Contribution à la démonstration de la sécurité du véhicule autonome, basée sur une stratégie de génération de scénarios, modélisée par niveaux d’abstraction et orientée par la sensibilité du VA, pour une validation par simulation

Contribution to the demonstration of autonomous vehicle safety, based on a scenario generation strategy, modelled by levels of abstraction and oriented by the sensitivity of the AV, for simulation-based validation process

• Auteur / Autrice : Tchoya Florence Koné
• Direction : Eric Levrat, Eric Bonjour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, Traitement du signal et des images, Génie informatique
• Date : Soutenance le 15/10/2021
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine (1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en automatique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Kratz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Levrat, Eric Bonjour, Abdessamad Kobi, Laurent Piétrac, Frédérique Mayer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdessamad Kobi, Laurent Piétrac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Performances

Simulation, Méthodes de

Cas d'utilisation (ingénierie des systèmes)

Gestion des situations d'urgence

Mesures de sécurité

Véhicules autonomes

Mots clés libres

Véhicule autonome (VA)

SOTIF (Safety Of The Intended Functionality)

Scénarios critiques

Métrique de sensibilité

Stratégie de génération de scénarios

Validation par simulation

Autonomous Vehicle (AV)

Safety Of The Intended Functionality (SOTIF)

Critical scenarios

Sensitivity metric

Scenarios generation strategy

Simulation-Based Validation process

Résumé

Cette thèse CIFRE, réalisé au sein de Stellantis, fournit une stratégie de génération de scénarios, modélisée par niveaux d’abstraction et orientée par la sensibilité du VA, pour une validation par simulation. Ce travail s’inscrit dans le périmètre du standard ISO PAS 21448 /SOTIF (Safety Of The Intended Functionality). Pour ce faire, la démarche suivie s’articule autour de cinq contributions : (1) Une analyse de l’architecture fonctionnelle du VA et la mise en évidence des challenges liés à la validation de sa sécurité : aspects normatifs, chaines de simulation, la présence d’incertitude dans l’environnement opérationnel du VA. (2) La proposition d’un cadre conceptuel (modèle de connaissance) sur lequel s’appuiera la méthodologie de génération des scénarios qui sera proposée par la suite. (3) Une synthèse sur les indicateurs manipulés dans la littérature, ainsi que ceux, que nous retiendrons dans notre stratégie de génération finale dont notamment l’indicateur de sensibilité. Elle donne également une structure du système de génération des scénarios et de validation par simulation de la sécurité du VA, ainsi que la manière dont les indicateurs seront exploités dans cette structure. (4) La proposition d’une heuristique de génération des scénarios et l’estimation de l’indicateur de risque associé au VA. Cette quatrième contribution, s’appuie sur les éléments développés dans les contributions précédentes : le modèle conceptuel proposé (contribution 2), la structure du système de génération et de validation ainsi que les indicateurs associés (contribution 3). (5) Enfin, la dernière contribution est une implémentation des propositions précédentes via un cas d’étude.Mots clés : Véhicule Autonome (VA), SOTIF (Safety Of The Intended Functionality), Limitation de performances fonctionnelles, Insuffisances fonctionnelles, Scénarios critiques, Métrique de sensibilité, Stratégie de génération de scénarios, Validation par simulation

This CIFRE thesis, carried out within Stellantis, provides a scenario generation strategy, modelled by levels of abstraction and oriented by the sensitivity of the AV, for a simulation-based validation process. This work is within the scope of the ISO PAS 21448 /SOTIF (Safety Of The Intended Functionality) standard.To do this, the approach followed is based on five contributions: (1) An analysis of the functional architecture of the AV and the highlighting of the challenges related to its safety validation: normative aspects, simulation chains, the presence of uncertainty in the operational environment of the AV. (2) The proposal of a conceptual framework (knowledge model) on which the scenario generation methodology to be proposed later will be based. (3) A summary of the indicators used in the literature, as well as those that we will use in our final generation strategy, including the sensitivity indicator. It also gives a structure of the system of scenario generation and simulation based validation of the safety of the AV, as well as the way in which the indicators will be exploited in this structure. (4) The proposal of a scenario generation heuristic and the estimation of the risk indicator associated with the AV. This fourth contribution is based on the elements developed in the previous contributions: the proposed conceptual model (contribution 2), the structure of the generation and validation system and the associated indicators (contribution 3). (5) Finally, the last contribution is an implementation of the previous proposals via a case study.Keywords: Autonomous Vehicle (AV), Safety Of The Intended Functionality (SOTIF), Functional performance limitation, Functional insufficiencies, Critical scenarios, Sensitivity metric, Scenarios generation strategy, Simulation-based Validation process