Contribution à l'intersection coopérative : commandes longitudinale et latérale

In this thesis, we are interested in the cooperative intersection management by synchronizing the velocities of conflict vehicles. Thanks to the wireless communication, the synchronization of velocities has several advantages. But, for the purpose of full exploiting them, it is necessary to address at first the problems of the longitudinal and lateral control of vehicles. For the longitudinal control, the delay of wireless communication with the vehicles on other routes must be taken into account. The adopted longitudinal control is non-linear function that considers a maximum communication time and a deceleration boundary.The simulation results in extreme cases have concluded that the thesis addresses the problem of traffic fluidity. Indeed, the behavior of the traffic flow depends on the choice of the place where the synchronization of the speeds begins. The thesis discusses the two classical approaches and proposes a smoothing solution that significantly reduces the use of braking contrary to the two existing approaches. For the lateral control of vehicle at intersection, the thesis proposes a control based on the calculation of Frenet curvature coupled with correction of deviation from tracking path. Both the curve tracking and the correction are deduced from the circular motion induced by the steering wheel angle. The advantages of this approach compared to traditional approaches are to be not greedy in terms of the necessary field of vision and to have more flexible real-time constraints.L’amélioration de la fluidité du trafic aux intersections a reçu une attention particulière depuis près d’un siècle. Avec la perspective de véhicules contrôlés et communicants, la régulation aux intersections connaît un nouvel essor. Dans cette thèse nous nous intéressons à la régulation coopérative des intersections par la synchronisation des vitesses. Afin d’éviter des arrêts inutiles aux intersections, les véhicules régulent leur vitesse en fonction non seulement des véhicules qui les devancent sur la même voie mais aussi des véhicules prioritaires provenant des autres voies en conflit. La synchronisation des vitesses grâce à la communication sans-fil a plusieurs avantages mais pour les exploiter pleinement, il est nécessaire d’aborder les problématiques des commandes longitudinale et latérale des véhicules. En ce qui ce concerne la commande longitudinale, la thèse s’intéresse à deux problématiques. Pour des raisons évidentes de sécurité, les délais de communication sans-fil avec les véhicules des autres voies, à savoir hors de la portée des capteurs, doivent être pris en compte. Pour ce faire, la commande longitudinale adoptée est une fonction non linéaire qui considère un temps maximal de communication et une borne de décélération. Si les contraintes ne sont pas respectées, la fonction déclenche l’arrêt du véhicule. Etant donné que les résultats de simulations sont concluants dans des cas extrêmes, la thèse aborde la problématique de fluidité du trafic à base de la commande proposée. En effet, le comportement du trafic dépend du choix du lieu où commence la synchronisation des vitesses. La thèse discute les deux approches classiques et propose une solution intermédiaire. Sur un circuit sous la forme d’un huit, l’approche proposée permet de réduire considérablement le recours au freinage contrairement aux deux autres approches actuelles. En ce qui concerne la commande latérale, l’intersection pose deux problèmes. Le premier est la limite du champ de vision à cause des courbures serrées des mouvements tournant et la deuxième est le délai du traitement par les caméras. Dans ce sens, la thèse propose une commande basée sur le calcul de la courbure de Frenet couplé à la correction des écarts. Le suivi des courbures et la correction sont tous les deux déduit à partir du mouvement circulaire induit par l’angle du volant. Les avantages de cette approche par rapport aux approches classiques (LQRwFF et Stanley) est d’une part, de ne pas être gourmande en termes de champs de vision nécessaire et d’autre part d’avoir des contraintes temps-réels plus souples que les approches de la littérature. La comparaison avec les techniques actuelles démontrent que notre approche, dans des conditions de circulation urbaine est capable de résister à des temps d’échantillonnage plus longs contrairement aux deux autres avec une visibilité plus faible