Brevet FR2947062A1 — publié le 20101224

CAPTEUR MAGNETO-INDUCTIF DE PRESENCE D'UN VEHICULE SUR UN EMPLACEMENT DE PARKING, BADGE ET BALISE ADAPTES, SYSTEME COMPLET La présente invention concerne un capteur magnéto-inductif de présence pour emplacement de parking en voirie ou en ouvrage, destiné à détecter la présence d'un véhicule sur ledit emplacement. L'invention couvre aussi le badge adapté pour communiquer avec le capteur ainsi 5 que la balise apte à communiquer avec au moins un capteur. L'invention couvre aussi le système complet capteurs, badges, balises. On connaît de nombreux procédés de gestion d'emplacements de parking afin de pouvoir informer les automobilistes des emplacements de parking disponibles, de localiser ces emplacements et de facturer automatiquement l'abonné au temps 10 réellement passé par le véhicule sur ledit emplacement. Les conséquences sur la fluidité du trafic, sur le gain de temps pour l'automobiliste, sur la garantie de paiement sont évidentes. Un tel agencement évite aussi les dépassements de temps prépayé avec pour conséquence les éventuelles amendes. 15 La détection d'un emplacement de parking disponible permet aussi d'indiquer à l'automobiliste la disponibilité de cet emplacement, le tarif horaire, et même de le guider vers ledit emplacement lorsque l'automobiliste possède un véhicule équipé d'un système de positionnement et de guidage par satellite ou d'une localisation à partir des antennes de réseaux téléphoniques. 20 De même, il est possible de déterminer immédiatement la position d'un véhicule en stationnement frauduleux dès lors qu'il y a détection d'un véhicule sur un emplacement réservé mais pas d'identification, ce qui permet de focaliser la surveillance et la répression uniquement sur ces véhicules. Les interventions et les contrôles sur le terrain sont donc très réduits et ciblés. Les agencements connus de l'art antérieur apparaissent comme tout à fait satisfaisants du point de vue de l'agencement et du point de vue des services rendus. C'est le cas notamment du réseau de capteurs tel qu'agencés dans la demande de brevet français N°07 53676 au nom du même demandeur. Néanmoins, ces réseaux recourent à des capteurs, notamment de type magnétorésistifs qui présentent quelques inconvénients. En effet, ils sont alimentés par des piles qui ont une durée de vie déterminée obligeant à des changements périodiques et même si les durées sont de plus en plus importantes, il faut quand même y procéder. Il est donc nécessaire de diminuer encore la consommation. En effet, si un tel capteur est encastré dans la chaussée en voirie ou dans le sol 15 de parkings souterrains ou aériens, il doit être scellé et rendu indémontable pour éviter tout vandalisme. Le problème qui découle de cet encastrement est la nécessité d'une autonomie adaptée d'un tel capteur de présence. En effet, il a été indiqué ci-avant qu'il est inconcevable d'encastrer en chaussée ou en ouvrage un capteur dont il faudrait 20 changer régulièrement et fréquemment la source d'alimentation en énergie électrique. L'autonomie d'un tel capteur doit être d'au moins cinq années voire une dizaine d'années. Bien entendu, il est toujours possible d'augmenter les dimensions de la source 25 d'alimentation. Une telle augmentation dimensionnelle conduit généralement à une augmentation des capacités en énergie, mais chaque source est alors elle-même d'un prix plus élevé, augmentant le prix de chaque capteur, la pose, l'encombrement. De plus, cette augmentation dimensionnelle requiert de fait un boîtier plus rigide du fait de la surface augmentée afin de le rendre résistant en encastrement en chaussée. Le boîtier est donc plus épais et plus coûteux. De plus, un capteur magnéto- résistif présente l'inconvénient d'être sensible à la 5 présence d'un aimant à proximité si bien que le vandalisme pourrait être assez aisé pour un tiers animé d'intentions malfaisantes. Les badges qui dialoguent avec ces capteurs doivent eux aussi être améliorés dans leur fonctionnalités existantes mais aussi dans la façon de dialoguer avec lesdits capteurs pour limiter la consommation de ces capteurs. 10 De plus, il convient de pouvoir rendre les capteurs et les badges encore plus efficaces en les dotant de fonctionnalités supplémentaires. Ainsi la présente invention prévoit toujours des capteurs de présence, un capteur par emplacement, chaque capteur étant encastré dans le sol, directement en voirie ou dans le sol des ouvrages de parkings souterrains ou aériens. 15 De même, les conditions auxquelles sont soumis les capteurs en voirie nécessitent qu'ils soient encore plus résistants aux températures et la plage visée est plutôt celle allant de -20°C à 70°C. On a constaté aussi que lorsque des capteurs émettent des signaux, il se peut qu'il se produise des collisions obligeant à des ré-emissions, ce qui pénalise la 20 consommation électrique. La présente invention propose donc un capteur et un badge aptes à échanger sans perturbation par le milieu extérieur, dont l'autonomie du capteur est fortement améliorée, dont la sensibilité est accrue. L'invention est maintenant décrite en détail suivant un mode de réalisation 25 particulier, non limitatif, en regard des figures qui illustrent schématiquement un capteur du type magnéto-inductif. - figure 1 : une vue en perspective éclatée du capteur selon la présente invention, - figure 2 : une vue de détail en transparence du badge, - figure 3 : une vue schématique d'un véhicule sur emplacement avec les dialogues instaurés. Le capteur 10 selon la présente invention est décrit en regard de la figure 1. Ce capteur 10 comprend un boîtier 12 destiné à être intégré dans le sol au droit d'un emplacement de parking. Ce boîtier comprend une source 14 d'énergie électrique, un système 16 électronique à circuit imprimé comprenant des moyens 18 de transmission capable d'émettre et de recevoir des signaux radio avec son antenne, des moyens 20 de détection des variations du champ magnétique terrestre sous l'effet de la présence d'une masse métallique telle qu'une voiture, l'ensemble formant un détecteur magnéto inductif. Le boîtier 12 présente une résistance mécanique suffisante pour supporter le roulage de tout type de véhicule autorisé à circuler sur la chaussée. Le boîtier 12 comprend un couvercle 22 amovible retenu par des vis 24 de sécurité ayant une tête avec une empreinte à trous codés. Ainsi pour dévisser chaque vis, il faut disposer d'une tête de profil conjugué de celui des empreintes de ladite tête. Le boîtier 12 est en matière plastique perméable au champ magnétique et aux radiofréquences dans les gammes utilisées et les vis 24 elles-mêmes devront être en matériau ne perturbant pas ces signaux. La matière plastique devra ainsi éviter la présence de noir de carbone qui atténue les ondes. La bande principale de fréquences utilisée est la bande des 868 Mhz et la bande secondaire de fréquences utilisée est la bande des 433 Mhz. En effet, la bande des 868 Mhz est moins sensible à la pluie et donc à la présence d'une couche d'eau sur le capteur. L'antenne doit aussi être particulière pour la bande des 868 Mhz car la longueur d'ondes est de 345 mm donc une antenne quart d'ondes est de 86 mm, ce qui est incompatible avec le boîtier du capteur. Il est donc utilisé une antenne monopolaire miniature pour permettre l'intégration au capteur, cette antenne travaillant en polarisation linéaire. Les moyens 20 de détection des variations du champ magnétique terrestre du type magnéto-inductif présentent des moyens de détection d'une variation de l'inductance en fonction du champ magnétique terrestre, ceci avec une très grande sensibilité autour de 0,06 pTesla. De tels moyens 20 de détection présentent aussi l'avantage d'être peu sensibles aux variations de températures puisqu'ils fonctionnent dans une plage de températures comprises entre -20°C et +70°C. Néanmoins il faut prévoir une certaine correction des dérives éventuelles. Lorsqu'un véhicule vient au-dessus d'un tel capteur par exemple, le champ magnétique terrestre est perturbé localement et les moyens de détection peuvent alors se mettre en service pour alimenter le système électronique comme il sera expliqué plus avant dans la description. Les moyens 20 de détection, de type magnéto-inductif, peuvent travailler dans les trois dimensions, ce qui donne une plus grande précision par des mesures suivant ces trois axes. De tels moyens sont néanmoins sensibles à la position du boîtier qui le contient 20 par rapport au véhicule. Les véhicules voisins peuvent aussi le perturber et il faut en tenir compte. De même, la signature de certains véhicules provoquent des perturbations plus intenses qu'il convient de prendre en compte également. Le démarreur ou l'alternateur des véhicules lorsque le moteur est en marche 25 induisent des perturbations qu'il faut traiter. La batterie quant à elle est du type ions lithium, pour la technologie actuelle, ce qui lui confère une longue durée de vie, d'au moins cinq ans. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'état de la batterie est mesuré et en cas de baisse de capacité en dessous d'un seuil critique nécessitant un changement de batterie, un signal est envoyé par le capteur lui-même. L' invention couvre aussi un badge adapté pour communiquer avec les capteurs du type décrit ci-avant, en regard de la figure 2. Le badge 30 est personnel et prévu pour être placé de façon résidente sur un véhicule ou associé au porteur. Ce badge 30 comporte un boîtier au format carte de crédit pour donner un ordre d'idée, avec une épaisseur un peu plus importante de l'ordre de 10mm. Ce badge 30 comprend un système 32 électronique muni d'un émetteur récepteur 34 à radio fréquences comme chacun des capteurs 10. Le système 32 électronique mémorise un identifiant propre à l'usager et auquel sont affectés les paiements de parking. Ce système électronique comprend une mémoire de façon à enregistrer des données administratives et techniques du véhicule pour faciliter son suivi. Lorsque le capteur 10 détecte un véhicule, il réveille le badge 30 en utilisant la bande secondaire 433 MHz. Le badge 30 émet alors son identifiant sur la bande principale 868 Mhz et se replace ensuite en mode veille pour limiter sa consommation. Ce capteur peut alors dialoguer avec le badge et donner les informations comme 20 cela sera décrit dans le protocole d'échanges d'informations. Ce badge 30 comporte aussi des indicateurs 36 lumineux par exemple ainsi que des touches 38 d'acquittement et d'annulation pour le moins. Pour finaliser la description du système complet, il est prévu une balise 40. Cette balise 40 est disposée à proximité d'un ensemble de capteurs 10 afin de 25 pouvoir communiquer avec eux. Une même balise peut desservir jusqu'à 250 capteurs pour donner un ordre d'idée, le nombre de capteurs accessibles pour une même balise dépendant de la géographie des lieux, notamment. Cette balise est en liaison avec un poste central PC de gestion des emplacements, des autorisations et des flux financiers. Cette balise comprend un système électronique 42 incluant des moyens de communication avec les capteurs dans les bandes des 433 et 868 Mhz dans le 5 cas présent. Le fonctionnement du système complet de gestion de places de parking est maintenant décrit. Lorsqu'un emplacement n'est pas occupé, le capteur 10 se place en mode veille, limitant la consommation de façon considérable. 10 Lorsqu'un véhicule se place au-dessus d'un capteur 10, ce capteur réveille le badge 30 dudit véhicule en émettant sur la bande de fréquence secondaire, en l'occurrence dans la bande des 433 Mhz, un signal de réveil du capteur. Le capteur interroge le badge 30 et l'identifie, puis transmet à la balise 40 les informations et reçoit en retour les données relatives au porteur du badge. 15 Les informations peuvent être de tout type. Le porteur est-il bien à jour de ses paiements ? ce badge est-il bien enregistré comme actif ? le porteur est-il bien autorisé à se placer sur un emplacement handicapé ? etc. Le capteur valide ou non l'autorisation de se parquer au conducteur à l'aide des signaux tels que des diodes de couleur adaptée. Celui-ci valide ou non le début de 20 son stationnement à l'aide des touches d'acquittement ou de refus car il faut une action manuelle et volontaire de paiement dans la plupart des législations en vigueur. Le protocole d'échange est prévu pour rendre le système encore plus fiable et moins énergétivore, surtout pour les capteurs 10. 25 A cet effet, le protocole prévoit de laisser dialoguer les capteurs avec la balise, chacun leur tour dans une période donnée de temps. Il faut pour cela synchroniser les capteurs sur une même donnée de temps fournie par la balise, ladite balise disposant de cette donnée par tout moyen adapté, par exemple grâce à l'heure satellitaire donnée par le signal GPS, Global Positioning System. Ainsi, chaque capteur peut échanger seul avec la balise évitant ainsi les collisions. Ces collisions ne poseraient pas réellement un problème de fiabilité d'échanges de données puisque le capteur émettrait une nouvelle fois ces données. Néanmoins, on comprend que la consommation serait augmentée d'autant du fait de ces échanges répétés. L'intérêt de la présente invention est une amélioration de la longévité et de la fiabilité. Ainsi, un capteur 10 magnéto-inductif présente une consommation électrique très faible de près de 10 fois inférieure à celle d'un capteur magnéto-résistif. Le badge 30 est en veille avec une très faible consommation électrique, pour donner un exemple inférieure à 20pA. Les fonctionnalités complètes du badge ne sont aussi remises en fonction que lorsqu'il y a dialogue. Le problème de l'énergie sur un badge est moins crucial car le changement de piles reste aisé mais moins souvent la nécessité d'un tel changement se produira et mieux le dispositif sera accueilli par les consommateurs. Le système peut comporter des perfectionnements. Ainsi, le badge peut comporter des moyens de veille automatiques avec un circuit de détection sensible à des vibrations dans une certaine plage, c'est-à-dire à des vibrations correspondant à celles d'un véhicule en déplacement. Ainsi le badge n'émet son identifiant que lorsque le véhicule est en marche. Ceci permet une forte économie des moyens d'alimentation dudit badge. De même, le badge peut aussi être équipé d'un système RFID passif qui assure une reconnaissance automatique aux portes dans certains lieux notamment à l'entrée des parkings fermés par exemple. Selon un perfectionnement, une capacité mémoire est adjointe au badge de façon à pouvoir stocker des évènements et en plus l'horodatage de ces évènements de façon à pouvoir assurer un stockage temporaire, utilisable en cas de perte de signal et de communication entre ledit badge et la balise. De ce fait, les évènements horodatés sont transmis a posteriori lorsque la communication est rétablie. Le capteur 10 étant intégré dans le sol, il peut être muni d'un capteur de température qui est une donnée affichable pour les automobilistes, une donnée pour les services de la voirie et une donnée pour les corrections à effectuer dans les algorithmes de calcul, de codage et d'échange. De façon préférentielle, les balises émettent avec un cryptage AES 128bits utilisant le bruit radioélectrique ambiant, ce qui la rend extrêmement difficile à pirater et à perturber notamment par des organisations ou des individus mal intentionnés. Selon un mode particulièrement pratique, chaque capteur peut recevoir, à distance, des mises à jour, des corrections ou des modifications complètes de la programmation. A cet effet, les émissions sont effectuées sur une fréquence spécifique de la bande des 868 Mhz, pour ne pas perturber le fonctionnement standard du réseau de capteurs. REVENDICATIONS1. Capteur (10) de présence d'un véhicule sur un emplacement de parking, du type comprenant un boîtier (12) destiné à être intégré dans le sol au droit dudit emplacement de parking, incluant une source (14) d'énergie électrique, un système (16) électronique à circuit imprimé comprenant des moyens (18) de transmission capable d'émettre et de recevoir des signaux radio avec son antenne, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (20) de détection des variations du champ magnétique terrestre sous l'effet de la présence d'une voiture, l'ensemble formant un détecteur magnéto inductif. 2. Capteur (10) de présence de véhicule sur un emplacement de parking selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande principale de fréquences utilisée pour émettre et recevoir des signaux radio est la bande des 868 Mhz. 3. Capteur (10) de présence de véhicule sur un emplacement de parking selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (18) de transmission capable d'émettre et de recevoir des signaux radio incluent une bande de travail secondaire dont les fréquences utilisées sont situées dans la bande des 433 Mhz. 4. Badge (30) comprenant un système (32) électronique muni d'un émetteur récepteur (34) à radio fréquences comme chaque capteur (10) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'émetteur récepteur (34) est apte à émettre son identifiant dans la bande de travail secondaire. 5. Badge (30) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des indicateurs (36) lumineux par exemple ainsi que des touches (38) d'acquittement et d'annulation. 6. Badge (30) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens automatiques de veille avec un circuit de détection sensible à des vibrations correspondant à celles d'un véhicule en déplacement. 7. Système de détection de présence d'un véhicule sur un emplacement de parking utilisant des capteurs selon l'une des revendications 1 à 3, un badge selon l'une des revendications 4 à 6 , caractérisé en ce qu'il comprend une balise (40) équipée d'un système électronique (42) incluant des moyens de communication avec les capteurs (10) dans la bande primaire de communication du capteur. 8. Système de détection de présence d'un véhicule sur un emplacement de parking selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un protocole autorisant un dialogue des capteurs avec la balise, chacun leur tour, dans une période de temps donnée, les différents éléments étant synchronisés par la balise.