Estimation pour le développement de systèmes d'aide à la conduite des véhicules à deux-roues motorisés

par Pierre-marie Damon

Projet de thèse en Automatique

Sous la direction de Hichem Arioui et de Dalil Ichalal.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication , en partenariat avec IBISC - Informatique, Biologie Intégrative, & Systèmes Complexes (laboratoire) , SIMOB : Systèmes Intelligents, MOdélisation et Biologie (equipe de recherche) et de université d'Evry-Val-d'Essonne (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Motivation et contexte L'équipe SIMOB du laboratoire IBISC est reconnue par ses recherches sur les systèmes d'aide à la conduite en faveur des usagers de la route (motocycliste, cycliste et automobiliste). L'objectif à long terme étant d'améliorer la sécurité et le confort de ces usagers en prenant en compte l'infrastructure et le trafic environnant. L'équipe conduit, depuis sa restructuration, des recherches sur les véhicules de tourisme ainsi que sur les véhicules à deux-roues motorisés. Ces derniers sont devenus un axe de recherche prioritaire pour les institutions qui étudient le comportement et la sécurité des usagers vulnérables tels que les motocyclistes. En effet, alors que l'accidentologie générale baisse, celle des deux-roues reste relativement importante comparée à celle des autres usagers. En moyenne 1200 motards sont tués chaque année sur les routes depuis 20 ans. En 2011, la mortalité des motards en France (981 avoisinant les 25% des accidents mortels sur route) s'est nettement aggravée durant le dernier trimestre (bilan provisoire de l'Observatoire national interministériel de la sécurité routière, ONISR). La situation reste critique en 2013 comme en témoigne l'investissement que mets à disposition la communauté européenne pour améliorer la situation des usagers vulnérable de route. Les systèmes de sécurité active (ABS, ESP, etc.) développés en faveur des véhicules de tourisme ont amplement contribué à la diminution des risques routiers. En revanche, le retard dans le développement des systèmes de sécurité pour les motos est manifeste. De plus, la nature instable, d'un point de vue mécanique, de la moto rend le déploiement et l'intégration des systèmes de sécurité très difficile. L'inadéquation de l'infrastructure et les congestions du trafic sont aussi des facteurs importants de l'accidentalité. Dans ce contexte, plusieurs travaux ont été lancés au sein du laboratoire. Ils visent à développer des systèmes d'aide à la formation des conducteurs de deux-roues utilisant, d'une part un simulateur de moto et d'autre part le développement d'un système de sécurité préventive pouvant alerter ces conducteurs en amont des situations de conduite dangereuses (thèses de H. Slimi et de Ch. Chenane). On utilise pour cela des algorithmes de reconstruction des états dynamiques de la moto (thèse de H. Dabladji, en cours). Par ailleurs, un prototype « scooter électrique » automatisé est prévu pour mener les expérimentations de validation. L'objectif de cette proposition s'inscrit dans la continuité de travaux de recherche entrepris depuis une dizaine d'année. Après avoir étudié et analysé la dynamique moto, identifier-observer-estimer-reconstruire les états dynamiques et les paramètres pertinents, cette proposition achève la boucle de contrôle-commande des véhicules à deux roues afin d'investiguer de nouvelles pistes vers les systèmes de sécurité active. Travaux de recherche Les travaux attendus, dans le cadre de cette thèse, concernent 1. l'estimation des paramètres pertinents de la dynamique en se basant sur des techniques d'observation pour les systèmes non-linéaires. 2. l'étude approfondie des paramètres dynamiques agissant sur la manœuvrabilité des véhicules à deux roues motorisés. 3. La proposition de contrôleurs robustes (météo, infrastructure, trafic, etc.) pour le suivi de trajectoires (espace atteignable, ensembles invariants). 4. la validation par le biais d'expérimentations réalisées sur piste avec le scooter instrumenté.

  • Titre traduit

    Estimation for the Development of Powered Two-Wheeled Vehicles Riding Assistance Systems


  • Résumé

    The team SIMOB from the laboratory IBISC is well known for its research works about safety system for road users (motorcycle, bicycle and car users). It aim to improve safety and comfort on road taking into account environment parameters as the traffic, the infrastructure, etc. Since few years motorcycle safety systems are becoming a primary objective for institutions which study road user behaviors. L'équipe conduit, depuis sa restructuration, des recherches sur les véhicules de tourisme ainsi que sur les véhicules à deux-roues motorisés. Ces derniers sont devenus un axe de recherche prioritaire pour les institutions qui étudient le comportement et la sécurité des usagers vulnérables tels que les motocyclistes. Whatever the report, powered two wheel (PWT) users are always the most vulnerable road users. Although the road fatalities is globally decreasing, the number of motorcycle user's deaths stay important. Around 1200 PWT users die every year on the French Road since 20 years. In 2013 the situation stays critical, it is shown by the investments from the European Community in order to improve road safety for vulnerable users. Active safety systems (ABS, ESP, etc.) developed for tourism cars have significantly contributed to reduce the number of road fatalities. However there is an important delay concerning PWT safety systems. Indeed natural instability of motorcycle complicates the development of such systems. In this context several research works have been conduct in the laboratory. They aim to improve PWT rider training using motorcycle simulator and early-warning system to identify possible critical driving situation. To work such systems need algorithms which calculate dynamic states of vehicle that is why several work about motorcycle dynamic modelling have been done. Moreover a prototype of an autonomous electric scooter is developed to validate results obtained from theory point of view. This thesis topic continues the previous research works conducted for around 10 years in the laboratory. After having analyzed and studied PWT dynamics; identify-estimate appropriate dynamic states, this thesis will achieve the control loop of PWT and it will give new perspectives on active safety system researches for motorcycles. This thesis will deals with those main topics: 1- Estimation of appropriate dynamic states with control and observation tools for nonlinear systems 2- Identification of the dynamic states which act on motorcycle handling 3- Synthesis of robust controller for trajectory tracking 4- Validation with the equipped electric scooter