Brevet FR2905764A1 — publié le 20080314

La présente invention concerne un dispositif embarqué permettant de détecter la position d'un véhicule terrestre, selon une direction donnée et selon un point de jalonnement géographique prédéterminé d'un réseau existant ou à venir, et permettant d'annoncer automatiquement la progression en temps réel de ce véhicule en offrant la possibilité d'un traitement éventuel de son retard. Le contrôle des véhicules d'un réseau est traditionnellement effectué pour informer l'ensemble des utilisateurs. Dans le domaine du transport de voyageurs, le suivi temps réel des véhicules est notamment nécessaire à l'élaboration de l'affichage interne destiné aux opérateurs de régulation du réseau et à l'affichage public destiné essentiellement à l'information des voyageurs. On utilise à cet effet des centrales de contrôle et des centrales d'affichage qui doivent être alimentées par de l'information en temps réel sur la circulation des véhicules. Cette information temps réel peut provenir soit de l'infrastructure au sol par des capteurs de position fixés au sol, soit de balises embarquées dans les véhicules par des systèmes de navigation spécifiques. Dans les cas ci-dessus, l'entrée d'une identification est généralement effectué par l'opérateur chargé de la régulation de l'ensemble des circulations ou par le conducteur du véhicule à l'aide d'un interface opérateur embarqué. Une autre possibilité consiste en une initialisation issue d'un référentiel. Dans ce cas, que le système permette ou non un téléchargement de la circulation à prendre en compte ou que le système permette ou non une reconnaissance progressive de la circulation en cours, un référentiel sous forme de base de données est nécessaire et la complexité d'une telle initialisation réside dans l'obligation de détenir une base de données exhaustive des circulations théoriques et adaptée à toutes les situations de circulation. Du fait de leur caractère manuel ou de leurs complexités, toutes ces identifications risquent de ne pas être effectuées correctement. Pour ce qui est de la localisation temps réel, la position du véhicule au central d'identification et de repérage est traditionnellement transmise en permanence selon une fréquence déterminée. Certains boîtiers permettent en complément de cette localisation permanente, la détection de quelques zones géographiques en nombre extrêmement limité. Un inconvénient important de ces systèmes est qu'ils sont coûteux en communication et qu'ils sont totalement inadaptés à des fréquences de circulation élevées nécessitant un repérage ponctuel mais extrêmement immédiat à de nombreux points de jalonnement. 2905764 2 En aucun cas, le traitement des zones géographiques est prévu de façon exclusive pour permettre une localisation utile et événementielle à chaque fois qu'un point fixé au sol, ou sa référence virtuelle, voit passer un mobile. Le dispositif embarqué selon l'invention permet de remédier à l'ensemble des 5 inconvénients ci-dessus exposés. L'invention concerne un dispositif capteur de position embarqué permettant de détecter la position d'un véhicule terrestre, selon une direction donnée et selon un point de jalonnement géographique prédéterminé d'un réseau existant ou à venir, et permettant d'annoncer automatiquement la progression en temps réel de ce 10 véhicule ou d'annoncer exceptionnellement une situation à l'arrêt prolongée, en offrant la possibilité d'un téléchargement éventuel de la table des références géographiques et la possibilité de transmission de l'heure exacte de la mesure pour un traitement éventuel de son retard. L'invention consiste selon une première caractéristique pour le dispositif 15 capteur de position embarqué en ce que le processeur soit programmé en mode nominal pour émettre exclusivement et de sa propre initiative un signal par voie hertzienne lorsque le processeur constate une première concordance ou une première discordance entre la position instantanée du véhicule et la table des références géographiques contenue dans la mémoire ou que le processeur constate 20 une situation prolongée du véhicule à l'arrêt (ces particularités fondamentales du dispositif capteur de position embarqué dispense de toute consommation excessive de la transmission). On peut également prévoir en option que le dispositif capteur de position puisse être équipé d'un récepteur de radio fréquence ou de récepteur de technologie réseau de type WiFi/WiMax pour effectuer des captures de positions 25 complémentaires terrestres en zones de réception satellite non couvertes. L'invention consiste également pour le dispositif en l'interprétation des informations relatives au cap et à la vitesse pour en déduire le sens de circulation ou même dans certains cas d'implantation physique, la précision relative à la voie de circulation par l'interprétation de la succession des caps des dix dernières mesures précédentes. 30 Avantageusement, le dispositif permet la mémorisation d'un paramétrage spécifique et simplifié de la table des références géographiques, cette dernière pouvant s'adapter totalement aux contraintes de réception ou aux contraintes d'implantation sur le terrain. Par exemple pour un réseau ferroviaire, des zones gares , peuvent générer pour un train donné son approche de la gare (approche sens pair), son 2905764 3 arrivée dans la gare (à quai voie 2) ou son arrivée dans la gare (à quai sans distinction de voie déclenché avant l'entrée sous tunnel) , ou son départ de la gare (sortie sens pair), et pour un réseau routier, des zones ville ou points d'arrêts peuvent générer pour un autocar donné le même type d'information selon le niveau 5 de précision choisi dans le paramétrage. Enfin, le repérage spatial à pour définition une couverture très étendue et le dispositif capteur de position embarqué offre une possibilité d'identification nouvelle. L'invention consiste pour le dispositif capteur de position embarqué de contenir dans son paramétrage un référencement en correspondance avec des points de 10 jalonnement de l'infrastructure au sol lorsqu'ils existent pour que le système au sol soit capable d'identifier en amont du parcours, de façon totalement transparente, la circulation en cours en s'appuyant simultanément sur les autres informations capteur existantes dont il dispose. Par exemple, pour un réseau ferroviaire, le système au sol peut utiliser les informations horodatées et reçues du capteur de 15 position embarqué pour constater une concordance avec une même position en provenance d'une infrastructure au sol reçue en simultané (système au sol muni d'un raccordement permettant d'être à l'écoute ) et capter par accrochage concordant l'identification métier du véhicule, c'est à dire le numéro de train, le numéro du véhicule ou le numéro de la mission commerciale, pour permettre la 20 poursuite du repérage du véhicule pour tous les autres capteurs de position embarqué non couverts par l'infrastructure au sol. La répartition des traitements ou des paramétrages de l'ensemble du dispositif capteur de position embarqué ci-dessus exposé, peut être agencé différemment en embarqué ou au sol. Selon les modes particuliers de réalisation du dispositif capteur de position 25 embarqué : - le capteur de position embarqué utilise dans sa forme boîtier ou dans son enveloppe, la présence de métal ou de résine pour se protéger des contraintes de l'environnement, - le capteur de position embarqué peut être éloigné de ses antennes de réception 30 pour favoriser la réception satellite et la réception hertzienne ou utiliser un autre moyen de communication radio suite à l'attribution d'une fréquence particulière, - le capteur de position embarqué est autoalimenté par pile ou raccordé à une autre source d'énergie du véhicule (allume cigare pour un véhicule automobile par exemple), 2905764 4 - le capteur de position embarqué est indépendant du véhicule dans sa version boîtier portable mais peut aussi être intégré au véhicule (boîtier fixé en cabine ou fixé sur le pare-brise avec un moyen de fixation par ventouse par exemple), - le capteur de position embarqué est totalement autonome ou raccordé à un autre 5 système embarqué (en tant que fournisseur local d'information par exemple), - le capteur de position embarqué peut-être amené à utiliser une technologie de transmission SMS par communication GSM en secours du GPRS, - le capteur de position embarqué peut éventuellement être complété d'un récepteur RFID ou WiFUWiMax intégré supplémentaire (traitement des messages de position 10 locale sous tunnel par exemple). Selon les modes particuliers de réalisation du message de position embarqué : - le message de position est transmis avec l'identification interne du boîtier ou l'identification métier temporaire reconnue, - le message de position est transmis avec l'horodatage de la mesure pour contrôler 15 le temps total de la transmission et pour permettre le traitement éventuel des capteurs en correspondance au sol ou des retards par rapport à un horaire théorique disponible, - le message de position peut être transmis avec les informations relatives au cap et à la vitesse ou toutes autres informations utiles disponibles pour permettre à un 20 système au sol d'en déduire postérieurement à la transmission, le sens de circulation ou la précision relative à la voie de circulation, - le message de position embarqué peut être sécurisé par codage particulier (normalisation à définir) ou encapsulé dans un protocole message particulier, selon une norme particulière, ou encore diffusé sous un format de texte alphanumérique 25 totalement standard ( ENTREE ; GARE LEBOUGET ; FENETRE CAPTEUR N 06 ; CAP NORD ; VITESSE 20 KMH ; FIABILITE 80% ; HHMMSS par exemple). Selon les modes particuliers de réalisation de la table d'identification des points de jalonnement géographiques : - la table d'identification des points de jalonnement géographiques peut être 30 simplifiée pour limiter le temps de traitement et l'espace mémoire utilisé lorsque le message de position est enrichi des informations cap et vitesse. Le dessin annexé illustre l'invention ou l'une de ses variantes: La figure 1 représente le dispositif de l'invention. 2905764 5 En référence à ce dessin, le dispositif capteur de position embarqué est constitué d'un boîtier de petite taille (1), muni d'une source d'alimentation (2), d'un éventuel interface d'identification manuel pour le chauffeur (3), d'une mémoire (4) contenant une table de références géographiques prédéterminées, d'un processeur (5), d'un 5 récepteur de position spatial par satellite (6) avec son antenne (7) qui permet de localiser en permanence le véhicule, d'un éventuel récepteur radio fréquence ou Wifi/WiMax pouvant recevoir des signalisations radio complémentaires, d'un modem GSM/GPRS (8) avec son antenne (9) pouvant déclencher et émettre des messages formatés (10) après identification des points de jalonnement (11) ou recevoir des 10 interrogations ponctuelles ou des informations utiles (10) telles que des téléchargements de table de références géographiques (11), sur ou en provenance d'un système au sol (12) muni éventuellement d'un poste autonome d'identification (13) ou procédé d'identification (14) et capable de traiter éventuellement son retard (15). 15 A titre d'exemple non limitatif, les traitements et messages auront les caractéristiques suivantes : 1) message d'entrée de la réception de positions satellite : COORDONNEES DE LA POSITION INSTANTANNEE DU VEHICULE CAP VITESSE FIABILITE HORODATAGE , exemple : 20 48 33'54.32 N 2 32'34.12E NORD 40 80% 31/08/06-10 :45 :58.00 . 2) identification du capteur de position embarqué : NOM CAPTEUR DE POSITION EMBARQUE ou IDENTICATION METIER , exemple : CP0233 ou 0606060606 ou 12345678 ou PAPY74 3) paramétrages : 25 3a) paramétrage d'un point de jalonnement géographique : NOM DU POINT D'ARRET COORDONNEES DU POINT DE JALONNEMENT CENTRAL RAYON DE LA FENETRE AXE D'ORIENTATION DU POINT (par rapport au Nord) et éventuellement PLAN D'ORIENTATION DES VOIES ( par rapport au Nord et par rapport à un N de voie défini comme le plus petit , 30 exemple : LBTBV 48 33'53.00N48 33'55.00E 2.00 NORD-SUD EST 3b) paramétrage d'une fenêtre sur un point de jalonnement : ETAT NOM DU POINT D'ARRET CAP N DE FENETRE EMBARQUE , exemple : E LBTBV NORD 1232 remarque : ce paramétrage peut être porté par le système au sol. 2905764 6 3c) paramétrage d'une correspondance avec l'infrastructure au sol : N DE FENETRE EMBARQUE N DE FENETRE AU SOL , exemple : 1232 1256 . remarque : ce paramétrage peut être porté par le système au sol et l'affectation d'un 5 N de fenêtre du capteur embarqué en correspondance avec le N de fenêtre de l'infrastructure au sol dispense de ce fichier. 4) traitements : 4a) détection de zone à la 1 ère concordance (état E pour entrée) ou 1 èrediscordance (état S pour sortie) entre la position instantanée du véhicule et 10 la table de référence géographique (vitesse différente de zéro), 4b) détection de type chien de garde sur une situation d'arrêt prolongé du véhicule (vitesse égale à zéro ), 4c) interprétation du CAP pour en déduire le sens de circulation (pour un point d'arrêt situé au sud de Paris et orienté NORD-SUD par exemple, un cap au sud 15 est traduit en une direction donnée (ou en un sens donné pour le domaine ferroviaire, sens I pour sens impair par exemple), 4d) interprétation de la succession des caps pour en déduire une tendance d'orientation voie (par rapport à une table de références géographiques enrichie de la précision liée au plan d'orientation des voies ou à l'implantation physique des 20 aiguillages ), 4e) affectation du N de fenêtre remarque : il est inutile de multiplier les points de jalonnements géographiques par point d'arrêt. Dans le cas ferroviaire, il est inutile de créer autant de point de jalonnement que de capteurs au sol, car un seul point de jalonnement géographique 25 par gare vaut 6 capteurs, exemple pour une gare : Entrée Le Bourget avec CAP Nord Nord correspond à la fenêtre 1232 (sens Pair) Entrée Le Bourget avec CAP Sud Sud correspond à la fenêtre 1456 (sens Impair) Arrêt Le Bourget avec CAP Nord Nord correspond à aucune fenêtre existante (mais je suis à l'arrêt dans le sens Pair) Arrêt Le Bourget avec CAP Nord Nord correspond à aucune fenêtre existante (mais je suis à l'arrêt dans le sens Impair) E LBTBV NN 1232 30 E LBTBV SS 1456 A LBTBV NN A LBTBV SS 2905764 7 S LBTBV NN 1233 Sortie Le Bourget avec CAP Nord Nord correspond à la fenêtre 1233 (sens Pair) S LBTBV SS 1457 Sortie Le Bourget avec CAP Nord Nord 5 correspond à la fenêtre 1457 (sens Impair) 5) message de sortie du capteur de position embarqué : ENTREE ; GARE LEBOUGET ; FENETRE CAPTEUR N 06 ; CAP NORD ; VITESSE 20 KMH ; FIABILITE 80% ; HHMMSS ou directement FENETRE 10 CAPTEUR IDENTIFICATION HORODATAGE (1224 12345678 HH :MM :SSss) A titre d'exemple non limitatif, le boîtier aura des dimensions de l'ordre de 8 cm pour la largeur sur 10 cm de longueur et 6 cm d'épaisseur. La précision de repérage du capteur de position embarqué sera inférieure à 40 mètres environ, ce qui 15 correspondra à une durée de réception de 2 secondes à 72 km/heure, soit une possibilité de repérage de 2 mesures environ sur 40 mètres. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné au suivi des trains sur un réseau ferré ou au suivi de véhicules devant faire l'objet d'une régulation en temps 20 réel tels que, par exemple, des autobus ou des autocars transportant des voyageurs sur un réseau routier préétabli. REVENDICATIONS 1) Dispositif capteur de position embarqué permettant de détecter la position d'un véhicule terrestre, selon une direction donnée et selon un point de jalonnement géographique prédéterminé d'un réseau existant ou à venir, et permettant d'annoncer automatiquement la progression en temps réel de ce véhicule ou d'annoncer exceptionnellement une situation à l'arrêt prolongée, caractérisé en ce qu'il comporte : - un boîtier de petite taille (1), muni d'une source d'alimentation (2), d'un éventuel interface d'identification manuel pour le chauffeur (3), d'une mémoire (4) contenant une table de références géographiques prédéterminées, d'un récepteur de position spatial par satellite (6) avec son antenne (7) qui permet de localiser en permanence le véhicule, d'un modem GSM/GPRS (8) avec son antenne (9) pouvant déclencher et émettre des messages formatés (10) après identification des points de jalonnement (11), un processeur (5), programmé en mode nominal pour émettre exclusivement et de sa propre initiative un signal par voie hertzienne lorsque le processeur constate une première concordance ou une première discordance entre la position instantanée du véhicule et la table des références géographiques contenue dans la mémoire ou que le processeur constate une situation prolongée du véhicule à l'arrêt en offrant la possibilité d'un téléchargement éventuel de la table de références géographiques et la possibilité de transmission de l'heure exacte de la mesure pour un traitement éventuel de son retard et programmé pour émettre sur des interrogations ponctuelles ou recevoir en provenance d'un système au sol (12) muni éventuellement d'un poste autonome d'identification (13) ou procédé d'identification (14) et capable de traiter éventuellement son retard (15) des informations utiles telles que des téléchargements de table de références géographiques (11), - un procédé d'interprétation des informations relatives au cap et à la vitesse pour en déduire le sens de circulation ou même dans certains cas d'implantation physique, la précision relative à la voie de circulation par l'interprétation de la succession des caps des dix dernières mesures précédentes, 2905764 9 - un procédé de mémorisation d'un paramétrage spécifique et simplifié de la table des références géographiques, cette dernière pouvant s'adapter totalement aux contraintes de réception ou aux contraintes d'implantation sur le terrain. Par exemple pour un réseau ferroviaire, des zones gares , peuvent générer pour un 5 train donné son approche de la gare (approche sens pair), son arrivée dans la gare (à quai voie 2) ou son arrivée dans la gare (à quai sans distinction de voie déclenché avant l'entrée sous tunnel) , ou son départ de la gare (sortie sens pair), et pour un réseau routier, des zones ville ou points d'arrêts peuvent générer pour un autocar donné le même type d'information selon le niveau de 10 précision choisi dans le paramétrage, - une répartition des traitements ou des paramétrages indifféremment agencé en embarqué ou au sol. 2)Dispositif capteur de position embarqué selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un éventuel récepteur radio fréquence ou Wifi/WiMax pouvant 15 recevoir des signalisations radio complémentaires. 3) Dispositif capteur de position embarqué selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte dans son paramétrage un référencement en correspondance avec des points de jalonnement de l'infrastructure au sol lorsqu'ils existent pour que le système au sol soit capable d'identifier en amont du parcours, de façon 20 totalement transparente, la circulation en cours en s'appuyant simultanément sur les autres informations capteur existantes dont il dispose. Par exemple, pour un réseau ferroviaire, le système au sol peut utiliser les informations horodatées et reçues du capteur de position embarqué pour constater une concordance avec une même position en provenance d'une infrastructure au sol reçue en simultané (système au 25 sol muni d'un raccordement permettant d'être à l'écoute ) et capter par accrochage concordant l'identification métier du véhicule, c'est à dire le numéro de train, le numéro du véhicule ou le numéro de la mission commerciale, pour permettre la poursuite du repérage du véhicule pour tous les autres capteurs de position embarqué non couverts par l'infrastructure au sol. 30 4) Dispositif capteur de position embarqué selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il peut : - utiliser dans sa forme boîtier ou dans son enveloppe, la présence de métal ou de résine pour se protéger des contraintes de l'environnement, 2905764 10 - être éloigné de ses antennes de réception pour favoriser la réception satellite et la réception hertzienne ou utiliser un autre moyen de communication radio suite à l'attribution d'une fréquence particulière, - être autoalimenté par pile ou raccordé à une autre source d'énergie du véhicule 5 (allume cigare pour un véhicule automobile par exemple), - être indépendant du véhicule dans sa version boîtier portable mais peut aussi être intégré au véhicule (boîtier fixé en cabine ou fixé sur le pare-brise avec un moyen de fixation par ventouse par exemple), - être totalement autonome ou raccordé à un autre système embarqué (en tant que 10 fournisseur local d'information par exemple), - utiliser une technologie de transmission SMS par communication GSM en secours du GPRS, - être complété d'un récepteur RFID ou WiFI,WiMax intégré supplémentaire (traitement des messages de position locale sous tunnel par exemple). 15 5) Dispositif capteur de position embarqué selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il transmet un message de position vers des systèmes de réception d'informations au sol et que le message de position est transmis avec l'identification interne du boîtier ou l'identification métier temporaire reconnue, 20 6) Dispositif capteur de position embarqué selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il transmet un message de position vers des systèmes de réception d'informations au sol et que le message de position est transmis avec l'horodatage de la mesure pour contrôler le temps total de la transmission, pour permettre le traitement éventuel des capteurs en 25 correspondance au sol et pour permettre le traitement éventuel des retards par rapport à un horaire théorique disponible, 7) Dispositif capteur de position embarqué selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il transmet un message de position vers des systèmes de réception d'informations au sol et que le message de position 30 est transmis avec les informations relatives au cap et à la vitesse ou toutes autres informations utiles disponibles pour permettre à un système au sol d'en déduire postérieurement à la transmission, le sens de circulation ou la précision relative à la voie de circulation, 2905764 11 8) Dispositif capteur de position embarqué selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il transmet un message de position vers des systèmes de réception d'informations au sol et que le message de position est sécurisé par codage particulier (normalisation à définir) ou encapsulé dans un 5 protocole message particulier, selon une norme particulière, ou encore diffusé sous un format de texte alphanumérique totalement standard ( ENTREE ; GARE LEBOUGET ; FENETRE CAPTEUR N 06 ; CAP NORD ; VITESSE 20 KMH ; FIABILITE 80% ; HHMMSS par exemple), 9) Dispositif capteur de position embarqué selon l'une ou plusieurs des 10 revendications précédentes caractérisé en ce qu'il transmet un message d'identification à destination des systèmes de réception d'informations au sol et qu'il contient l'identification interne du capteur de position ou l'identification métier temporaire, suite à une opération du chauffeur ou suite à un téléchargement, 10) Dispositif capteur de position embarqué selon l'une ou plusieurs des 15 revendications précédentes caractérisé en ce qu'il utilise une table d'identification des points de jalonnement géographiques permettant de limiter le temps de traitement, l'espace mémoire utilisé et permettant d'optimiser le temps nécessaire au paramétrage, y compris par simplification des paramètres mémorisés, lorsque par exemple, le message de position est enrichi des informations cap et vitesse. 20