Transcript Planification des trajectoires pour la navigation des véhicules

Université de Technologie de Compiègne - Proposition de sujet de thèse
Intitulé de la thèse : Planification des trajectoires pour la navigation des véhicules autonomes
Nature du financement envisagé pour le doctorant : contrat doctoral / allocation Ministère
Date de début de la thèse (envisagée) : 01/10/2014
Ecole Doctorale de rattachement : ED 71 « Sciences pour l’Ingénieur » - UTC
Domaines principal et secondaire de compétence : gardez les deux domaines de votre choix,
classés en ordre principal puis secondaire
• Sciences pour l’ingénieur
• Informatique, électronique
Lieu de travail de thèse : Université de Technologie de Compiègne (UTC), France
Laboratoire d’accueil : (intitulé et compétences majeures) Heudiasyc (Heuristique et
Diagnostic des Systèmes Complexes), équipe ASER (Automatique, Systèmes Embarqués,
Robotique).
Nom du directeur de thèse : Ali CHARARA
Nom du co-directeur de thèse : Reine TALJ
HDR
non HDR
Description du sujet de thèse : (une vingtaine de lignes environ)
Ces dernières années, le développement des véhicules autonomes a attiré une grande
attention. Pour une conduite autonome, le véhicule doit être équipé de façon à remplacer les
fonctions d’un conducteur humain, précisément, la perception de l’environnement
dynamique, la planification des trajectoires et décision, ainsi que le contrôle des actionneurs
(accélérateur, frein, braquage) pour le suivi de la trajectoire. Un défit principal est d’éviter les
obstacles fixes et mobiles à grande vitesse, avec des algorithmes rapides en temps-réel.
Le travail proposé consiste à développer la planification des trajectoires et sera basé sur les
résultats de l’équipe ASER sur la perception et la création des grilles d’occupation
évidentielles qui sont une représentation métrique et discrète de l'environnement. Chaque
cellule de la grille représente une surface réelle et peut être libre, occupée, ou incertaine. Les
grilles considérées ici sont égo-centrées autour du véhicule et se déplacent avec celui-ci.
La méthode de planification qui sera développée est une méthode « réactive » locale, elle
consiste à tracer des tentacules virtuels dans le référentiel égo-centré lié au véhicule ; deux
approches seront étudiées : empirique et basée sur le modèle. L’approche empirique consiste
à tracer des tentacules en forme de clothoïdes, et la 2ème -basée sur le modèle- consiste à
concevoir la trajectoire comme un ensemble de points représentants des états énergétiques
désirés du véhicule. En se basant sur l’information contenue dans la grille d’occupation, les
trajectoires virtuelles seront classées en « navigables » ou « non navigables ». Parmi les
trajectoires navigables, une seule sera sélectionnée, en tenant compte de plusieurs critères.
Pour la 2ème approche, un modèle énergétique sera développé pour représenter le véhicule.
Des validations sur le simulateur de véhicule ScanerStudio en premier lieu, puis sur un
véhicule robotisé au sein du laboratoire Heudiasyc seront envisagées.
UTC – Ecole Doctorale
Mots clés : Grille d’occupation, planification des trajectoires, véhicules autonomes, dynamique
des véhicules, modélisation énergétique.
Projet de recherche lié à cette thèse et son type de financement : (en cours ou envisagé)
•
•
Robotex : projet du programme Equipement d’Excellence (EquipEx) des Programmes
d’Investissements d’avenir (PIA)
Labex-MS2T (Maîtrise des Systèmes de Systèmes Technologiques) : projet du
programme Laboratoire d’Excellence (LabEx) des Programmes d’Investissements
d’avenir (PIA)
Collaboration(s) nationale(s) :
Collaboration(s) internationale(s) :
Thèse en co-tutelle :
non
Profil et compétences souhaités du candidat : Niveau Bac+5. Connaissances en automatique,
robotique, modélisation, et en Matlab-Simulink et C++.
Coordonnées de la personne à contacter : (tel, mail, adresse)
Tel : +33 (0)3 44 23 46 31
E-mail : [email protected]
Adresse : Heudiasyc, UMR CNRS 7253
Université de Technologie de Compiègne, Rue Roger Couttolenc, CS 60319
60203 COMPIEGNE CEDEX, France
UTC – Ecole Doctorale
Université de Technologie de Compiègne – Thesis proposal
Thesis proposal title: Trajectory planning for autonomous vehicles navigation
PhD grant: doctoral contract / allocation Ministry
Starting time (expected): 01/10/2014
PhD School: ED 71 « Sciences pour l’Ingénieur » - UTC
Scientific domain(s): gardez les deux domaines de votre choix, classés en ordre principal puis
secondaire
• Science and technology
• Computer science and information technologies
Location: University of Technology of Compiègne (UTC), France
Research laboratory: (name and major activities) Heudiasyc (Heuristique et Diagnostic des
Systèmes Complexes), team ASER (Automatique, Systèmes Embarqués, Robotique).
Thesis supervisor:
Ali CHARARA
Thesis co-supervisor: Reine TALJ
HDR
non HDR
Short description of research work: (une vingtaine de lignes environ)
These last years, autonomous vehicles development has been of major interest. For
autonomous driving, the vehicle should be equipped in such a way to replace the human
driver functions, namely, the perception of the dynamical environment, the trajectory
planning and decision, and control of the actuators (accelerator, braking, steering) for
trajectory tracking. A major challenge is to avoid fix and mobile obstacles at high speed, with
fast algorithms, suitable for real time navigation.
The proposed work consists to develop a trajectory planning approach, and will be based on
the results of the team ASER on perception and certainty occupancy grids. The latter are a
metric and discrete representation of the environment. Each cell of the grid represents a real
surface and can be free, occupied, or uncertain. The considered grids are ego-centered on the
vehicle and move with it.
The planning approach that will be developed is a reactive and local method; it consists to
draw virtual tentacles in the ego-centered reference frame of the vehicle. Two different
approaches will be studied: empirical and model-based approach. The empirical approach
consists to draw the tentacles in the form of clothoids, and the second model-based one
consists to conceive the trajectory as a set of points representing some desired energetic
states of the vehicle. Based on the information provided by the occupancy grid, the virtual
trajectories are classified as “drivable” and “non drivable”. Among the drivable tentacles one
will be selected based on several criteria.
For the 2nd approach, an energetic model will be developed to represent the vehicle.
Validations on the car simulator ScanerStudio first, then on a robotized vehicle in Heudiasyc
laboratory are planned.
UTC – PhD School
Key words: Occupancy grid, trajectory planning, autonomous vehicles, vehicle dynamics,
energetic modeling.
Research project linked to the thesis: (current or expected)
• Robotex : a PIA (Programmes d’Investissements d’avenir) project of the program
« Equipement d’Excellence » (EquipEx)
• Labex-MS2T (Maîtrise des Systèmes de Systèmes Technologiques) : a PIA project of the
program « Laboratoire d’Excellence » (LabEx)
Expected national collaboration(s):
Expected international collaboration(s):
International cotutelle:
no
Requirements: Level Bac+5. Knowledge in automatics, robotics, modeling, and in MatlabSimulink and C++.
Contact:
Tel : +33 (0)3 44 23 46 31
E-mail : [email protected]
Address: Heudiasyc, UMR CNRS 7253
University of Technology of Compiègne, Rue Roger Couttolenc, CS 60319
60203 COMPIEGNE CEDEX, France
UTC – PhD School