PhD: FILLIARD Nicolas

Synchronisation des stimuli sensoriels sur simulateur de conduite (Nicolas Filliard)

Le Centre Technique de Simulation Renault a construit et exploite 5 simulateurs de conduite. Ils sont utilisés comme moyens d’essais virtuels dans différents domaines de l’Ingénierie Véhicule : ergonomie, conception des éclairages, prestations dynamiques, systèmes d’aide à la conduite, étude du comportement conducteur , etc.

Les simulateurs dynamiques restituent les accélérations du véhicule à l’aide de systèmes de mouvement. L’image de synthèse est affichée soit par des écrans (à facettes, courbes, stéréoscopiques ou non,…) soit par des casques de réalité virtuelle. La restitution d’effort au volant, aux pédales, etc. se fait par des actuateurs électriques. Le conducteur est immergé dans un environnement de synthèse, multi-sensoriel (visuel, haptique, vestibulaire et sonore).

La cohérence temporelle des différents stimuli est un facteur pouvant conditionner la validité de la perception dans de tels simulateurs ; mais certains déphasages sont techniquement inévitables, et semblent dans certains cas ne pas affecter la conduite [1]. Dans les casques de réalité virtuelle, le couplage entre mouvements de la tête et le calcul d’image est critique pour percevoir un monde naturellement stable, mais le niveau technique d’exigence semble dépendre de l’action demandée à l’utilisateur [2]. La question se pose de comprendre de manière quantitative l’importance perceptive de la synchronisation de ces différentes informations sensorielles, ainsi que leur impact sur la perception du mouvement et la performance de conduite.

Le domaine d’application de cette problématique couvre de nombreux systèmes, en particulier :

  • interactions visio-vestibulaires pour la gestion des plate-formes mobiles de simulateurs dynamiques
  • réflexes vestibulo-oculaires dans les casques de réalité virtuelle asservis à un capteur 3D de mesure de mouvement de la tête
  • contrôle visio-moteur de la main en réalité virtuelle ou augmentée

Les simulateurs du CTS [3] ULTIMATE (simulateur dynamique hautes performances) ou MOER (simulateur statique à réalité augmentée) pourront être utilisés pour réaliser les études expérimentales.

En fonction des études perceptives ainsi réalisées, des techniques de contrôle de la synchronisation (compensation de délai, réduction du jitter, synchronisation de processus, prédiction du mouvement, etc.) seront à proposer, implémenter et valider sur simulateur. L’objectif appliqué est d’optimiser la validité des simulateurs dynamiques pour les différentes applications de conduite étudiées par Renault, en particulier le virage et le freinage. Un lien sera fait avec les études de systèmes d’aide à la conduite concernés.

Le déroulement de la thèse s’effectuera selon les étapes générales suivantes :

A- Etude bibliographique et pratique : fusion multi-sensorielle pour la perception du mouvement, modèles du conducteur, technologie de la simulation/réalité virtuelle, techniques informatiques temps-réel.

B- Etude expérimentale : contribuer à la définition d’une architecture optimisée du simulateur, et proposer un scénario de validation sur simulateur en situation de conduite. Réaliser l’expérimentation, avec mesures objectives et subjectives des conducteurs. Proposer un modèle expliquant et interprétant les résultats.

C- Modélisation et synthèse : Proposer et valider les prédictions du modèle. Comparer avec les résultats existants en conduite réelle, ou dans d’autres situations similaires de laboratoire. Proposer une synthèse sur le domaine de validité des simulateurs.

Ce projet pourra s’inscrire dans les activités du laboratoire commun Renault-CNRS qui verra le jour début 2005, hébergé au Technocentre et à l’Ecole des Mines de Paris. Ce laboratoire regroupe des chercheurs CNRS et Renault autour de la problématique de la perception des environnements virtuels.

Références [1] Dagdelen M., Reymond G., Kemeny A. (2002) Analysis of the visual compensation in the Renault driving Simulator Proceedings of the Driving Simulation Conference, Paris, September 2002. pp 109-119

[2] Kemeny, A., Panerai, F. (2003) Evaluation perception in driving simulation experiments. Trends in Cognitive Sciences, 7(1):31-376

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