Régulation dynamique de la conduite

La boucle de régulation dynamique décrite dans la gure 14 s'inspire des modèles issus de la théorie du contrôle que nous avons présentés en 2.2, mais s'applique ici à la cognition du conducteur. Elle constitue un cadre conceptuel dans lequel s'inscrit depuis l'origine le modèle

COSMODRIVE, approche théorique que notre travail de thèse doit précisément permettre de concrétiser informatiquement et de réaliser de façon eective au moyen de la simulation numé-rique du conducteur.

Figure 14  La boucle de régulation dynamique dans l'approcheCOSMODRIVE[Bellet et al., 2010b]

Cette description schématique du modèle COSMODRIVE en interaction dynamique avec l'environnement routier distingue (1) des fonctions perceptives, (2) des fonctions cognitives et (3) des fonctions d'exécution d'actions de conduite.

ˆ Les fonctions perceptives deCOSMODRIVEdoivent permettre au modèle de percevoir l'en-vironnement routier et d'élaborer la représentation mentale de la situation. Cela nécessite de disposer d'un processus d'intégration de l'information perceptive (processus bottom-up). Mais, comme nous l'avons souligné dans le chapitre1, la prise d'information par le conduc-teur est aussi un processus actif d'exploration perceptive, orienté par les connaissances du conducteur et par sa représentation mentale de la situation. Ces deux processus forment

2.5. Modélisation et simulation cognitive du conducteur : le modèle COSMODRIVE ainsi un cycle que nous chercherons à modéliser et à implémenter informatiquement durant cette thèse.

ˆ Les fonctions cognitives de COSMODRIVE doivent permettre au modèle de se représen-ter la situation de conduite an de prendre des décisions et de planier des actions. Ces fonctions ont déjà fait l'objet d'une modélisation cognitive assez poussée dans le projet

COSMODRIVE, modélisation dont s'inspirera du reste notre propre modèle, mais avec l'objectif cette fois-ci de les implémenter et de les simuler informatiquement.

ˆ Les fonctions d'exécution visent à mettre en ÷uvre les actions de conduite planiées cogni-tivement an de faire progresser le véhicule dans l'environnement. Cela suppose d'agir sur les commandes du véhicule et de réguler en continu l'activité de conduite pour contrôler la position latérale et longitudinale de la voiture sur la chaussée, et adapter en perma-nence la trajectoire en fonction des risques de collision avec les objets et/ou les autres usagers présents sur la route. Notre modèle implémentera une large partie de ces fonctions d'exécution.

2.5.3 Description modulaire

Au-delà de l'architecture cognitive sur laquelle s'appuieCOSMODRIVE, ce modèle s'inscrit aussi dans la continuité des travaux de [Van Der Molen and Bötticher, 1988], et distingue de ce fait diérents niveaux dans l'activité de conduite, modélisés sous la forme de Modules. Chaque module est spécialisé dans la réalisation d'une partie de l'activité de conduite (et possède ses propres processus cognitifs et ses propres connaissances), et c'est de leur coopération qu'émerge la performance de conduite globale. Tous les modules deCOSMODRIVEne seront pas présentés ici, car cette description vise avant tout à mettre en lumière les modules ayant fait l'objet de développements informatiques (présentés dans les chapitres3et4). A cet égard, nous indiquerons ici pour chaque module l'état de l'existant et les objectifs de développement que nous viserons dans cette thèse.

2.5.3.1 Le module Stratégique

Ce module est responsable de la planication de l'itinéraire et de la tâche de navigation. Il doit gérer les contraintes globales telles que le temps de trajet et les objectifs généraux comme le déplacement d'un point A à un point B en passant par C. L'itinéraire ainsi généré en début de trajet peut être sujet à modications en cours de parcours. Ces modications durant le trajet et le réaménagement de l'itinéraire initial sont aussi sous la responsabilité du module stratégique. Ce module fait parvenir ensuite les diérents buts à atteindre au module tactique.

Ce module n'a fait l'objet d'aucun développement dans le cadre du projet COSMODRIVE. L'un des objectifs de la thèse sera donc d'en réaliser une implémentation informatique minimale. L'ambition ne sera pas de modéliser dèlement la cognition humaine à ce niveau, mais plus modestement de rendre autonome notre modèle pour la réalisation complète d'un itinéraire déni de façon préalable. Ce seront donc avant tout les fonctions cognitives de navigation que nous chercherons à simuler informatiquement, et non celles de planication d'itinéraires.

2.5.3.2 Le module Tactique

Le module tactique est, en termes imagés, une forge à représentations mentales. Il gère prin-cipalement les prises de décision comme le fait d'engager un dépassement ou comme dénir les modalités de franchissement d'un tourne-à-gauche. Il est aussi chargé de la catégorisation et de la reconnaissance de l'environnement routier, ce qui permet la récupération de connaissances stockées enMLTadaptées au contexte de la situation courante. Ce module est doté de processus d'anticipation capables de dériver une représentation courante en un ensemble de représenta-tions futures potentielles, permettant ainsi de déterminer quelles acreprésenta-tions peuvent être engagées ou quels comportements adopter pour maintenir par exemple la sûreté du contexte. Une fois les actions à mettre en ÷uvre sélectionnées, elles sont communiquées au module opérationnel.

C'est principalement sur ce module que se sont focalisés les eorts de modélisation dans le projetCOSMODRIVE. A ce niveau, notre travail consistera donc à s'inspirer du modèle cognitif existant pour en réaliser une implémentation informatique sur une plateforme virtuelle, à des ns de simulation numérique de la cognition du conducteur.

2.5.3.3 Le module de Perception

Le module perception est le lien entre le modèle et l'environnement routier. Il est responsable du traitement des informations sensorielles avant leur intégration dans les diérentes représen-tations internes du modèle.

Une première approche des fonctions de perception visuelle deCOSMODRIVEa été réalisée par [Mayenobe, 2004] dans l'objectif de concevoir des systèmes d'assistance à la conduite avancés. Toutefois, à ce niveau, notre travail de thèse devra proposer une modélisation cognitive complète des fonctions perceptives, puis concevoir et développer un module informatique capable de si-muler ces fonctions perceptives, en interaction dynamique avec, d'un côté, les autres modules de COSMODRIVEet, de l'autre côté, l'environnement routier extérieur. Nous nous focaliserons durant cette thèse sur les processus de traitement et d'intégration de l'information visuelle dans

COSMODRIVE, mais avec le souci de pouvoir appréhender ultérieurement d'autres fonctions perceptives.

2.5.3.4 Les modules Opérationnel et Exécution

Ces deux modules interagissent mutuellement pour permettre la réalisation eective de l'acti-vité de conduite. Le module opérationnel se focalise sur la planication ne de l'actil'acti-vité, à partir de schémas de conduite provenant du module tactique. Il permet de décomposer les schémas en une suite d'actions élémentaires exécutables par le module d'exécution. Par exemple, si le schéma à réaliser est  dépasser un véhicule , le module opérationnel va décomposer cette action en  accélérer ,  actionner le clignotant gauche ,  contrôler la position latérale du véhicule pour le translater sur la voie de gauche ,  accélérer jusqu'à X km/h , etc. De plus, ce module est aussi en charge de réguler en continu le contrôle latéral et longitudinal du véhicule ainsi que de générer les interdistances véhiculaires et de détecter des situations critiques pour pouvoir acti-ver une réaction d'urgence si nécessaire. Le module d'exécution s'inscrit dans le prolongement direct du module opérationnel. Il est l'eecteur des actions dénies en amont et c'est lui qui va permettre le contrôle des commandes du véhicule pour qu'il évolue dans l'environnement.

2.5. Modélisation et simulation cognitive du conducteur : le modèle COSMODRIVE Dans le cadre de sa thèse, [Mayenobe, 2004] a réalisé un premier démonstrateur informatique intégré d'un module d'action utilisant les formalismes de représentation des connaissances de

COSMODRIVE(les schémas de conduite et les zones enveloppes, que nous présenterons dans la section suivante) pour piloter un véhicule. Ces travaux constitueront le socle sur lequel s'appuiera le module d'exécution de COSMODRIVEque nous développerons dans le cadre de cette thèse, an de faire progresser dynamiquement notre modèle dans un environnement routier virtuel.