Brevet FR2979452A1 — publié le 20130301

La présente invention concerne un procédé d'évaluation des nuisances environnementales engendrées dans une zone géographique par des véhicules en fonctionnement dans ladite zone. Par nuisance environnementale, on entend toute pollution ou plus généralement tout phénomène chimique, physicochimique, physique susceptible d'altérer la santé et/ou le bien-être des êtres vivants : à court, moyen ou long terme ; directement ou indirectement ; et de manière définitive ou temporaire. Sont notamment considérés comme des nuisances les substances susceptibles de dégrader l'atmosphère terrestre et les bruits ayant une intensité suffisante pour engendrer une fatigue nerveuse des personnes soumises à ces bruits de façon répétée. L'accroissement de l'utilisation des moyens de transport a entraîné un durcissement des normes environnementales, notamment celles s'appliquant au transport routier et au transport aérien. Ceci a conduit les constructeurs de véhicules à repenser la conception de ceux- ci mais aussi les administrateurs de lieux concentrant des véhicules à prendre des dispositions pour que les exploitants desdits véhicules respectent ces normes. La mise en place de sanctions des administrateurs d'aéroports et/ou d'une indemnisation des riverains a été envisagée pour sanctionner le non-respect de ces normes environne- mentales. Les administrateurs d'aéroports se sont dès lors engagés dans la surveillance des nuisances aux abords des aéroports. Des réseaux de détecteurs, tels que des micros ou des capteurs de produits polluants, ont à cette fin été mis en place autour des aéroports pour estimer une répartition géographique des nuisances environnementales et tenter de faire des corrélations avec l'heure, la date, les conditions météorologiques, le trafic aérien... à des fins statistiques et/ou de prévision. Ceci permet en outre d'adapter, dans le but de limiter les nuisances environnementales, les règles et procédures de vol dans la zone géographique en fonction de paramètres comme les conditions météorologiques. Il a également été envisagé de rapprocher des nuisances environnementales détectées dans une portion de la zone et la présence dans ladite portion de zone d'un avion identifié pour sanctionner financièrement l'exploitant de l'avion. Le déploiement d'un tel réseau est cependant coû- teux pour les administrateurs d'aéroports, tant lors de l'installation proprement dite des détecteurs que pour la maintenance de ceux-ci. En outre, la configuration d'un réseau de capteurs est dictée par les règlementations et les routes aériennes qui peuvent évoluer en entraînant la nécessité de coûteuses modifications du réseau de cap- teurs. Ces divers coûts s'accroissent avec la précision recherchée, cette dernière dépendant directement des performances et du nombre des détecteurs. Un but de l'invention est de fournir un moyen pour simplifier et améliorer la détection de nuisances engendrées par des véhicules en fonctionnement dans une zone géographique prédéterminée. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé d'évaluation de nuisances environnementales cau- sées par des véhicules en fonctionnement dans une zone géographique prédéterminée, chaque véhicule comportant des moyens de détermination de paramètres de fonctionnement dudit véhicule, le procédé comprenant les étapes de : - déterminer des limites des paramètres de fonctionnement au-delà desquels le fonctionnement de chaque véhicule est susceptible de causer des nuisances, - collecter des valeurs des paramètres de fonc- tionnement des véhicules lorsque ceux-ci sont dans la zone considérée, - comparer les valeurs collectées auxdites limites pour détecter une nuisance. Par limite, on entend une valeur minimale, une valeur maximale, un intervalle de deux valeurs et tout type de limite comme un gabarit ou un seuil. Ainsi, la collecte des nuisances est effectuée directement sur le véhicule de sorte que des détecteurs fixes, par exemple au sol, ne sont pas nécessaires ou peuvent être utilisés en combinaison avec la collecte des nuisances sur le vé- hicule pour améliorer la précision de l'évaluation des nuisances et l'identification des sources de nuisance. Le procédé de l'invention permet en outre de limiter le risque que des nuisances indépendantes des véhicules ne viennent perturber l'évaluation. Avantageusement, la détermination des limites est effectuée lors d'une phase préalable comportant les étapes de : - collecte des valeurs des paramètres de fonc- tionnement des véhicules lorsque ceux-ci sont dans la zone considérée, - collecte des mesures de détecteurs de nuisances disposés dans la zone, les mesures collectées ayant été réalisées lorsque les véhicules sont dans la zone de ma- nière à permettre un rapprochement des mesures avec les valeurs collectées. Il est ainsi réalisé une calibration du procédé d'évaluation de l'invention et une adaptation dudit procédé à l'environnement d'emploi (géographie, conditions météorologiques et aérologiques, relief, végétation...). De préférence, le procédé comprend les étapes de : - enregistrer successivement des données de localisation géographique du véhicule, - collecter des mesures de détecteurs de nuisan- ces disposés dans la zone, les mesures collectées ayant été réalisées lorsque le véhicule est dans la zone, - rapprocher les valeurs collectées des mesures en fonction de la localisation du véhicule par rapport aux détecteurs. Le rapprochement des données collectées sur le véhicule et des mesures effectuées par les détecteurs de nuisance fixes est préférentiellement effectué de façon classique par association des datations des mesures ré- alisées, tant à bord du véhicule que par les détecteurs fixes de nuisances, par rapprochement des localisations des données du véhicule et de sa localisation telle que perçue depuis le sol (données issues des radars, transpondeurs, ou encore enregistrement vidéo par exemple), ou tout autre moyen approprié. Le rapprochement des données collectées sur le véhicule et des mesures effectuées dans la zone permet d'affiner l'évaluation des nuisances en particulier en ce qui concerne la répartition des nuisances dans la zone et dans le temps. Ceci est particulièrement intéressant lorsque les véhicules concernés sont des avions, car le rapprochement permet de détecter un éventuel décalage entre l'émission de la nuisance et sa détection au sol notamment en raison des conditions météorologiques et des modes de propagation au sol. Ceci permet en outre de fia- biliser l'identification de la source de nuisances. Enfin, il est possible de réaliser des prédictions en associant la production de nuisances avec un mode de fonctionnement particulier du véhicule ou avec un trajet de celui-ci. De préférence encore, chaque véhicule est pourvu de moyens d'enregistrement répété de données de localisation géographique du véhicule et comprend des moyens de rapprochement des données de localisation avec les va- leurs collectées. L'exploitation des données de géolocalisation accroît la précision de l'évaluation des nuisances ; l'enregistrement répété n'a pas nécessairement besoin d'être périodique au sens strict, mais doit permettre de connaître à chaque instant la position, voire l'attitude du véhicule avec une précision suffisante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier, non li- mitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. - la figure 2 est un schéma bloc montrant le déroulement de ce procédé. En référence aux figures, le procédé de l'invention est agencé pour permettre d'évaluer des nui- sances causées par des véhicules en fonctionnement dans une zone géographique prédéterminée. Dans le mode de mise en oeuvre décrit, un seul type de nuisance est évalué, à savoir le bruit. Il va de soi que d'autres nuisances peuvent être évaluées au moyen du procédé de l'invention, comme par exemple des composés polluants tels que des oxydes d'azote, sous réserve de prévoir des moyens de détection et des modèles de propagation correspondant. Les véhicules sont ici des avions 1 et la zone géographique est une zone 2 dans laquelle se trouve un aéroport 3. Les avions 1 concernés par le procédé sont en phase d'approche, en phase d'atterrissage, en phase de circulation au sol, ou en phase de décollage. Dans la zone 2 sont installés des détecteurs de nuisances 4 ici symbolisés par des croix. Les détecteurs 4 sont ici des microphones reliés à un réseau raccordé à une unité informatique de traitement 5. L'unité informatique de traitement 5 est par exemple un ordinateur et est ici installée dans l'aéroport 3. L'unité informatique de traitement 5 est programmée pour collecter les mesures réalisées par les microphones et pour traiter ces mesures de manière notamment à réaliser un modèle statistique permettant de façon connue en elle-même d'évaluer les niveaux de bruits et leur répartition dans la zone 2 en fonction de l'heure, du jour, des conditions météorologi- ques, du trafic aérien... L'unité de traitement informati- que 5 est à cette fin reliée au centre de contrôle aérien 10 pour disposer d'une identification et d'une position des avions 1 en fonctionnement dans la zone 2 et à un centre météorologique 11 pour connaître les conditions météorologiques locales dans la zone 2. En variante, le procédé peut être mis en oeuvre sans utiliser ces données, en exploitant uniquement les données de vol collectées sur l'avion. Chaque avion 1 comporte une unité de pilotage 6 reliée, pour les commander, aux équipements assurant le fonctionnement de l'avion tels que des actionneurs de surfaces mobiles de vol (ailerons, dérive, volets), des moteurs et des éléments de train d'atterrissage (trappes et atterrisseurs). L'unité de pilotage 6 est agencée pour déterminer et gérer des paramètres de fonctionnement des équipements et est également reliée à des capteurs pour détecter et collecter des paramètres de fonctionnement de l'avion 1 et de ses équipements. L'unité de pilotage 6 est en outre reliée à des enregistreurs 7 de données et à un émetteur-récepteur radio 8 (ou des moyens d'émission de données par satellite, WIFI_). Chaque avion 1 est en outre pourvu d'une unité de navigation 9 traitant des données de géolocalisation provenant par exemple d'une centrale inertielle et d'un récepteur de localisation par satellites de type GPS. L'unité de navigation 9 assure l'enregistrement périodique des données de géolocalisation. Les données de géolocalisation et les valeurs collectées des paramètres de fonctionnement sont horodatées de manière à permettre le rapprochement des données de géolocalisation avec les valeurs collectées des paramè- tres de fonctionnement. Le procédé de l'invention, dans une version basique, comprend les étapes de : - identifier les équipements générateurs de nui- sauce et au moins un modèle numérique permettant de pro- duire au moins un indicateur de nuisance, - déterminer des limites des paramètres de fonctionnement au-delà desquels le fonctionnement des avions 1 est susceptible de causer des nuisances, ici du bruit perceptible au sol, - collecter des valeurs des paramètres de fonctionnement des avions 1 lorsque ceux-ci sont dans la zone 2 et les injecter dans le modèle pour obtenir des mesures simulées, - comparer les valeurs collectées aux limites pour détecter une nuisance, - identifier les procédures de vol génératrices de nuisances et produire un rapport ou une alerte identifiant la source responsable de la nuisance. L'étape de détermination des limites peut être par exemple réalisée une fois pour toute par les constructeurs des avions à partir d'expériences ou de simulations visant à déterminer les niveaux de bruits occasionnés lors du fonctionnement de l'avion par les équipements de celui-ci. Les expériences et/ou simulations sont par exemple élaborées pour déterminer les niveaux de bruits engendrés notamment par les moteurs en fonction du régime de ceux-ci et par le train d'atterrissage en position sortie en fonction de la vitesse de l'avion. Les niveaux de bruits correspondants perçus au sol peuvent être éva- lués en fonction de l'altitude de l'avion. Les limites de bruits correspondent à des niveaux de bruits au-delà desquels une personne soumise à ces bruits de manière répétée ressent une fatigue nerveuse ou un inconfort. Les valeurs des paramètres de fonctionnement de l'avion 1 sont collectées et mémorisées en continu par l'enregistreur 8 de l'unité de pilotage 6 lorsque l'avion est en fonctionnement dans la zone 2. Les valeurs mémorisées peuvent être exploitées par l'exploitant de l'avion et/ou par l'administrateur de l'aéroport pour évaluer les nuisances. A cette fin, les valeurs mémorisées sont transmises à une unité informatique de traitement de l'exploitant de l'avion et/ou à l'unité informatique de traitement 5 de l'aéroport 3 au moyen de l'émetteur- récepteur 7 une fois que l'avion est au sol dans l'aéroport 3. Une transmission en vol, lorsque l'avion 1 quitte la zone 2, est également envisageable. La comparaison des valeurs transmises aux limites est effectuée par l'unité informatique de traitement 5 pour déterminer si des niveaux excessifs de bruit ont été perceptibles au sol. Si tel est le cas, l'exploitant de l'avion peut être averti ou sanctionné. En outre, les valeurs transmises peuvent être utilisées pour améliorer le modèle. Un modèle de simulation et un modèle de propaga- tion sont ici associés et mis à jour pour obtenir l'impact du fonctionnement tel que perçu au sol (ou, en d'autres termes, pour convertir les paramètres de vol de l'avion en limites/valeurs de nuisance). Dans la version préférée du procédé de l'invention, le procédé comprend les étapes de : - enregistrer périodiquement des données de localisation géographique de l'avion 1, - collecter des mesures réalisées par les détecteurs 4 lorsque l'avion 1 est dans la zone 2, - rapprocher les valeurs collectées des mesures en fonction de la localisation de l'avion 1 par rapport aux détecteurs 4. Les données de localisation géographique peuvent être les données radar du contrôle aérien ou bien les données de géolocalisation enregistrées à bord de l'avion 1. Dans ce cas, les données de géolocalisation sont transmises avec les valeurs mémorisées des paramètres de fonctionnement à l'unité informatique de traitement de l'exploitant de l'avion et/ou à l'unité informatique de traitement 5 de l'aéroport 3 au moyen de l'émetteur- récepteur 7 une fois que l'avion est au sol dans l'aéroport 3. Une transmission en vol, lorsque l'avion 1 quitte la zone 2, est également envisageable. Le rapprochement des données de localisation géo- graphique avec les valeurs de paramètres de fonctionne- ment et les mesures des détecteurs permet d'affiner l'évaluation des bruits engendrés par le fonctionnement de l'avion dans la zone 2, et plus particulièrement la répartition de ceux-ci dans la zone 2. Avantageusement, le procédé comprend une phase préalable de calibration comportant les étapes de : - collecter des valeurs des paramètres de fonctionnement des avions 1 lorsque ceux-ci sont dans la zone 2, - collecter des mesures réalisées par les détec- teurs 4 lorsque les avions 1 sont dans la zone 2 de manière à permettre un rapprochement des mesures avec les valeurs collectées. La phase de calibration est par exemple réalisée lors des premiers vols d'un avion d'un type donné dans la zone 2. De manière plus détaillée, dans la version préférée du procédé de l'invention, le procédé comprend, lors d'une phase de préparation, les étapes de : - Conception d'un modèle numérique de propagation (sonore, polluants), en s'appuyant sur le modèle de données environnementales (caractéristiques de la zone géographique : terrain, météorologie, objets ...). Un tel modèle numérique de données environnementales est connu en lui- même et les méthodes de conception de modèles sont connues en elles-mêmes. Conception de modèles des générateurs de bruit ou de polluants, à partir de caractéristiques des véhicules rassemblées par exemple dans des modèles de comportement physique des moteurs ou d'écoulement des fluides appliqués à l'aéronautique (de tels modèles sont connus dans l'état de l'art). Il peut exister dans le système autant de modèles de générateurs de bruit que d'avions, cela ne dépend finalement que de l'activité aérienne réelle sur un site donné. Conception des algorithmes d'analyse de données de vol et de simulation des modèles. Ces métho- des peuvent être de type statistique ou de type datamining, et consistent à déduire tous les paramètres « calculés » ou indirects, issus de paramètres de vol réel, ces paramètres indi- rects étant à injecter dans l'interface d'entrée des simulateurs de modèle. Le procédé comprend, lors d'une phase d'initialisation, les étapes de : Collecte des données avion (sur tous les équi- pements générateurs de bruit ou de pollution) Collecte des données environnementales et notamment météorologie, modèle numérique de terrain avec ses caractéristiques comme la réflectivité de celui-ci, description vectorielle des objets présents sur le terrain tels que des bâ- timents et autres constructions, plans de vol... - Génération des données d'entrée des modèles de générateurs. - Elaboration des indicateurs de nuisances à par- tir de la sortie des simulateurs. - Comparaison/Calibrage de ces indicateurs avec les mesures fournies par les capteurs et définition des différents niveaux d'alerte et messages d'information. - Enrichissement des bases de données qui collec- tent toutes les informations depuis la mise en place du système (l'analyse des données étant en partie statistique). - Mise à jour des modèles de propagation. - Mise à jour éventuelle des modèles de généra- teurs, notamment pour prendre en compte des changements de configuration avion (et donc de leur modèle) ou encore des modifications de phases opérationnelles ou règles de vol. Le procédé comprend, lors d'une phase de fonc- tionnement nominal, les étapes de : - effectuer de manière cyclique et continue toutes les phases de l'étape d'initialisation à l'exception du premier calibrage (utilisation des mesures réelles au sol), - réaliser des prédictions des nuisances à partir de prévisions d'évolution des avions dans la zone géographique obtenues à partir des plans de vol prévus, - produire des rapports, des alertes, et des sta- tistiques, sur les résultats (par exemple : pour mesurer l'évolution des nuisances ou l'apport de mesures correctives_). De préférence, l'véhicule dispose d'un moyen d'informer le pilote si une génération potentielle de nuisance est détectée, afin de lui permettre d'ajuster son pilotage de l'avion. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits mais englobe toute va- riante entrant dans le champ de l'invention telle que dé- finie par les revendications. En particulier, l'invention est applicable à l'évaluation de tout type de nuisance et par exemple des pollutions atmosphériques ou marines. En outre, l'invention est applicable à tout type de véhicules comme des trains au voisinage d'un centre ferroviaire, des bateaux au voisinage d'un port, ou des véhicules automobiles terrestres au voisinage d'un noeud routier. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre de manière à évaluer les nuisances de différents types de véhicules en fonctionnement dans une même zone. Par exemple, dans le cas d'un aéroport, il est possible d'évaluer les nuisances des avions mais également des véhicules au- tomobiles utilisés à terre et notamment sur les pistes de l'aéroport. Un calibrage automatique et autonome est envisa- geable. Ainsi pour évaluer un niveau d'impact des nuisances sonores, il est possible d'utiliser la technique qui consiste à générer un bruit opposé pour neutraliser un bruit détecté. L'utilisation de détecteurs au sol est faculta- tive si l'on dispose de modèles de propagation réalisés par ailleurs ou de suffisamment d'informations sur les caractéristiques de la zone géographique (et si ces ca- ractéristiques varient peu ou de manière prévisibles) influant sur la propagation des nuisances. REVENDICATIONS1. Procédé d'évaluation de nuisances environnementales causées par des véhicules (1) en fonctionnement dans une zone géographique prédéterminée (2), chaque vé- hicule comportant des moyens de détermination de paramètres de fonctionnement dudit véhicule, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de : - déterminer des limites des paramètres de fonc- tionnement au-delà desquels le fonctionnement de chaque véhicule est susceptible de causer des nuisances, - collecter des valeurs des paramètres de fonctionnement des véhicules lorsque ceux-ci sont dans la zone considérée, - comparer les valeurs collectées aux limites pour détecter une nuisance. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination des limites est effectuée lors d'une phase préalable comportant les étapes de : - collecte des valeurs des paramètres de fonc- tionnement des véhicules (1) lorsque ceux-ci sont dans la zone considérée (2), - collecte des mesures de détecteurs (4) de nuisances disposés dans la zone, les mesures collectées ayant été réalisées lorsque les véhicules sont dans la zone de manière à permettre un rapprochement des mesures avec les valeurs collectées. 3. Procédé selon la revendication 1, comprenant les étapes de : - enregistrer successivement des données de loca- lisation géographique du véhicule (1), - collecter des mesures de détecteurs (4) de nuisances disposées dans la zone (2), les mesures collectées ayant été réalisées lorsque le véhicule est dans la zone, - rapprocher les valeurs collectées des mesuresen fonction de la localisation du véhicule par rapport aux détecteurs. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel chaque véhicule (1) est pourvu de moyens d'enregistrement répété de données de localisation géographique du véhi- cule et comprend des moyens de rapprochement des données de localisation avec les valeurs collectées. 5. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape préalable de création de : - un modèle de propagation des nuisances à partir de caractéristiques de la zone géographique, -un modèle de générateurs de nuisances à partir de caractéristiques des véhicules, - un algorithme de simulation des modèles destiné à produire des indicateurs de nuisance. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les modèles sont mis à jour périodiquement à partir de données collectées. 7. Procédé selon la revendication 5, comprenant l'étape de prédire des nuisances à partir de prévisions d'évolution du véhicule dans la zone géographique.