Brevet FR2886440A1 — publié le 20061201

SYSTEME DE DETECTION DE PIETONS ET D'OBSTACLES POTENTIELS POUR UN VEHICULE EVOLUANT DANS UN SITE A FORTE CO-ACTIVITE DOMAINE TECHNIQUE s L'invention concerne un système automatique de détection de piétons et d'engins présents dans la zone d'évolution d'un véhicule et capable de transmettre et de visualiser l'information au profit du conducteur dudit véhicule. Elle concerne plus particulièrement la détection de piétons et d'engins mobiles o situés dans la zone d'évolution d'un engin industriel, typiquement un chariot élévateur, une chargeuse sur pneus, un véhicule de chantier ou un camion minier. ETAT DE LA TECHNIQUE )s Dans un environnement industriel ou commercial à forte co-activité, tel qu'un chantier, une mine, un grand magasin, un entrepôt, etc..., le risque de collision entre engins ou entre engin et piéton est important. Typiquement, les piétons évoluant dans un tel environnement fermé sont des ouvriers ou des employés qui doivent effectuer, souvent dans un environnement sonore élevé, une tâche particulière demandant une attention soutenue et qui travaillent par conséquent dans des conditions peu favorables à la vigilance qu'il serait souhaitable de respecter dans une zone d'évolution de véhicules. Souvent, les conducteurs de ces engins doivent travailler dans des zones d'évolution très encombrées, où les obstacles risquent d'être aperçus au tout dernier moment. De plus, ces engins ont généralement une visibilité réduite, du fait de leur construction (godet de chargeuse, ....) ou du fait de la charge transportée (chariot élévateur, ...). Une collision entre engin et piéton peut avoir des conséquences humaines graves, voire fatales, et il est impératif de tout faire pour l'éviter. Une collision entre engins peut d'autre part avoir des conséquences économiques négatives importantes. Le but de la présente invention est de contribuer à réduire fortement le risque de collisions entre engin et piéton et le risque de collisions entre engins. Nous utiliserons par la suite l'expression générale "collision entre engin (ou véhicule) et obstacle potentiellement mobile". A notre connaissance, il n'y a pas de document traitant spécifiquement de ce sujet. La demande japonaise JP20020 1 30 1 9 traite de la sécurité de piétons ou de conducteurs de cycles en cas de rencontre avec des véhicules prioritaires o évoluant dans la rue. Le domaine d'application est différent: la zone d'évolution est un milieu ouvert mais les véhicules et le public concernés sont spécifiques. Les piétons ou conducteurs de cycles sont en particulier malentendants, en raison soit d'un handicap physique soit d'un environnement sonore particulier. Dans cette demande de brevet, il est suggéré de faire porter 1s auxdits piétons ou conducteurs de cycles un casque spécial muni d'un récepteur qui reçoit un signal électrique particulier émis par le véhicule prioritaire. Le piéton ou conducteur de cycle est prévenu par une alarme, typiquement un signal lumineux s'affichant à proximité des yeux, par exemple sur la visière du casque. La demande de brevet internationale W001/37366 (MOTOROLA) traite d'un système de reconnaissance des fantassins qui permet de savoir rapidement si le fantassin détecté et le détenteur du dispositif de détection font partie du même camp. Le fantassin possède un casque de guerre équipé d'un transpondeur passif de type RFID qui émet un signal codé sous sollicitation d'un rayonnement laser émis par le dispositif de détection. La demande de brevet français FR 2 670 018 traite, parmi beaucoup d'autres documents, de signalisation routière lisible par un système embarqué dans un véhicule. Ce système embarqué est capable de lire des informations issues de balises statiques émettrices placées au bord de la route. La présente invention a pour but de réduire fortement, voire d'annuler le risque de collision entre un véhicule et un obstacle potentiellement mobile dans un s site fermé, tel qu'un chantier ou une mine, caractérisé par une forte co-activité, en utilisant un système d'alarme autonome, facile à mettre en place dans des sites temporaires tels que des chantiers, pouvant être adapté à la nature du site, du type des véhicules destinés à y évoluer et de la vitesse pouvant être atteinte par ceux-ci, et si possible universel, c'est-à-dire fonctionnant en toute o circonstance, sans nécessiter la moindre modification, par exemple lorsqu'un conducteur d'engin devient piéton ou vice-versa. DESCRIPTION DE L'INVENTION Un premier objet selon l'invention est un système de détection d'obstacles potentiellement mobiles et de déclenchement d'une alarme destinée au conducteur d'un véhicule évoluant dans un site à forte co- activité, caractérisé en ce qu'il comporte: - un émetteur, situé sur chacun desdits obstacles potentiellement mobiles susceptibles d'évoluer dans ledit site, émettant des signaux radio par impulsions régulières émises sans interruption à intervalles de temps réguliers, lesdits signaux contenant une identification individualisée de chaque émetteur; - un récepteur installé sur ledit véhicule, et relié à un dispositif de traitement du signal qui identifie tous les signaux émis dans la zone de détection dudit récepteur, mesure la puissance de réception de chacun des signaux et déclenche une alarme dès que la puissance de réception d'un signal dépasse un certain seuil bas, ledit seuil bas ayant été au préalable déterminé en fonction de l'étendue de la zone de détection visée. L'étendue de la zone de détection est définie lors de la mise en place du dispositif dans le site à forte co-activité. Elle est fonction de différents 2886440 -4- paramètres, notamment de la taille des engins et de leur vitesse de déplacement. Le paramétrage de la zone de détection est un élément important car l'objectif est de pouvoir adapter ce système à un grand nombre d'engins différents. En effet, pour une vitesse de rapprochement donnée entre s le véhicule et le piéton (ou entre deux engins), la distance de sécurité à définir est variable, car elle dépend notamment de la réactivité du conducteur et de celle du système de freinage du véhicule. La position du récepteur par rapport aux extrémités du véhicule est aussi un facteur qui intervient sur le réglage de la zone de détection. Sur un engin très long il faudra déclencher une alerte plus o tôt car le point d'impact est plus éloigné du récepteur. D'autre part, l'étendue de la zone de détection dépend également de la fréquence avec laquelle les impulsions de signaux radio sont émises: plus celle-ci est faible, plus l'alerte risque d'être déclenchée tard. On a donc intérêt à avoir une zone de détection d'autant plus étendue que la fréquence d'émission des impulsions 1s radio est faible. De préférence, l'émetteur associé à chaque obstacle potentiellement mobile est autonome et facile à transporter. Cela permet par exemple d'équiper l'ensemble des personnes destinées à évoluer dans le site à forte co-activité. Typiquement, l'émetteur est alimenté en énergie à l'aide de batteries ou de piles également situées sur ledit obstacle potentiellement mobile. L'intervalle de temps choisi entre les impulsions de signaux radio est un compromis entre la durée du fonctionnement autonome de l'émetteur (plus cet intervalle est court, plus l'autonomie est faible) et la réactivité du système (plus cet intervalle est long, moins le conducteur a de temps pour réagir). Typiquement, lesdits intervalles de temps sont compris entre 0,1 et 1 seconde, de préférence entre 0,5 et 1 seconde. Avec 0,7 seconde par exemple, on peut avoir un système suffisamment réactif pour des engins de carrière, comprenant des émetteurs dont l'autonomie de fonctionnement est voisine d'un an. Chaque émetteur émet avec une puissance identique mais, compte tenu du récepteur employé, il émet à faible distance, la portée du système étant voisine de l'étendue de la zone d'évolution de l'engin dans laquelle le piéton (ou tout autre obstacle potentiellement mobile) est exposé à un risque de s collision. Une zone de détection trop étendue pourrait avoir un effet négatif vis-à-vis du conducteur, car un grand nombre d'alarmes seraient déclenchées du fait de la présence de piétons éloignés de la zone de risque. On vise une portée maxi de quelques dizaines de mètres, typiquement une portée maxi comprise entre 20 et 60 mètres, de préférence voisine de 30 mètres. Sans o changer de récepteur, on pourrait certes utiliser un émetteur plus puissant, de portée plus importante (par exemple 300 mètres), car il serait toujours possible de paramétrer l'alarme à une distance de 10, 20 ou 30 mètres mais ceci se ferait en perdant en précision. Le fait d'adapter la portée nominale du système à l'étendue de la zone que nous voulons contrôler autour de l'engin permet de définir des seuils de détection et de déclenchement d'alarme plus précis. Toute la gamme des fréquences radio est théoriquement utilisable mais, l'émetteur est choisi de préférence en fonction des fréquences réservées aux utilisations de courtes portées fixées par la réglementation locale. Typiquement, on choisira un émetteur émettant dans la gamme des ultra hautes fréquences (UHF: 400-950 MHz), de préférence entre 400 et 450 MHz. Comme nous nous trouvons dans un système fermé, il est possible de s'assurer que chaque obstacle potentiellement mobile, et en particulier chaque piéton évoluant dans le site, est équipé d'un tel récepteur. En général, le port d'équipements de sécurité est obligatoire dans de tels sites et il suffit de munir l'un de ces équipements de sécurité obligatoires (lunettes, chaussure, badge d'identification, de préférence casque) avec un tel émetteur, alimenté avec une source d'énergie électrique légère et peu encombrante, typiquement des piles, et émettant avec une autonomie de l'ordre d'un an. De préférence, les émetteurs sont des marqueurs (ou tags) actifs RFID (radio-frequency identification) qui émettent un signal radio spécifique qui contient une identification individuelle. s Les véhicules peuvent également être tous munis d'un émetteur spécifique mais, dans une version préférée de l'invention, cela n'est pas nécessaire: tout véhicule peut également être signalé aux autres, lorsqu'il est en marche, à l'aide de l'émetteur porté par le conducteur de l'engin. w Le récepteur est installé sur le véhicule, typiquement dans la cabine dudit véhicule, et est relié à un dispositif de traitement du signal qui déclenche une alerte lorsqu'un obstacle potentiellement mobile muni d'un émetteur se trouve dans la zone d'évolution dudit véhicule. Le récepteur et le dispositif d'alarme sont en service dès que le moteur de l'engin est mis en marche. Chaque signal 1s reçu est identifié et analysé séparément. Le récepteur analyse l'intensité du signal reçu et en déduit l'éloignement de l'obstacle. Le déclenchement de l'alarme s'effectue à partir d'un certain seuil de la puissance de réception du signal émis, défini de telle sorte que l'alarme est activée dès qu'il y a au moins un piéton dans la zone de détection. Ce seuil de puissance de réception est associé à l'étendue géographique de la zone de détection de l'engin, qui a été définie au préalable, en tenant en compte notamment de la nature du véhicule (sa longueur, sa capacité à freiner), de la vitesse qu'il peut atteindre, de la réactivité du conducteur, de la fréquence des impulsions radio des émetteurs, etc... De préférence, le conducteur est prévenu par un signal sonore ou visuel émis par un moyen d'alarme situé dans le poste de conduite. Typiquement, ce signal est intermittent et sa fréquence s'accélère lorsque l'engin s'approche du piéton (ou de l'obstacle mobile). 2886440 -7 Dans une version préférée de l'invention, toutes les personnes évoluant dans le site à forte co-activité, que ce soit des piétons ou des conducteurs de véhicule, sont munies d'un émetteur, typiquement placé sur un équipement de sécurité dont le port est obligatoire. Un piéton peut devenir conducteur et vice-versa. s Dans cette version préférée de l'invention, la reconnaissance du piéton qui devient conducteur est entièrement automatique, sans que celui-ci ait quoi que ce soit à changer. Pour cela, nous utilisons la puissance de réception du signal détecté et nous paramétrons un seuil haut au-delà duquel l'alarme est inhibée. Dès qu'une personne vient s'installer au poste de conduite, la o puissance de réception du signal devient supérieure à une valeur prédéfinie (seuil haut), ce qui déclenche une commande arrêtant le fonctionnement du dispositif d'alarme. Lorsque le conducteur descend de l'engin et s'en éloigne d'une certaine distance, typiquement 1 à 2 mètres, la puissance de réception de son signal commence à chuter. Lorsqu'elle passe en dessous du seuil haut, 1s le dispositif d'alarme est à nouveau prêt à fonctionner. Le seuil haut est défini au préalable, essentiellement en fonction de la nature de l'engin, en particulier de sa longueur et de la distance maxi entre le récepteur et l'extrémité du véhicule. Un autre objet de l'invention est un système améliorant la sécurité de la circulation des piétons et des engins évoluant dans un site à forte coactivité tel qu'un chantier, une mine, un magasin ou un entrepôt, caractérisé en ce que: a) toutes les personnes évoluant dans ledit site sont munies d'un émetteur émettant des signaux radio par impulsions régulières émises sans interruption à intervalles de temps réguliers, lesdits signaux contenant une identification individualisée de chaque émetteur; b) tous les véhicules évoluant dans ledit site sont munis d'un récepteur relié à un dispositif de traitement du signal qui identifie tous les signaux émis dans la zone de détection dudit récepteur, mesure la puissance de réception de chacun des signaux, déclenche une alarme dès que la puissance de réception d'un signal dépasse un certain seuil bas, ledit seuil bas ayant été au préalable déterminé en fonction de l'étendue visée de la zone de détection, et inhibe ladite alarme dès que la puissance de réception d'un signal devient supérieure à un seuil haut, défini au préalable en fonction de la nature du véhicule. De préférence, les émetteurs sont autonomes et faciles à transporter. Ils émettent avec une fréquence d'impulsion des signaux radio correspondant à des intervalles de temps compris entre 0,1 et 1 seconde, de préférence entre 0,5 et 1 seconde. Ils émettent à faible distance: leur portée est limitée à Io quelques dizaines de mètres, typiquement entre 20 et 60 mètres, de préférence une trentaine de mètres. La fréquence des signaux radio est de préférence dans le domaine des UHF, typiquement 400-450 MHz. Avantageusement, les émetteurs sont des tags actifs RFID. De préférence, lesdits émetteurs sont placés sur un équipement de sécurité dont le port est obligatoire dans ledit site à forte co-activité. La reconnaissance du piéton qui devient conducteur est entièrement automatique, sans que celuici ait quoi que ce soit à changer. Dès qu'une personne vient s'installer au poste de conduite, la puissance de réception du signal devient supérieure à une valeur prédéfinie (seuil haut), ce qui déclenche une commande arrêtant le fonctionnement du dispositif d'alarme. Lorsque le conducteur descend de l'engin et s'en éloigne d'une certaine distance, typiquement 1 à 2 mètres, la puissance de réception de son signal commence à chuter. Lorsqu'elle passe en dessous du seuil haut, le dispositif d'alarme est à nouveau prêt à fonctionner. Le seuil haut est défini au préalable, essentiellement en fonction de la nature de l'engin, en particulier de sa longueur et de la distance maxi entre le récepteur et l'extrémité du véhicule. EXEMPLE so Le système présenté dans cet exemple est un système de sécurisation de la circulation de véhicules dans un site à forte co-activité impliquant le déplacement simultané de piétons et de véhicules, tel qu'un chantier, une mine, un magasin ou un entrepôt. Les véhicules concernés par un tel système peuvent être: - des chariots élévateurs, de 3 à 5 tonnes, vitesse maxi 20 km/h; s - des chargeuses de mine sur pneus, longues de 8 à 10m, larges de 1,8 à 2 mètres, vitesse maxi 15 km/h; avec un poste de conduite situé au milieu de l'engin; - des chargeuses sur pneus de type chargeuses de travaux publics, longues de 10 à 12m, larges de 3 à 3,2 mètres, vitesse maxi 25 à 30 o km/h, avec un poste de conduite central; - des camions miniers, longs de 7 à 8m, larges de 2 mètres, vitesse maxi 15 à 18 km/h avec poste de conduite sur l'avant à 4m de l'extrémité. Chaque piéton est muni d'un casque de sécurité ou d'un badge sur lequel se 1s trouve un émetteur qui est un tag identifiant actif. Ce tag envoie à chaque émission une série de 4 caractères en hexadécimal correspondant au numéro d'identification du tag. Ses caractéristiques sont les suivantes: Tension: 3 VDC, Alimentation pile type bouton CR2032 Courant: Le tag est collé à l'intérieur du casque pour l'ensemble du personnel et sur un badge pour les visiteurs. Il n'y a aucun risque biologique lié aux ondes radio pour le porteur du badge, la puissance d'émission étant typiquement 1 million de fois moins importante que celle d'un téléphone portable. - 10- Les véhicules sont munis d'un dispositif de détection et d'alarme comprenant: - un récepteur, lecteur d'identifiant actif référencé SCIEL READER - SCIBT10 (SCIEL est une marque déposée désignant une technologie développée par la société ELA Innovation), fonctionnant avec les caractéristiques suivantes: s - Alimentation: 12 VDC - Courant: 10 mA Fréquence: 433,92 MHz A chaque lecture, ce lecteur fournit le type de trame suivant: [ 9C AD24 01] o Les 2 premiers caractères correspondent au niveau de réception émis par le tag. Les 4 suivants correspondent à l'identité du tag Les 2 derniers correspondent à l'identité du récepteur lecteur du tag. Le récepteur possède une liaison série qui permet de lire les trames et 1s d'effectuer la programmation et le paramétrage. Ces opérations se font à partir d'un PC en mode hyperterminal. - un dispositif d'alarme, comprenant: - un voyant rouge (12V, 7W) positionné dans la cabine au niveau supérieur du pare brise. - une alarme sonore (type buzzer, 12V, 86dB) La cadence des signaux lumineux et sonore augmente en fonction du niveau du signal reçu du tag le plus proche de l'engin. Le paramétrage du récepteur consiste à fixer les deux seuils d'intensité du 25 signal reçu. (2 premiers caractères hexadécimaux de la trame) - le seuil bas: le franchissement du seuil bas signale l'entrée en zone sensible du tag, il active l'alarme. - le seuil haut: le franchissement du seuil permet la reconnaissance du conducteur et inhibe l'alarme Définition des niveaux de seuil: Le niveau du seuil bas dépend de l'engin (vitesse et encombrement), par exemple pour un chariot élévateur ayant une vitesse maxi de 18 km/h, le franchissement du seuil bas est réglé pour déclencher l'alarme entre 10 et 15 mètres de l'obstacle, distance mesurée entre l'obstacle et l'extrémité de l'engin. Le niveau du seuil haut dépend de la géométrie de la cabine. Ces seuils sont réglés une fois l'équipement installé sur l'engin à l'aide du PC en o mode hyperterminal sans logiciel spécifique. 2886440 -12- REVENDICATIONS 1) Système de détection d'obstacles potentiellement mobiles et de déclenchement d'une alarme destinée au conducteur d'un véhicule s évoluant dans un site à forte co-activité, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un émetteur, situé sur chacun desdits obstacles potentiellement mobiles susceptibles d'évoluer dans ledit site, émettant des signaux radio par impulsions régulières émises sans interruption à intervalles de temps réguliers, lesdits signaux contenant une identification individualisée de chaque émetteur; b) un récepteur installé sur ledit véhicule, et relié à un dispositif de traitement du signal qui identifie tous les signaux émis dans la zone de détection dudit récepteur, mesure la puissance de réception de chacun des signaux et déclenche une alarme dès que la puissance de réception d'un 1s signal dépasse un certain seuil bas, ledit seuil bas ayant été au préalable déterminé en fonction de l'étendue visée de la zone de détection. 2) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque émetteur est autonome, typiquement alimenté en énergie à l'aide de batteries ou de piles électriques également situées sur ledit obstacle potentiellement mobile. 3) Système selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'intervalle de temps choisi entre les impulsions de signaux radio est compris entre 0,1 et 1 25 seconde, de préférence entre 0,5 et 1 seconde. 4) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'émetteur et le récepteur sont choisis de telle sorte que la portée maximale de l'émetteur est comprise entre 20 et 60 mètres, de préférence voisine de 30 mètres. - 13- 5) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel chaque émetteur émet dans la gamme des ultra hautes fréquences, de préférence entre 400 et 450 MHz. 6) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel chaque piéton évoluant dans le site est muni d'un équipement de sécurité typiquement une paire de lunettes, des chaussures, un badge d'identification, ou un casque de sécurité - sur lequel ledit émetteur est fixé. 7) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel ledit émetteur est un marqueur (ou tag) actif RFID. 8) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel 1s chaque conducteur d'engin est muni d'un équipement de sécurité typiquement une paire de lunettes, des chaussures, un badge d'identification, ou un casque de sécurité - sur lequel ledit émetteur est fixé. 9) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel le conducteur est prévenu par au moins un signal, sonore ou visuel, émis par un moyen d'alarme situé dans le poste de conduite, ledit signal étant intermittent, sa fréquence s'accélérant lorsque l'engin s'approche de l'obstacle potentiellement mobile. 10) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel ladite alarme est inhibée dès que la puissance de réception d'un signal devient supérieure à un seuil haut défini au préalable en fonction de la nature du véhicule. - 14- 1 1) Système de sécurité pour la circulation des piétons et des engins évoluant dans un site à forte co-activité tel qu'un chantier, une mine, un magasin ou un entrepôt caractérisé en ce que: a) toutes les personnes évoluant dans ledit site sont munies d'un émetteur s émettant des signaux radio par impulsions régulières émises sans interruption à intervalles de temps réguliers, lesdits signaux contenant une identification individualisée de chaque émetteur; b) tous les véhicules évoluant dans ledit site sont munis d'un récepteur relié à un dispositif de traitement du signal qui identifie tous les signaux émis dans o la zone de détection dudit récepteur, mesure la puissance de réception de chacun des signaux, déclenche une alarme dès que la puissance de réception d'un signal dépasse un certain seuil bas, ledit seuil bas ayant été au préalable déterminé en fonction de l'étendue visée de la zone de détection, et inhibe ladite alarme dès que dès que la puissance de )s réception d'un signal devient supérieure à un seuil haut, défini au préalable en fonction de la nature du véhicule. 12) Système de sécurité selon la revendication 11 caractérisé en ce que chaque couple constitué par un émetteur porté par une desdites personnes évoluant dans ledit site et un récepteur équipant l'un desdits véhicules évoluant dans ledit site constitue un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.