Créé le : 03/08/2009
EVALUATION EXPERIMENTALE D'UN MODE DE CONDUITE COOPERATIVE BASEE SUR LA COMMUNICATION ENTRE VEHICULES L'étude, qui fait partie du projet européen CarTALK, concerne un système avancé d'assistance à la conduite (ADAS), un type d'équipement de confort et de sécurité qui tend à se développer sur les automobiles de série : par exemple, le régulateur adapatatif de vitesse (ACC) à base de Radar ou de Lidar, proposé notamment par BMW, ajoute à la fonction de régulation classique le maintien de la distance avec le véhicule précédent. A la différence de l'ACC, le système proposé, dit de « conduite coopérative », utilise la communication entre véhicules (IVC) pour étendre la régulation à plusieurs véhicules consécutifs dans la file. Les données échangées sont les positions, obtenues par GPS différentiel équipant chaque véhicule, ainsi que les vitesses et accélérations. Un estimateur d'état temps réel, chargé de l'interpolation des positions entre mesures (y compris les phénomènes de latence propres au DGPS), est nécessaire et réalisé à l'aide d'un filtre de Kalman étendu (EKF). L'algorithme de contrôle du mouvement longitudinal comporte deux boucles : une boucle interne calculant l'accélération effective et une boucle externe déterminant l'accélération souhaitée. Une validation expérimentale a été réalisée sur circuit à partir de trois véhicules communiquant par liaison infrarouge et équipés de DGPS et de capteurs de vitesse et d'accélération. Les essais ont été conduits en vitesse stabilisée et dans des situations de « stop and go », puis comparés à des situations similaires en pilotage manuel. On a ainsi pu montrer que le système bénéficie de temps de réaction plus faibles, entraînant une diminution du freinage, une amélioration du confort et une meilleure fluidité du trafic. UN SYSTEME MULTI-AGENTS BASE SUR LA RESERVATION POUR LE PILOTAGE DES CARREFOURS Cet article présente un modèle de simulation d'intersection de trafic urbain doté d'une métrique permettant de comparer différents systèmes de régulation, et propose un système de régulation automatisé en remplacement du système traditionnel par feux ou par chaussée surélevée. Le modèle de trafic utilisé est simpliste : les vitesses incidentes des véhicules sont supposées sensiblement identiques et l'objectif unique est de franchir l'intersection (les tournants étant proscrits). Le nombre de voies dans chaque direction est paramétrable et les véhicules incidents sont insérés dans le trafic selon une loi statistique ajustable. Les conducteurs (ou les automates qui les remplacent) sont informés du comportement des véhicules voisins et réagissent en accélérant, en freinant ou en maintenant leur vitesse. Des modèles plus élaborés seront étudiés dans des étapes ultérieures. La métrique choisie prend en compte trois paramètres : l'intensité du trafic, le retard moyen et le retard maximum causés par l'intersection. L'objectif est de minimiser le retard moyen en maintenant un retard maximum tolérable. Le système de régulation automatique étudié doit être 100% sûr, permettre une implémentation progressive, utiliser une infrastructure centrale limitée et des capteurs réalistes. Les conducteurs ne doivent être assujettis qu'à des règles de conduite simples, et ce uniquement dans la zone d'intersection. Ces contraintes militent en faveur d'un système distribué multi-agents et un protocole basé sur une réservation d'espace à l'approche de l'intersection. A cet effet, la zone d'intersection est maillée et l'encombrement des véhicules schématisé sur ce réseau, avec une contrainte simple de non-intersection. Après validation du simulateur dans le cas idéal d'une intersection par pont routier et dans diverses situations de régulation par feux, le nouveau système de régulation est étudié en intégrant le fonctionnement du système d'allocation et les règles régissant le comportement des conducteurs. Les tests montrent que les performances sont largement supérieures à celles d'une régulation par feux et s'approchent de celles du trafic non gêné. PARTAGE D'EXPERIENCE DANS LES SYSTEMES DE TRANSPORT INTELLIGENTS Une approche innovante de la planification et de l'optimisation des ressources a été adoptée dans le cadre du projet RailCab, maquette d'un futur concept de transport mixte passagers/fret développée à l'université de Paderborn (Rhenanie du Nord-Westphalie). Il s'agit d'un système de navettes à intelligence répartie circulant sur un réseau ferré passif. Chaque navette transporte jusqu'à 10 passagers et/ou des marchandises suivant un concept très souple de transport à la demande avec réservation dynamique personnalisée (choix des points de départ et d'arrivée, du trajet et de l'heure, taille et poids des marchandises). Chaque navette tente d'optimiser son profit en répondant individuellement aux appels d'offre des utilisateurs. Elle paye des pénalités en cas de non respect des contraintes. Chaque voie du réseau peut être assujettie à des contraintes spécifiques, percevoir un droit de péage pour influencer les flux, ou moduler la vitesse autorisée en fonction de l'utilisation. Les navettes constituent une communauté d'agents qui coopèrent dans cet environnement en partageant leurs expériences antérieures, en échangeant des recommandations pour améliorer l'efficacité globale du système. Elles bâtissent ainsi un jeu évolutif de règles qui sont mises à jour de façon hebdomadaire et constituent une culture collective. Les caractéristiques de l'algorithme d'apprentissage de l'environnement sont présentées. La représentation de l'environnement, qui est complexe, doit être compacte : elle repose sur une interpolation par splines cubiques à partir d'une grille fixe et une fonction de confiance dépendant du nombre d'expériences concordantes. Le routage utilise un algorithme heuristique basé sur l'algorithme A*, suivi d'un test de faisabilité. La thèse selon laquelle un tel système de coopération et de partage d'expériences engendre des résultats supérieurs à ceux qui résulteraient de la seule expérience de chaque navette sera prochainement vérifiée par une simulation actuellement en cours de développement. MESURES ROBUSTES POUR UN PELOTON DE VEHICULES NOMBREUX UTILISANT DES REGULATEURS NON IDENTIQUES Beaucoup plus théorique que les précédents, cet article étudie la stabilité d'un peloton de véhicules identiques équipés de régulateurs non identiques, naviguant sous contrôle décentralisé en présence de perturbations. Deux types de systèmes de régulation (régulateur PID et régulateur décentralisé à servomécanisme DSRP) et deux types de perturbations (identiques pour tous les véhicules et non identiques) sont examinés. On montre qu'on définit ainsi deux facteurs de robustesse qui sont comparés à partir de plusieurs exemples. PLANIFICATION DU MOUVEMENT DANS LES SYSTEMES MULTI-ROBOTS PAR USAGE D'AUTOMATES TEMPORISES Cet article décrit l'utilisation d'automates temporisés dans la planification du mouvement de systèmes composés de robots multiples. Un formalisme autorisant la composition formelle et le raisonnement symbolique est présenté et appliqué à des robots unicycles de type Khepera II, dotés d'un système de vision et de systèmes de contrôle hybrides, évoluant sur une grille plane. Les spécifications sont établies en CTL (Computational Tree Logic) et vérifiées à l'aide du logiciel UPPAAL en générant toutes les trajectoires, composées de segments de droite et de rotations à 90°, satisfaisant les spécifications. Le mouvement peut être modifié dynamiquement en introduisant des obstacles. ARCHITECTURE LOGICIELLE A BASE D'AGENTS POUR DES EQUIPES MULTI-ROBOTS Le projet Rescue, composé d'un aérostat et d'un robot terrestre coopérant sur des missions de sauvetage, sert de support à une proposition d'architecture logicielle à base d'agents combinant les avantages de ce formalisme avec ceux des systèmes hybrides. A vocation très générale, cette architecture se distingue des autres outils de conception pour robots multiples (TeamBots, Mission Lab, Charon) par son modèle conceptuel à base d'agents réutilisables, combinables de façon hiérarchique ou distribuée. Les agents peuvent être, au sommet de la hiérarchie, des planificateurs ou, dans les couches basses, des interfaces vers les capteurs et périphériques de contrôle. Le partage d'informations entre agents est effectué à l'aide d'un « tableau noir », structure distribuée composée de collections d'échantillons triés par date de création. Chaque agent est équipé d'entités abstraites, les « ports » de contrôle et de données, permettant de le découpler des autres agents. L'intérêt de ce type de système distribué pour des robots hétérogènes réside dans la simplicité avec laquelle on peut gérer une équipe, contrôler les robots et tester le système. Grâce au parallélisme, les performances autorisent le traitement en temps réel piloté par événements. L'utilisation d'agents découplés rend le développement aisé. UNE APPROCHE DE ROBOTIQUE MOBILE COOPERATIVE MULTI-AGENTS POUR LES MISSIONS DE RECHERCHE ET DE SAUVETAGE Voisin du précédent, cet article présente une autre architecture de contrôle, de type hybride, pour des robots mobiles utilisés pour des missions de recherche et de sauvetage impliquant un fonctionnement coordonné sur des objectifs complexes qui ne peuvent être atteints par des robots isolés. Une architecture à base de comportement est utilisée pour la couche de contrôle élémentaire, et un développement logiciel orienté agents est choisi pour la couche de coordination. Une structure dynamique d'agents et de méta-agents (chargés de coordonner des agents ou d'autres méta-agents) est définie et communique à l'aide de TCP/IP. Dans le prototype d'application présenté, un robot mobile Pioneer 2DX est utilisé comme « sauveteur » tandis que la recherche est effectuée par un simulateur Saphira d'ActiveMedia Robotics. Les outils logiciels mis en uvre sont ARIA d'ActiveMedia pour la conception à base de comportement des agents, et la méthodologie MASE (Multi Agent Systems Engineering) pour la conception des méta-agents de coopération. Un plan de mission complexe a pu être réalisé avec succès avec ces maquettes. MODELE STOCHASTIQUE A EVENEMENTS DISCRETS POUR UNE EQUIPE MULTI-ROBOTS JOUANT UN JEU DE COMPETITION La modélisation d'une équipe constituée de plusieurs robots et le choix optimal d'une séquence d'actions sont abordés à l'aide d'une technique stochastique à événements discrets dans laquelle l'espace environnant et les comportements des robots sont représentés par un ensemble modulaire d'automates à états finis. Dans le modèle global résultant, les intervalles de temps entre les événements identifiés comme incontrôlables sont représentés par des distributions exponentielles à partir de considérations empiriques, tandis que la sélection optimale des événements contrôlables est représentée par programmation dynamique stochastique. Une simulation de match de football est présentée à titre d'exemple. Références 1. Experimental Evaluation of a Co-Operative Driving Setup Based on Inter-Vehicle Communication. R. Hallouzi, V. Verdult, H. Hellendoorn, J. Ploeg. Proceedings IAV 2004, Lisbonne, Portugal 2. A Reservation-Based Multiagent System for Intersection Control. K. Dresner, P. Stone. Proceedings IAV 2004, Lisbonne, Portugal 3. Shared Experiences in Intelligent Transportation Systems. W. Dangelmaier, H. Giese, F. Klein, H. Renken, P. Scheideler. Proceedings IAV 2004, Lisbonne, Portugal 4. Robust Measures for a Large Platoon of Vehicles Using Non-Identical Controllers. M.E. Khatir, E.J. Davison. Proceedings IAV 2004, Lisbonne, Portugal 5. Motion Planning in Multi-Robot Systems Using Timed Automata. M.S. Andersen, R.S. Jensen, T. Bak, M.M. Quottrup. Proceedings IAV 2004, Lisbonne, Portugal 6. Agent-Based Software Architecture for Multi-Robot Teams. J. Frazão, P. Lima. Proceedings IAV 2004, Lisbonne, Portugal 7. A Multiagent Cooperative Mobile Robotics Approach for Search and Rescue Missions. L. Vacariu, B.P. Csaba, I.A. Letia, G. Fodor, O. Cret. Proceedings IAV 2004, Lisbonne, Portugal 8. Stochastic Discrete Event Model of a Multi-Robot Team Playing an Adversarial Game. B. Damas, P. Lima. Proceedings IAV 2004, Lisbonne, Portugal