Cooperation Conducteur - Vehicule Automatisé – CoCoVeA

Les travaux ont été découpés en sept grand axes constituant les workpackages du projet :
- Spécifications et scénarios qui vise à définir les cas d'usage qui seront adressés par le projet
- Conception du partage de la commande et de la modulation des niveaux d’automatisation
- Conception des interfaces Homme-machine et des mécanismes de gestion de l’information
- Acquisition/construction des informations sur le véhicule, l'environnement et le conducteur
- Prototypage et évaluation fonctionnelle en simulateur de conduite
- Déploiement sur véhicule réel
- Expérimentations de validation fonctionnelle
Ces axes ont structuré la mise en œuvre d'une démarche pluridisciplinaire d'automatisation centrée sur l'homme faisant intervenir des compétences en sciences et techniques conjointement à des compétences en sciences humaines apportées chacune par les différents partenaires du consortium.

Les travaux menés dans le projet CoCoVeA ont permis :
- de définir une architecture de coopération multi-niveaux permettant les interactions entre le conducteur et le véhicule autonome tant au niveau contrôle du véhicule (guidage du véhicule sur la trajectoire définie) qu'au niveau tactique (choix de manœuvres possibles : changement de voie, insertion, dépassement, ...)
- de définir les besoins informationnels du conducteur pour réaliser sa tâche de conduite en fonction du degré d'automatisation (conduite partagée, supervision de l'automate, délégation, reprise en main)
- de définir les mécanismes d'IHM permettant de fournir ces informations au conducteur et de recueillir ses consignes (modalités visuelle, manuelle, sonore et haptique) en fonction du contexte et du mode engagé.
- de définir les besoins de monitoring du conducteur à la fois durant les phases de conduite manuelle et de conduite déléguée pour assurer la sécurité du véhicule.
- de définir les mécanismes de transitions entre modes de conduite et les conditions associées à ces transitions pour garantir la sécurité
- de prototyper l'ensemble de ces travaux sous forme d'un système intégré sur simulateur de conduite interactif dynamique
- de prototyper une partie de ces travaux sur véhicule réel
- d'évaluer le prototype réalisé sur le simulateur de conduite dans le cadre d'une expérimentation faisant intervenir un panel représentatif de conducteurs.

Le projet CoCoVeA a démontré la nécessité d'une coopération étroite entre conducteur et système d'assistance de façon à garantir l'acceptabilité et la sécurité du véhicule autonome. Pour cela une architecture de coopération multi-niveaux a été développée et prototypée sur simulateur de conduite. Les algorithmes implantés dans cette architecture pour résoudre les problématiques de partage du contrôle, de gestion de l'autorité, de résolution de conflits pour la prise de décision ont mis en évidence le besoin d'une meilleure connaissance du «fonctionnement« du conducteur.
Plusieurs axes s'en dégagent :
- Le besoin de modèles du conducteur décrivant à la fois ses mécanismes décisionnels mais également sensori-moteurs. Les modèles des mécanismes décisionnels qui amènent le conducteur à choisir une alternative plutôt qu'une autre permettront de rendre homogène le comportement de l'automatisme avec celui du conducteur de façon à favoriser l'acceptabilité des systèmes. Ils permettront également d'avancer sur le problème de l'éthique dans le domaine du véhicule autonome. Les modèles sensori-moteurs permettront d'affiner les interfaces, notamment haptiques, entre conducteur et système, pour une meilleure sécurité.
- Le besoin d'un monitoring avancé du conducteur. Dans de nombreuses phases de conduite, il est nécessaire de mettre en relation les capacités opérationnelles du conducteur avec les exigences de la situation. Vigilance, charge de travail, conscience de la situation, attention sont autant d'informations indispensables à la modulation du niveau d'automatisation.
Parmi ces axes, plusieurs objectifs sont en cours d'approfondissement dans le cadre du projet ANR AutoConduct, piloté par l'institut VeDeCom et auquel plusieurs partenaires du projet CoCoVeA participent.

Conférences de vulgarisation
Collectif (2015). CNRS – Les Innovatives, « Véhicule du futur ». Présentation des projets ABV & CoCoVeA, Paris, mars.
Revues internationales à comité de lecture
SOUALMI B., SENTOUH C., POPIEUL J-C., DEBERNARD S. (2014). Automation-driver cooperative driving in presence of undetected obstacles. IFAC Control Engineering Practice, 24, pp. 106–119.
NGUYEN T., LAURAIN T., PALHARES R., LAUBER J., SENTOUH C., POPIEUL J. (2016). LMI-based Control Synthesis of Constrained Takagi-Sugeno Fuzzy Systems Subject to L2 or L-infinity Disturbances. Neurocomputing.
NGUYEN T., SENTOUH C., POPIEUL J. (2016). Driver-Automation Cooperative Approach for Shared Steering Control under Multiple System Constraints: Design and Experiments. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. pp, issue 99.
Conférences internationales
BOVERIE S. (2014). Conférence invitée : « Les systèmes d'assistance à la conduite automobile, exemples d'applications de la logique floue », LFA’2014, Cargèse, , 22-24 octobre.
NGUYEN T., SENTOUH C., POPIEUL J., SOUALMI B. (2015). Shared lateral control with online adaptation of the automation degree for driver steering assist system: A weighting design approach. IEEE 54th Annual Conference on Decision and Control, Osaka, Japan, pp. 857–862, décembre.
PACAUX-LEMOINE M., SIMON P., POPIEUL J. (2015). Human-Machine Cooperation principles to support driving automation systems design. 3rd International Symposium on Future Active Safety Technology Toward zero traffic accidents (FAST-zero’15), Gothenburg, Sweden, septembre.
PSA (2015). Présentation à ITS Bordeaux - ITS-1883 - Human factor issues for automated driving and autonomous car, 5-9 octobre.
BENLOUCIF M., POPIEUL J., SENTOUH C. (2016). Multi-level cooperation between the driver and an automated driving system during lane change maneuver. 2016 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), Gothenburg, Sweden, pp. 1224-1229, juin.

L'accumulation au sein de l’habitacle des automobiles de systèmes d’assistance interagissant avec le conducteur via différentes modalités (visuelle, manuelle, tactile, sonore, haptique …) conjointement avec l’augmentation de la complexité de ces systèmes (allant de l’information à l’automatisation partielle de la conduite) pose de nouveaux problèmes de coopération entre le conducteur et le véhicule. Le maintien des conditions de sécurité suppose de s'intéresser tout particulièrement à la compatibilité de l’ensemble de ces systèmes embarqués avec la tâche de guidage du véhicule, notamment en termes de « compréhension de ce que fait le système », de « conscience des modes engagés » et de « capacité d'attention et de traitement » (conscience de la situation, charge de travail) qu'ils sont susceptibles de requérir de la part du conducteur, et ce surtout durant les phases de transition (manuel vers automatique et inversement).

Cette problématique a été particulièrement mise en évidence au sein du projet ANR-ABV (2009-2013) dans lequel la majorité des partenaires du présent consortium ont été impliqués. Ce projet de conduite automatisée, en partie à l’origine du projet CoCoVeA, a démontré la nécessité d’intégrer, dès la conception du système, la problématique des interactions avec le conducteur en réglant les problèmes de partage de tâche et de degré de liberté, d’autorité, de niveau d’automatisation, de priorisation des informations et de gestion du fonctionnement des différents systèmes. Cette approche suppose d'être capable de connaître à chaque instant l'état du conducteur, la situation de conduite dans laquelle il se trouve, les limites de fonctionnement des différents systèmes d’assistance et à partir de ces données, de prendre une décision concernant l'activation ou non de l'un ou l'autre système et la modulation de son degré d’intervention.

Le consortium réuni apporte les compétences nécessaires à la réalisation de ce projet pluridisciplinaire. PSA Peugeot Citroën, en tant que constructeur automobile, est expert en matière de problèmes d'intégration et d'évaluation de systèmes embarqués. Continental Automotive et Valeo disposent d’une expérience importante en conception et développement de ces systèmes. Le LAMIH est expert en matière de coopération homme-machine et dispose d’une expérience importante en matière de prototypage et évaluation de systèmes d’assistance à la conduite en simulateur. SPIROPS est spécialisée dans l’intelligence artificielle et les processus décisionnels. L’IFSTTAR et l’INRIA sont reconnus pour leurs travaux sur les systèmes d’assistance à la conduite et notamment les véhicules automatisés. UNICAEN-COMETE et AKKA disposent de compétences étendues dans l'analyse de l'état et du comportement du conducteur automobile au travers d'études réalisées notamment sur l'estimation de la vigilance. AKKA possède aussi une expérience importante dans l’étude ergonomique des cockpits avions (certification facteur humain) et notamment dans la gestion des situations d’urgences. Cette compétence permettra d’élargir le domaine de recherche et de capitaliser sur les deux domaines aéronautique et automobile.

Par ailleurs, les partenaires disposent d’importants moyens expérimentaux qui seront mis à disposition du projet, notamment le simulateur dynamique du LAMIH ainsi que les véhicules laboratoires de l’IFSTTAR et de AKKA-INRIA.

Forts de ces compétences et moyens complémentaires, le consortium se propose :
• De développer une architecture coopérative entre conducteur et système d’assistance pour la conduite automatisée (partage du contrôle du véhicule).
• De développer un prototype de système de contrôle et coordination des systèmes embarqués dans le poste de conduite.
• D’implanter ces systèmes sur des démonstrateurs en simulateur de conduite et sur véhicules réels.
• De valider expérimentalement les systèmes développés.
De produire des recommandations à l’intention des constructeurs et équipementiers.