Brevet FR3034206A1 — publié le 20160930

PROCEDE DE SUIVI DU COMPORTEMENT D'UN VEHICULE CIRCULANT SUR UN RESEAU ROUTIER L'invention concerne les véhicules terrestres équipés d'un système de navigation par GPS et d'une cartographie embarquée et concerne plus particulièrement un procédé de suivi du comportement d'un véhicule circulant sur un réseau routier. Elle permet notamment de recaler « longitudinalement » la position du véhicule en fonction des données locales rencontrées et notamment des positions des ponts, viaduc, barres de péage et autres infrastructures et/ou équipements routiers sous lesquelles le véhicule est amené à passer et qui sont repérées sur la cartographie utilisée en relation avec le système de navigation et permet ainsi, d'améliorer la précision du positionnement du véhicule. Pour cela, la présente invention offre une solution fiable et à faible coût pour effectuer une surveillance du véhicule dans son environnement, en temps réels, sur un réseau routier. La technologie de localisation par satellites désigné par GPS (Global Positioning System) évolue continuellement depuis 15 ans. Sa performance ne cesse de progresser : amélioration de la sensibilité pour un usage en milieu confiné, amélioration de la précision par exploitation d'un plus grand nombre de satellites, compatibilité avec de multiples constellations (GPS américain, GALILEO européen, GLONASS russe, BEIDOU chinois) pour en accroitre encore la performance. De plus, les récepteurs GPS se sont largement démocratisés et sont de plus en plus présents dans les équipements les plus divers et leur intégration dans les Smartphones en font maintenant un objet du quotidien. 3034206 2 Ne produisant, il y a quelques années, leurs informations qu'une fois par seconde (1 Hz), on voit maintenant apparaître des GPS rapides capables de fournir des informations plusieurs fois par seconde jusqu'à cinq fois par seconde (5 Hz). 5 L'arrivée de tels récepteurs GPS rapides, à faible coût, ouvre la possibilité de détecter des comportements quasi instantanés des véhicules à suivre. Ainsi, les performances de tels récepteurs permettent d'ouvrir leurs applications pour d'autres usages que la seule localisation. Ils peuvent 10 notamment constituer un complément essentiel pour la fiabilité des systèmes de navigation. La présente invention est basée sur l'analyse de l'évolution brusque de certains signaux émis par les satellites, captés par un véhicule porteur d'un récepteur GPS rapide. 15 A cet effet, la présente invention a pour premier objet un procédé de suivi du comportement d'un véhicule porteur d'un récepteur de signaux satellites d'un réseau GPS et circulant sur un réseau routier, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste : - à identifier des satellites présents dans l'environnement du véhicule 20 porteur ; - à mesurer, suivant des acquisitions à une fréquence déterminée d'au moins deux fois par seconde, les amplitudes des signaux des satellites présents à l'aplomb du véhicule porteur ; - à calculer la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites 25 mesurées à chaque acquisition ; - et si la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites chute de plus d'un pourcentage déterminé par rapport à cette même moyenne calculée durant une durée déterminée précédent ladite chute, à en déduire 3034206 3 que le véhicule porteur passe sous une infrastructure routière ou un équipement routier. La présente invention a pour deuxième objet, un véhicule automobile équipé d'un récepteur de signaux satellites, ledit véhicule étant apte à mettre 5 en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple d'application du procédé selon l'invention, donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans 10 lesquels : - la figure 1 illustre un exemple de situation traité par le procédé selon l'invention : un véhicule suivi, lors de son passage sous un pont ; - la figure 2 illustre le procédé de suivi selon l'invention par un graphe représentatif de l'évolution des signaux satellites avec la mise en évidence 15 d'une variation brutale de tous les signaux satellites lors du passage du véhicule suivi, sous le pont ; - la figure 3 illustre la disposition de la constellation GPS des satellites visibles à l'aplomb du véhicule suivi ; - la figure 4 illustre par un tableau de valeurs, la situation des 20 satellites de la constellation et l'amplitude de de leurs signaux, au moment du passage du véhicule suivi, sous le pont; - la figure 5 illustre, en situation réelle, l'effet du masquage des satellites, avant (images du haut) et pendant (images du bas) le passage du véhicule suivi, sous le pont ; et - la figure 6 illustre par un graphe, pour la même situation que celle illustrée à la figure 5, l'évolution des signaux satellites et l'effet du masquage part le pont, de l'ensemble signaux satellites. 3034206 4 On désignera, par la suite, par « signal satellite », le signal émis par un satellite et reçu par le récepteur GPS embarqué dans un véhicule et par « niveau signal satellite » l'amplitude d'un tel signal. On désignera également par « véhicule porteur », un véhicule équipé 5 d'un récepteur GPS dont le comportement est suivi par le procédé selon l'invention. Dans un exemple d'application du procédé selon l'invention, illustré aux figures 1 à 6, on s'intéresse à la détection d'un équipement routier ER, tel qu'un viaduc, une barrière de péage, ... ici un pont, enjambant la voie sur 10 laquelle circule le véhicule porteur VP (Figure 1). Il est ainsi possible d'identifier, à partir de la variation brutale (Figure 2) de l'amplitude de l'ensemble des signaux satellites SATi d'une constellation localisée en aplomb du véhicule porteur VP, le passage du véhicule porteur VP sous le pont ER. 15 La figure 3 illustre un exemple dans lequel le véhicule porteur VP est représenté centré par rapport à la constellation des satellites SATi vus à l'aplomb du récepteur GPS RS du véhicule porteur VP ; le cap SUD véhicule, représenté par une droite en trait interrompu, étant légèrement décalé par rapport au sud géographique. 20 Sur cette figure, on a représenté l'ensemble des satellites visibles SATi d'une constellation, soit treize satellites : G1, G9, G12, G15, G17, G18, G22, G24, G25, G26, G28, S120 et S126. Le tableau de la figure 4 regroupe les valeurs des angles d'azimut et d'élévation, exprimés en degrés, relevés pour les treize satellites G1, G9, 25 G12, G15, G17, G18, G22, G24, G25, G26, G28, S120 et S126 ainsi que leurs niveaux C/NO exprimés en dBHz. Dans l'exemple considéré sur les figures précédentes, le récepteur GPS RS est disposé sensiblement au centre du pavillon du véhicule porteur VP. 3034206 5 On décrit ci-après les principales étapes du procédé de suivi selon l'invention basé sur les hypothèses introduites ci-dessus. Ainsi, pour suivre, à chaque itération, (période d'échantillonnage/d'acquisition de la mesure cinq fois pas seconde pour un 5 capteur GPS de 5 hertz), l'évolution des signaux des satellites SATi situés en aplomb du véhicule porteur VP, le procédé selon l'invention consiste : - à mesurer l'amplitude des signaux satellites reçus par le récepteur GPS RS ; - à calculer la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux 10 satellites mesurées à chaque acquisition ; - à mesurer la variation de l'amplitude de l'ensemble des signaux satellites ; - et si la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites chute de plus d'un pourcentage déterminé (par exemple 15 de 15%) par rapport à cette même moyenne calculée durant une durée déterminée (par exemple 5 secondes) précédant le début de la variation alors le véhicule porteur (VP) est considéré comme passant sous un pont ER. La mesure des signaux satellites ne peut se faire de manière fiable 20 que dans des conditions de roulages stables et régulières (sur voie rapide et autoroute). Le site choisi pour effectuer les mesures a été une portion de l'Autoroute A36 entre la sortie 11 et la sortie 10 dans le sens Mulhouse-Beaune. 25 La portion mesurée couvre une distance de 8 km, l'orientation est relativement stable (180° Sud). L'expérience menée a été effectuée une vitesse de 108,8 km/h soit 30,2 m/s. Les acquisitions GPS étant effectuées avec un intervalle de 200ms, la meilleure précision en distance (précision longitudinale maximale 3034206 6 du véhicule porteur) dans le cas d'un recalage de la position du véhicule porteur VP par rapport au pont de l'infrastructure routière ER a été déterminée à 6m (à 130 km/h, cette distance passe à 7,2 m). Les images illustrées à la figure 5, permettent d'illustrer les scènes 5 réelles de conduite, à gauche du haut vers le bas, et les niveaux des satellites correspondant, à droite du haut vers le bas. On remarque distinctement que durant le passage sous le pont ER, tous les satellites SATi ont leurs signaux altérés par le masquage dû au pont sous lequel passe le véhicule porteur VP. 10 Sur la représentation graphique de la figure 6, représentant les niveaux des signaux satellites mesurés par le récepteur GPS RS, exprimés en dB Hertz en fonction du temps, on remarque distinctement la chute brutale de tous les signaux des satellites masqués par le pont durant une durée d'environ 1 seconde. 15 D'autres applications sont bien entendu envisageables comme par exemple la détection de la somnolence déduite à partir des variations de cap du véhicule porteur surveillé. Bien que la présente invention permette de se passer de caméra ou d'autres capteurs d'environnement tels que Radar, Lidar, ..., le procédé et le 20 système selon l'invention pourront avantageusement venir en complément, voire en redondance, d'autres systèmes ADAS pour par exemple satisfaire à une application de conduite autonome, c'est-à-dire une application dans laquelle le conducteur délègue entièrement la conduite au véhicule lui-même. REVENDICATIONS1. Procédé de suivi du comportement d'un véhicule porteur (VP) d'un récepteur de signaux satellites d'un réseau GPS (RS) et circulant sur un réseau routier, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste : - à identifier des satellites (SATi) présents dans l'environnement du véhicule porteur (VP) ; - à mesurer, suivant des acquisitions à une fréquence déterminée d'au moins deux fois par seconde, les amplitudes des signaux des satellites (SATi) présents à l'aplomb du véhicule porteur (VP) ; - à calculer la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites mesurées à chaque acquisition ; - et si la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites chute de plus d'un pourcentage déterminé par rapport à cette même moyenne calculée durant une durée déterminée précédent ladite chute, à en déduire que le véhicule porteur (VP) passe sous une infrastructure routière ou un équipement routier (ER). 2. Véhicule automobile (VP) équipé d'un récepteur de signaux satellites (RS), ledit véhicule (VP) étant apte à mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1.