Brevet FR2805609A1 — publié le 20010831

L'invention concerne un procédé et un dispositif de détermination de position, notamment un appareil de navigation. Les appareils connus de navigation déterminent, au moyen d'une 'navigation à l'estime (en anglais: dead reckoning) sur la base de valeurs de mesure de capteur et au moyen d'une navigation par satellites, une position qui est entachée d'erreur. Une position déterminée de cette manière est corrigée au moyen d'un recalage sur une position correspondante sur une carte routière numérique (en anglais: map matching). De tels procédés de navigation sont par exemple divulgués dans les demandes de brevet WO 99I39161 et WO 99l56081. II est possible, notamment dans le cas de tronçons de voie assez longs sans variation nette de direction, qu'un recalage sur la carte routière numérique ne fournisse pas de correction de la position vers le segment routier parcouru. De ce fait, pour un trajet assez long, il apparaît une erreur de longueur qui peut avoir pour résultat que la manoeuvre suivante de conduite soient présentée en sortie de l'appareil à un instant qui n'est pas le bon ou que, dans le cas où l'on tourne, la route convenable sur la carte routière numérique ne soit pas reconnue. L'erreur de longueur ne peut être corrigée au moyen de la navigation par satellites qu'avec une précision limitée, étant donné que les signaux du système dit Global Positioning System (système de positionnement global ou GPS) sont l'objet d'erreurs. En outre, des conditions ambiantes défavorables peuvent avoir une influence négative sur la précision de la localisation par satellites. L'invention a pour but de fournir un procédé et un dispositif qui permette une détermination de position particulièrement précise même lorsque des tronçons de chemin assez longs sont parcourus sans modification notable de direction. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détermination de position, qui comporte les opérations suivantes : une position d'un véhicule est déterminée au moyen d'au moins un capteur, des signaux d'au moins un satellite sont reçus au moyen d'un récepteur pour satellite, l'intensité des signaux du ou des satellites est mesurée, la position déterminée est modifiée, en un emplacement effectif d'un obstacle à la réception noté dans une carte routière numérique, lorsque le récepteur pour satellite est dans l'ombre portée vis-à-vis du ou des satellites et une comparaison avec la carte routière numérique a pour résultat que la position déterminée se trouve dans les limites d'une distance définie vis-à-vis de l'obstacle à la réception. Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter la particularité qu'un obstacle à la réception soit caractérisé dans la carte routière numérique par une catégorie d'objets. Dans le même but, l'invention a également pour objet un dispositif de détermination de position qui comprend au moins un capteur servant à la détermination de position, un capteur étant un récepteur pour satellite, une carte routière numérique, une unité de calcul au moyen de laquelle une position déterminée par le ou les capteurs peut être corrigée d'une manière telle que la position déterminée est modifiée, en un emplacement effectif d'un obstacle à la réception noté dans la carte routière numérique, lorsque le récepteur pour satellite est dans l'ombre portée vis-à-vis d'un satellite et lorsqu'une comparaison avec la carte routière numérique a pour résultat que la position déterminée se trouve dans les limites d'une distance préfixée vis-à- vis de l'obstacle à la réception. En général, des constructions qui sont fermées vers le ciel, par exemple des ponts ou des tunnels, dont les emplacements exacts sont habituellement notés dans les cartes routières numériques, constituent des obstacles à la réception. Grâce à un "affaissement" dans l'intensité des signaux, donc dans le niveau de réception ou l'intensité de champ de réception des signaux de satellite, il est possible de reconnaître de tels obstacles à la réception ou éléments produisant une ombre portée. C'est pourquoi il est possible qu'ait lieu un recalage exact entre la position mesurée et la position effective. L'obstacle à la réception considéré constitue également une balise passive. Il n'est besoin à cet effet ni d'infrastructures lourdes de coût, ni de capteurs supplémentaires pour des appareils de navigation connus. La détermination de position est insensible face à des signaux de satellite faussés en raison de réflexions sur des constructions et des obstacles naturels ou en raison de perturbations dans l'ionosphère et d'un caractère faussé de type artificiel (en anglais : selective availability, qui signifie présentation sélective). II est possible, pour une position absolue calculée (navigation par satellites) ou une position relative calculée (navigation à l'estime), de déterminer le lieu concerné dans la carte routière numérique même lorsqu'en raison d'un long déroulement rectiligne de la voie, il n'est habituellement pas possible de trouver des points de référence dans une carte routière numérique. D'autres avantages, particularités et possibilités d'application de l'invention ressortent de la description suivante des exemples de réalisation faite en regard des dessins. On voit à la figure 1, un appareil de navigation, à la figure 2, des positions mesurées d'un véhicule automobile, à la figure 3, les intensités de champ de réception des signaux de satellite reçus qui sont déterminées aux positions mesurées et, à la figure 4, un ordinogramme de signaux pour la détermination de position. La figure 1 représente un appareil de navigation 1 qui est disposé dans un véhicule automobile et qui est équipé de trois capteurs, à savoir un récepteur de satellites GPS 2, un capteur de direction 3 et un capteur de distance parcourue 4 ou odomètre. Les valeurs de mesure fournies par les capteurs 2, 3 et 4 sont transformées par le calcul, par une unité de calcul 5 ou un microprocesseur, en coordonnées de position. A cet effet, il est mis à sa disposition une mémoire de travail 6 et un mécanisme d'entraînement 7 pour un support de mémoire 71. Une carte routière numérique 9 est rangée en mémoire sur le support de mémoire pour lequel il s'agit d'un DVD (en anglais digital versatile disk, qui signifie disque numérique à usages multiples) ou d'un CD-ROM. L'unité de calcul détermine la position momentanée du véhicule par navigation à l'estime (dead reckoning) et navigation par satellites et par recalage des positions ainsi déterminées sur une carte routière numérique (map matching). Des détails plus précis du procédé de navigation et de l'appareil de navigation sont décrits dans les demandes de brevet WO 99I39161 et WO 99I56081. La carte routière numérique 9 et la position momentanée, désignée par un symbole en forme de flèche, sont présentées en sortie sur un dispositif de visualisation 8. La figure 2 présente des positions P successives d'un véhicule, indiquées par des symboles en forme de flèche, aux instants t;_1, t; et t;+j. Ces positions ont été déterminées d'une manière classique au moyen d'une navigation à l'estime, localisation par satellites et recalage sur la carte routière numérique. Etant donné qu'il s'agit d'un tronçon rectiligne assez long, le recalage sur la carte routière numérique ne permettrait de corriger que des erreurs de direction, mais non pas des erreurs de longueur. A l'instant ti, le véhicule se déplace en ligne droite sous un obstacle à la réception 10, à savoir un pont, bien que la position déterminée par l'appareil de navigation se trouve encore à approximativement 100 m avant le pont. Ceci signifie que la position P déterminée à l'instant t; comporte une erreur de longueur Os de 100 m. La figure 3 représente l'intensité de champ de réception e des signaux de satellite aux instants t;_, à ti+,. Pour ce faire, les intensités de champ de réception des signaux de tous les satellites reçus sont ajoutées. En variante, c'est également une prise en compte individuelle des satellites qui peut avoir lieu. On peut constater que la réception plonge fortement ou s'affaisse sur un bref intervalle de temps et remonte ensuite aussi rapidement. A partir de la variation brusque de la réception des satellites, il est possible de déduire l'existence d'un obstacle à la réception dans l'ombre portée duquel se trouvent les signaux de satellite. Un indicateur approprié de l'apparition d'un obstacle à la réception est la variation brusque de la réception des satellites. On considère comme une variation brusque du signal de satellite ou de la réception de satellite le moment où la diminution du niveau de réception d'au moins un satellite reçu vaut au moins 7 dB, de préférence au moins 10 dB, dans un intervalle de temps d'une seconde ou sur une distance parcourue de 10 m à 20 m. Dans le cas d'un tel amortissement du niveau de réception, le récepteur de satellites se trouve dans l'ombre portée vis-à-vis du satellite correspondant. Un tel obstacle à la réception 10 est noté à la figure 1, dans la carte routière numérique 9, comme étant dans les limites d'une distance définie r vis-à-vis de la position P déterminée. Cet obstacle à la réception est classé en catégories appropriées dans la carte routière, à savoir en tant que pont, dans la carte routière numérique. La distance r peut être préfixée soit en fonction d'une erreur de longueur probable à déterminer, soit sous forme d'une constante. Un domaine judicieux pour la distance r est en général compris entre 50 m et 250 m. Un obstacle à la réception est trouvé et reconnu dans la carte routière numérique en raison du type ou de la catégorie de l'objet concerné (pont, tunnel, autre construction devant laquelle on passe). De tels objets peuvent également être catalogués d'une manière générale par le fabricant de la carte routière numérique par la catégorie "obstacle à la réception". Une erreur de longueur ou erreur de mesure de distance os est déterminée du fait de la comparaison entre la position P déterminée à l'instant t; et l'emplacement S de l'obstacle à la réception qui est trouvé dans les limites de la distance r sur le segment de voie que l'on parcoure. La position P mesurée est corrigée de cette valeur. A l'instant t;+,,,, l'erreur de longueur As représentée à la figure 2 est déjà corrigée. A la figure 4, au pas 1 de l'ordinogramme, la position du véhicule est déterminée à partir des signaux de capteur et recalée sur la carte routière numérique. Au pas 2, la précision de la mesure de distance est estimée. Cette estimation se base sur la correction de la position déterminée par les capteurs par une position probable, correspondant à celle-ci, située sur la carte routière numérique. A cet effet, on utilise de préférence une valeur de mesure qui est obtenue immédiatement après un changement net de direction (par exemple un virage d'au moins 60 ) et qui peut fournir une contribution à la mesure de distance. II s'offre en outre la possibilité d'additionner une valeur de correction ainsi déterminée à l'erreur estimée qu'on obtient en raison de l'imprécision (estimée) connue du signal d'indicateur de vitesse (signal d'odomètre) pour la distance parcourue depuis le changement de direction. Au pas 3, le nombre des satellites reçus est déterminé et les intensités de signal respectives de ceux-ci sont mesurées. Au pas qui suit, il est vérifié s'il se présente ou non un affaissement dans l'intensité des signaux de satellite, ce qui signifie que l'intensité de réception varie brusquement. D'une manière typique pour le passage sous un pont, il se présente une variation brusque dans le niveau de signal de celui des satellites qui est le plus haut dans le ciel. Une entrée de tunnel s'identifie en règle générale en raison d'une variation brusque du niveau de signal d'au moins un satellite et d'un niveau de signal qui est ensuite encore faible ou très faible d'une manière inchangée pendant au moins 3 secondes. Si un affaissement est établi, un obstacle à la réception est recherché, au pas 5, dans la carte routière numérique. Au pas 6, il est déterminé si un obstacle à la réception trouvé est situé ou non dans les limites d'une distance préfixée r vis-à-vis de la position calculée au pas 1. La distance r est déterminée, augmenté d'une distance de sécurité de 15 m à 25 m, à partir de la précision estimée au pas 2. Dans le présent exemple, la distance de sécurité doit valoir 20 m. Si l'emplacement de l'obstacle à la réception trouvé est situé dans les limites de la distance r sur la route sur laquelle on se déplace, l'obstacle à la réception est alors identifié sur la carte routière numérique. Au moyen de cet emplacement, la position trouvée au pas 1 est alors corrigée au pas 7. Au pas 8, la position corrigée est présentée en sortie sur l'appareil. Ceci signifie qu'ont lieu, sur la base de la position corrigée, la détermination de la position suivante et la présentation en sortie sur le dispositif de visualisation. Si, au pas 4, aucun affaissement de l'intensité de signal de satellite n'a été trouvé, ni, au pas 6, aucun obstacle à la réception n'a été trouvé dans les limites de la distance r, la position calculée au pas 1 est présentée en sortie d'une manière non corrigée. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination de position, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes - une position (P) d'un véhicule est déterminée au moyen d'au moins un capteur (2 ; 3 ; 4), - des signaux d'au moins un satellite sont reçus au moyen d'un récepteur pour satellite (2), - l'intensité des signaux du ou des satellites est mesurée, - la position déterminée (P) est modifiée, en un emplacement effectif (S) d'un obstacle à la réception (10) noté dans une carte routière numérique (9), lorsque le récepteur pour satellite (2) est dans l'ombre portée vis-à-vis du ou des satellites et - une comparaison avec la carte routière numérique (9) a pour résultat que la position déterminée (P) se trouve dans les limites d'une distance (r) définie vis-à-vis de l'obstacle à la réception (10). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un obstacle à la réception (10) est caractérisé dans la carte routière numérique (9) par une catégorie d'objets. 3. Dispositif de détermination de position, caractérisé en ce qu'il comprend -au moins un capteur (2; 3; 4) servant à la détermination de position, un capteur étant un récepteur pour satellite (2), - une carte routière numérique (9), - une unité de calcul (5) au moyen de laquelle une position (P) déterminée par le ou les capteurs (2 ; 3 ; 4) peut être corrigée d'une manière telle que la position déterminée (P) est modifiée, en un emplacement effectif (S) d'un obstacle à la réception (10) noté dans la carte routière numérique (9), lorsque le récepteur pour satellite (2) est dans l'ombre portée vis-à-vis d'un satellite et lorsqu'une comparaison avec la carte routière numérique (9) a pour résultat que la position déterminée (P) se trouve dans les limites d'une distance (r) préfixée vis-à-vis de l'obstacle à la réception (10).