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Driving Simulation & Virtual Reality

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PhD’s : Arnaud MAS
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Thèse CIFRE - « Utilisation des simulateurs de conduite pour les études de sécurité »

Le développement de la technologie automobile prévoit l’intégration de multiples systèmes électroniques d’aide à la conduite. Les systèmes actifs regroupent en particulier ABS, ESP, ACC, direction intelligente, et de manière générale l’ensemble des systèmes X-by-wire, ainsi que les systèmes couplés de type GCC (global chassis control). D’autres systèmes de type “ alerte ” sont basés sur une interface de communication multi-modale (sonore, visuelle, tactile, etc.) informant le conducteur de l’état de l’environnement. Dans tous les cas, le conducteur peut être confronté à des situations d’usage critique. Ces situations peuvent survenir soit par un dysfonctionnement du système d’aide, soit par une mauvaise compréhension/réaction par le conducteur.

En effet, les systèmes d'aide à la conduite ont pour objectif d'augmenter le niveau de sécurité, en améliorant pour cela les capacités du conducteur, que ce soient ses capacités de contrôle (ABS, LDW, etc) ou de perception (FCW, BSD, etc). Mais le gain de sécurité effectif n'est pas forcément celui escompté, car menacé par des situations critiques, qu'elles proviennent du système, de l'environnement ou du conducteur. On peut distinguer en particulier les cas liés à la sécurité routière en général (situations accidentogènes) ou aux défaillances (pannes d'un système d'aide, ou mode dégradé).

Ces cas d’étude ne se prêtent pas à des expérimentations sur route ouverte. Les simulateurs permettent un meilleur contrôle sur le fonctionnement du véhicule (dynamique, équipement électronique, etc.), une plus grande liberté pour le plan d’expérience (ils autorisent des situations impossibles), une reproductibilité des situations expérimentales, ainsi que la possibilité d'étudier des situations potentiellement dangereuses en toute sécurité. L’utilisation des simulateurs de conduite présente donc une alternative sûre, fiable, à condition de construire les méthodologies adaptées.

L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre comment s'adaptent les conducteurs dans de telles situations et d'étudier l'apport des simulateurs de conduite pour ces études, avec comme enjeu une meilleure intégration des simulateurs dans les processus de conception et de validation des systèmes d'aide à la conduite.

Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet MATISS (Modélisation Avancée, Techniques Interactives de Simulation pour la Sécurité). MATISS est un projet du pôle de compétitivité MOV’EO (DAS Sécurité Routière), démarré en 2008 pour une durée de 3 ans. Les partenaires du consortium sont : RENAULT (Centre Technique de Simulation, et Département Ergonomie), LPPA (Collège de France-CNRS), INRETS (Laboratoire de Psychologie de la Conduite) et OKTAL SA. Ce projet a pour objectif l’étude des méthodologies d’utilisation des simulateurs de conduite pour les études avancées de sécurité routière. Le projet étudie la coopération entre le conducteur et différents systèmes d’aide à la conduite (systèmes d’information, d’alerte ou systèmes actifs) de façon à éviter que cette interaction ne soit néfaste en termes de sécurité (réactions inappropriées, notamment en cas de dysfonctionnement).

Validation expérimentale

Le candidat aura en charge la réalisation d’expériences sur simulateurs avec des conducteurs “ standard ”, à construire en coopération avec les équipes d’exploitation des simulateurs du Centre Technique de Simulation, ainsi que les acteurs du projet MATISS. Ces expériences auront pour but d’évaluer les résultats de modélisation proposés dans des situations critiques d’usage de systèmes actifs d’aide à la conduite.

Une première expérience portera sur l'influence de la difficulté de la tâche de conduite sur l'adaptation des conducteurs à un système d'aide à la conduite. Le système utilisé sera un LKA (Lane Keeping Assistant), une aide au contrôle latéral, applicant une force au volant en fonction de l'écart du véhicule au centre de la voie. L'objectif est d'étudier la façon dont les conducteurs modifient leur comportement en utilisant un tel système, et si la situation peut influer sur le bénéfice effectif du système en terme de sécurité.

Références

[1] Carsten O., & Nilsson L. (2001). Safety Assessment of Driver Assistance Systems. European Journal of Transport and Infrastructure Research 1(3), 225-243

[2] Deborne R.; Barthou A.; Toffin D.; Reymond G., & Kemeny A. (2008). Simulation study of driver stress and performance to an unexpected event. Driving Simulation Conference , 111-120

[3] Evans L. (2004). Measures to improve traffic safety. In : Traffic Safety, Science Serving Society, 348-358

[4] Fuller R. (2000). The task-capability interface model of the driving process. Recherche Transports Sécurité 66, 47-57

[5] Kemeny A., & Panerai F. (2003). Evaluating perception in driving simulation experiments. Trends in Cognitive Sciences 7(1), 31-37

[6] Michon J. A. (1985). A critical view of driver behavior models: what do we know, what should we do ? In: L. Evans, R. C. Schwing (Eds.). Human behavior and traffic safety, New York: Plenum Press, 485-520

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