les opinions concernant ACC sont mitigées : la moitié des conducteurs ont affirmé que le système ACC les avait aidés à garder une interdistance sûre alors que l’autre moitié se sont sentis gênés par la perte du contrôle longitudinal du véhicule.

4. Qualité perçue Les conducteurs ont été, en majorité, satisfaits des performances des trois systèmes. 39% de conducteurs ont reporté des problèmes de performance de CWS, 21% de ACC et 19% de AdvBS.

Le rapport final du projet néerlandais « The Assisted Driver » présente une évaluation de l’ac-ceptabilité par les conducteurs des systèmes avancées d’aide à la conduite [Alk07]. Quatre types de systèmes ont été mis à l’épreuve : un système d’avertissement à partir de l’interdistance par rapport au véhicule qui précède (« Headway Monitoring and Warning », HMW), un régulateur de vitesse et d’interdistance (« Adaptive Cruise Control », ACC), un système d’avertissement en cas de dérive latérale importante (« Lane Departure Warning », LDW) et un système d’aide ac-tive au maintien de voie (« Lane Keeping System », LKS et « Lane Keeping Assistance », LKA). Ces systèmes ont d’abord été testés sur simulateur de conduite puis en situation réelle de trafic par des conducteurs travaillant sur le projet. Les systèmes LDW et HMW ont été implantés sur des mini-bus faisant le trajet domicile-bureau, 19 personnes ont conduit, pendant 6 mois, une Volkswagen Passat équipée en LDW et ACC et 7 d’entre eux ont conduit pendant trois jours une Toyota Lexus équipée en LKA et LDW.

L’étude a révèle que les systèmes actifs étaient mieux appréciés que les systèmes passifs. Le LDW a aussi la faveur par rapport au système HMW. Tous les participants ayant testé LDW et LKA considérèrent que LKA représentait une amélioration de LDW. La conduite avec deux systèmes actifs simultanément (ACC et LKA) n’a pas été jugée excessive, au contraire ces systèmes sont jugés comme complémentaires.

Deux systèmes particuliers ont été évalués sur Toyota Lexus : un système d’avertissement au départ de voie (LDW) qui ajoute une action corrective dans le sens du retour vers l’axe de la voie et un système de maintien de voie qui se déclenche uniquement si le véhicule dérive de la voie (LKA). Cinq des sept conducteurs ont mentionné que les performances du système LKA ont dépassé leurs attentes, deux autres les ont vues se confirmer. Les aspects positifs évoqués sont : la douceur de la correction qui ne crée aucune gêne (une personne), le système maintient le véhicule entre les marquages de la voie via corrections actives (trois personnes) et améliore le niveau de comfort et de sécurité (deux personnes). Les aspects négatifs reporté sont les suivants :

– le temps d’accommodation au système (deux personnes),

– le sentiment de rester écarté de l’axe de la voie pendant la conduite automatique (deux personnes),

– la sensation de vent latéral dans le volant (deux personnes),

– la tendance à la dérive si le conducteur intervient trop tard (une personne), – la dérive pour une correction prolongée sans intervention (une personne), – le risque de perdre la concentration (une personne).

Adaptation

Un revue de littérature sur les problèmes dus à l’adaptation comportementale induite par différentes aides à la conduite a été réalisée dans [AID04]. Ces problèmes de comportement peuvent apparaître :

– Dans l’activité du conducteur. Mentionnons le partage de l’attention entre l’environnement routier et les nouvelles sources d’information, le changement de stratégie de conduite et la délégation de la tâche de contrôle du véhicule au système d’assistance.

– Dans l’interaction du conducteur avec les autres participants au trafic. Il s’agit par exemple de la compréhension des activités du conducteur assisté par les autres participants au trafic. – Dans la situation générale de trafic. Comme conséquence des changements précédents, la

vitesse globale et la stabilité du flux routier peuvent être modifiées.

Il est alors important de déterminer la nature et l’ampleur de ces changements, car finalement ce sont eux qui vont influencer les gains en sécurité routière dus à l’introduction des aides à la conduite.