Brevet FR3062721A1 — publié le 20180810

Procédé de traitement de données dynamiques de géolocalisation pour la protection d'usagers vulnérables par rapport à des véhicules en mouvement [1] L'invention concerne le domaine des procédés de communication et de traitement de données pour renforcer, sur une voie de circulation, la sécurité d'utilisateurs dits vulnérables. [2] Dans ce domaine, il a déjà été proposé des systèmes et procédés pour éviter une collision entre deux véhicules ou entre un véhicule et un utilisateur vulnérable tel qu'un piéton, un cycliste, etc. Certains de ces systèmes utilisent des caméras et/ou des radars embarqués à bord des véhicules, et dont les signaux sont traités pour identifier ces utilisateurs vulnérables et leurs comportements et mettre en oeuvre des procédures d'évitement ou d'arrêt d'urgence. Ces systèmes présentent toutefois certaines insuffisances liées au fait, notamment, qu'ils n'identifient que les utilisateurs vulnérables "en vision directe". [003] Pour pallier cette insuffisance, il a déjà été proposé des systèmes et procédés (voir par exemple le document de brevet US2016/0061625A1) basés sur des calculs effectués par un (ou plusieurs) serveur(s) distant(s). Ces calculs prennent en compte la position, transmise au serveur, des différents usagers (automobilistes, piétons, cyclistes, etc.) d'une voie de circulation (chaussée, rue, route, trottoir, etc.). Le nombre d'usagers à prendre en considération dans ce type de calcul peut être relativement important et le calcul doit être effectué le plus rapidement possible pour que les usagers puissent être alertés suffisamment tôt afin qu'une éventuelle collision puisse être évitée. Dit autrement, les usagers étant associés à des balises mobiles indiquant leur position respective et étant donnée la densité de balises qui peut être considérable dans certaines zones (urbaines notamment), il est très important de pouvoir effectuer un grand nombre de calculs en un temps très court, [4] Un but de l'invention est de fournir un procédé permettant de limiter le temps des calculs par le ou des serveur(s). [5] A cette fin, il est proposé, selon l'invention, un procédé de traitement de données de géolocalisation pour la protection d'usagers vulnérables par rapport à des véhicules en mouvement, ce procédé comprenant - l'accès à au moins un serveur adapté pour être connecté à l'aide de moyens de communication sans-fil à un ensemble E de balises mobiles, 3062721 2 - l'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t, de chacune des balises mobiles de l'ensemble E, - l'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t' = t + At de chacune des balises mobiles de l'ensemble E, 5 - le calcul par le serveur des trajectoires rectilignes (c'est-à-dire selon une approximation rectiligne des trajectoires) de chacune des balises mobiles de l'ensemble E, entre t et t' = t + At. - l'extrapolation par le serveur de chaque trajectoire rectiligne à t" = t + 2At, = t + 3At, tmax = t nmaxAt, où nmax est une valeur 10 prédéfinie, - le calcul par le serveur d'une éventuelle intersection des trajectoires rectilignes calculées et la comparaison, pour chaque balise mobile de l'ensemble E des dates à laquelle cette éventuelle intersection des trajectoires rectilignes se produit, et 15 - si au moins une date d'intersection est la même, ou se trouve dans un même intervalle de temps At prédéfini, pour deux balises mobiles de l'ensemble E et si cette date est antérieure à nmaxAt, le serveur envoie un signal d'alerte aux deux balises mobiles concernées. [6] Ainsi, grâce à l'invention, les calculs de trajectoires sont simples et peuvent 20 être réalisés par des algorithmes rapides à exécuter. Cependant, malgré la simplicité des calculs, la prédiction d'un risque de collision reste fiable car l'actualisation des trajectoires est fréquente (toutes les 100 ms par exemple) relativement à la vitesse de déplacement des vulnérables qui est relativement faible (généralement inférieure ou égale à 5 ou 6 km/h). On notera aussi que le procédé selon l'invention ne fait pas appel 25 à des cartographies. Ceci contribue à alléger les calculs par rapport à nombre de procédés de l'art antérieur. En outre, de ce fait, la fiabilité du procédé selon l'invention n'est aucunement dépendant des mises à jour des cartographies. [7] Dès que les balises sont localisées en au moins trois points, le procédé selon l'invention peut comporter l'extrapolation sur des trajectoires curvilignes (c'est-à-dire 30 selon une approximation curviligne des trajectoires), soit en complément et en combinaison des trajectoires rectilignes calculées comme indiqué ci-dessus, soit en remplacement de celles-ci. Le procédé selon invention comprend alors : [8] soit 3062721 3 - l'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t" = t + 2At de chacune des balises mobiles de l'ensemble E, - le calcul par le serveur de l'angle et du rayon de la trajectoire curviligne, correspondant à leurs positions respectives à t, t' = t + At et t" = t + 5 2At, pour chacune des balises mobiles de l'ensemble E, - l'extrapolation par le serveur, à partir de l'angle et du rayon déterminé pour chaque trajectoire curviligne, de chaque trajectoire curviligne à t" = t + 3At, tmax = t mmaxAt, où mmax est une valeur prédéfinie, 10 - le calcul par le serveur d'une éventuelle intersection des trajectoires calculées, qu'elles soient rectilignes ou curvilignes, et la comparaison, pour chaque balise mobile de l'ensemble E, des dates auxquelles cette éventuelle intersection des trajectoires se produit, et - si au moins une date d'intersection est la même, ou se trouve dans un 15 même intervalle de temps At prédéfini, pour deux balises mobiles de l'ensemble E et si cette date est antérieure à la plus petite des deux dates parmi nmaxAt et mm',At, le serveur envoie un signal d'alerte aux deux balises mobiles concernées ; [009] soit 20 - l'accès à au moins un serveur adapté pour être connecté à l'aide de moyens de communication sans-fil à un ensemble E de balises mobiles ; - l'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t, de chacune des balises mobiles de l'ensemble E, 25 - l'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t' = t + At de chacune des balises mobiles de l'ensemble E, - l'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t" = t + 2At de chacune des balises mobiles de l'ensemble E, - le calcul par le serveur de l'angle et du rayon de la trajectoire curviligne, 30 correspondant à leurs positions respectives à t, t' = t + At et t" = t + 2At, pour chacune des balises mobiles de l'ensemble E, 3062721 4 - l'extrapolation par le serveur, à partir de l'angle et du rayon déterminé pour chaque trajectoire curviligne, de chaque trajectoire curviligne à t" = t + 3At, trn" = t + mAt, où mina, est une valeur prédéfinie, - le calcul par le serveur d'une éventuelle intersection des trajectoires 5 curvilignes calculées et la comparaison, pour chaque balise mobile de l'ensemble E des dates à laquelle cette éventuelle intersection des trajectoires curvilignes se produit, et - si au moins une date d'intersection est la même, ou se trouve dans un même intervalle de temps At prédéfini, pour deux balises mobiles de 10 l'ensemble E et si cette date est antérieure à mmaxzXt, le serveur envoie un signal d'alerte aux deux balises mobiles concernées. [010] Le calcul des trajectoires curvilignes présente un intérêt en raison de l'imprécision de la détermination d'une éventuelle intersection de trajectoires rectilignes, dans le cas où elles sont quasi-parallèles. On limite cependant le processus 15 de calcul des trajectoires aux trajectoires rectilignes (premier ordre) et curvilignes (second ordre), celles d'ordres supérieurs ne présentant pas de précision significativement améliorée dans le calcul de prévision des collisions, et les temps de calculs restent compatibles avec un cadencement optimal de réception des positions des mobiles /1/,. 20 [011] Le procédé selon invention comporte en outre l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes considérées isolément ou en combinaison d'une ou plusieurs autres : - la position de chaque balise mobile de l'ensemble E est déterminée, par chaque balise mobile, par un système de géolocalisation par satellites, 25 avant d'être transmise au serveur, par exemple sous forme de longitude et latitude, et enregistrée par celui-ci ; et - les positions sont traitées par le serveur sous forme de coordonnées cartésiennes résultant de la projection de coordonnées de géolocalisation dans un plan tangent à la sphère terrestre de manière à faciliter les calculs 30 décrits ci-dessus. [012] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit ainsi que sur les dessins annexés. Sur ces dessins : 3062721 5 [13] - la figure 1 représente schématiquement un exemple de système pour la mise en oeuvre du procédé selon invention ; [14] - les figures 2 et 3 représentent schématiquement des exemples de situations dans lesquelles le procédé selon invention peut être avantageusement mis en oeuvre 5 pour éviter une collision entre un piéton et un véhicule automobile ; [15] - la figure 4 représente schématiquement l'organigramme d'un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; [16] - les figures 5 à 8 représentent des diagrammes correspondant à des trajectoires calculées conformément au procédé selon invention. 10 [017] Un exemple de mode de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre des procédés invention selon l'invention est illustré par la figure 1. [18] Selon cet exemple, le dispositif comporte un ensemble E de balises mobiles I et au moins un serveur 2. L'ensemble E de balises mobiles 1 comporte lui-même des balises mobiles 1 liées aux déplacements de véhicules automobiles 3, ainsi que des 15 balises mobiles 1 liées aux déplacements d'usagers vulnérables 4. Les véhicules automobiles 3 peuvent être des voitures, des camions, des camionnettes, des motos, etc. Les usagers vulnérables 4 peuvent être des piétons, des personnes en fauteuil roulant, etc. Les balises mobiles 1 font partie des équipements de véhicules automobiles 3 ou d'un dispositif (par exemple un téléphone portable), éventuellement 20 relié aux équipements d'11-11M (Interface Homme-Machine) d'un véhicule automobile 3 et/ou dont la mobilité est liée à celle d'un occupant d'un véhicule 3, ou d'un usager vulnérable 4. La géolocalisation des balises mobiles 1 est réalisée à l'aide d'un ensemble de satellites 10. [19] Les figures 2 et 3 illustrent deux exemples de situations dans lesquelles il 25 est particulièrement utile de pouvoir prévoir un risque de collision. Dans le cas de la figure 2, un piéton 4 s'apprête à traverser entre deux véhicules en stationnement 5, 6 alors qu'un autre véhicule 3 arrive par sa droite ; le piéton 4 n'est pas dans la ligne de vue du conducteur du véhicule 3 à cause du véhicule 5. Le piéton porte sur lui un téléphone intelligent (« smartphone » selon l'expression anglo-saxonne) qui 30 correspond à une première balise mobile Mr géolocalisable. Une deuxième balise mobile M2 géolocalisable correspond soit à un système de navigation équipant le véhicule 3 en mouvement, soit au téléphone intelligent du conducteur de ce véhicule 3, éventuellement relié aux équipements d'IHM de ce véhicule 3. 3062721 6 [20] La situation illustrée par la figure 3 est tout à fait équivalente à celle de la figure 2. Un piéton 4 s'apprête à traverser une rue alors qu'un véhicule 3 s'apprête à tourner dans cette rue ; le piéton 4 n'est pas dans la ligne de vue du conducteur du véhicule 3 à cause du véhicule 5. Contrairement à la situation illustrée à la figure 2, la 5 trajectoire du véhicule 3 est curviligne. Le piéton 4 porte sur lui un téléphone intelligent qui correspond à une première balise mobile Mr géolocalisable. Une deuxième balise mobile M2 géolocalisable est associée au véhicule 3 en mouvement. [21] Dans ces deux cas, la géolocalisation des balises mobiles Mr et M2 se fait par exemple à l'aide d'un système de positionnement par satellites de type Navstar 10 (aussi appelé GPS) ou Galileo. [22] La géolocalisation de chaque balise M, par le système Navstar peut comporter une certaine incertitude qui peut être liée aux facteurs suivants : [23] A) des décalages d'horloges entre les satellites 10 et les balises 1, ainsi que les incertitudes liées à la position des satellites 10 (par exemple, si les satellites sont 15 relativement alignés les uns par rapport aux autres, ceci nuit à la précision des calculs de positions) ; ces décalages et ces incertitudes peuvent introduire une erreur de l'ordre de 3m sur la position absolue de chaque balise 1, [24] B) des perturbations induites par la traversée de l'ionosphère qui peuvent introduire une erreur de l'ordre de 4m sur la position de chaque balise 1, 20 [025] C) des perturbations liées à la traversée de la troposphère qui peuvent introduire une erreur de l'ordre de 0,7m sur la position de chaque balise 1, [26] D) des réflexions parasites qui peuvent introduire une erreur de l'ordre de 1,4m sur la position de chaque balise 1. [27] Cependant, pour deux balises 1 relativement voisines l'une de l'autre (ce 25 qui est le cas pour les balises pour lesquelles un risque de collision existe) et sur une courte période de temps, les conditions (atmosphériques, météorologiques, etc.) sont semblables. Donc, même si leur position absolue peut être entachée d'erreur, le calcul de leur position relative permet de compenser, voire annuler, ces erreurs. Seule l'erreur liée aux différences d'horloges entre balises 1 d'une part et satellites 10 d'autre part ne 30 peut être compensée. Mais cette erreur introduit une incertitude sur les positions relatives de l'ordre de 0,5m seulement. Si on compare cette distance avec celle parcourue en 0,1s (ordre de grandeur du temps entre deux réceptions de coordonnées 3062721 7 de géolocalisation), on constate que cette erreur reste tout à fait compatible avec la prévision d'un risque de collision. [028] En effet, la distance entre deux positions sur un intervalle de temps de 0,1s : - pour un véhicule automobile circulant à 50km/h sera d'environ 1,4m, 5 - pour un cycliste circulant à 15km/h sera d'environ 0,4m, et - pour un piéton marchant à 6 km/h sera d'environ 0,2m. [29] La figure 4 illustre d'un exemple d'algorithme pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Un ensemble E de balises mobiles Mr, M2, correspondant à des véhicules automobiles ou des usagers vulnérables envoient, à au 10 moins un serveur 2, leurs coordonnées de géolocalisation respectives Cr, C2, ....C, (coordonnées GPS en longitude et latitude) à un temps t (les horloges des balises mobiles Mr, M2, ....M, et de chaque serveur 2 sont synchronisées sur une horloge de référence avec prise en compte du décalage horaire de la zone géographique et de l'heure d'été ou d'hiver) La transmission des coordonnées de géolocalisation des 15 balises mobiles Mr, M2, au(x) serveur(s) 2 est réalisée par exemple via le réseau de communication GSM, avec un pas de temps prédéfini et identique pour toutes les balises mobiles Mi, M2....M1. [30] Le ou les serveurs 2 déterminent, en fonction des coordonnées respectives Cr, C2, des balises mobiles Mr, M2, ....M, l'ensemble E des balises mobiles 1 20 correspondant à celles qui se trouvent dans une même zone géographique dans laquelle un risque de collision existe (avant de faire des calculs des trajectoires, le ou les serveurs 2 font une première sélection afin de ne pas faire de calculs inutiles pour des balises mobiles situées dans des zones géographiquement trop éloignées pour qu'il y ait un risque de collision ). La zone géographique à considérer peut être déterminée en 25 fonction de la densité de balises et/ou de la densité de serveurs. Dans des zones géographiques avec une faible densité de balises, les serveurs peuvent être implantés au niveau des relais de téléphonie mobile par exemple. Dans des zones géographiques avec une forte densité de balises, les serveurs peuvent être implantés plus localement, au niveau d'une rue, d'une place, etc. 30 [031] A l'étape 100, pour chaque balise mobile 1 sélectionnée comme faisant partie d'un ensemble E de balises mobiles 1 situées dans une même zone géographique, le ou les serveurs 2 calculent les coordonnées cartésiennes (x,, y,) de chaque balise 3062721 8 mobile 1 et calculent des trajectoires extrapolées. Ces trajectoires extrapolées peuvent être de deux types : [032] - soit des trajectoires rectilignes calculées par extrapolation à partir de deux positions reçues dans un intervalle de temps, 5 [033] - soit des trajectoires curvilignes calculées par extrapolation à partir de trois positions reçues dans un intervalle de temps. [34] Le calcul des trajectoires rectilignes est illustré par la figure 5. [35] A t = to, le serveur 2 reçoit un premier jeu de coordonnées de géolocalisation pour chacune des balises mobiles MI, M2, M, de l'ensemble E. 10 [036] Par exemple, le serveur 2 reçoit pour les balises M etM2 respectivement les coordonnées (x1,y1) et (x2,y2). [37] A t' = to + At, le serveur 2 reçoit un deuxième jeu de coordonnées de géolocalisation pour chacune des balises mobiles Mr, M2, MI de l'ensemble E. [38] Par exemple, le serveur 2 reçoit pour les balises MI etM2 respectivement les 15 coordonnées (x1 + dx1,y1 + dyi) et (x2 + dx2, y2 + dy2). [39] Le serveur 2 commence alors, pour chacune des balises mobiles MI, M2, MI de l'ensemble E, un calcul de la trajectoire rectiligne par interpolation linéaire entre t et t' et extrapole cette trajectoire en projetant de manière rectiligne les positions de chaque balise mobile »J112, M, à to + 2At, to + 3At, ....to + rimaxAt, avec nffici, 20 une valeur prédéfinie. [40] La valeur de rima, est choisie par rapport aux vitesses respectives associées aux balises mobiles 1 et en fonction de l'intervalle de temps At choisi pour le calcul de deux positions successives. On notera que le choix de rima, permet également de définir les dimensions de la zone géographique à prendre en considération pour le 25 calcul d'un risque de collision. Par exemple, pour At =0,1 s, avec nni',=50, Mobile Vitesse (km/h) Distance (m) avec At =0,1 s Distance (m) avec nmax= 50 Véhicule automobile 50 1,4 70 Cycliste 15 0,4 20 Piéton 6 0,2 10 3062721 9 [041] La valeur de nmax est choisie pour permettre d'anticiper une éventuelle collision, et l'éviter tout en prenant en compte des temps de réaction des conducteurs ou des piétons, ainsi que des distances de freinage et d'arrêt des mobiles associés aux balises mobiles 1. 5 [042] Le serveur 2 calcule ensuite, à l'étape 200, les éventuelles intersections des trajectoires ainsi extrapolées et détermine l'intervalle de temps pendant lequel ces éventuelles intersections sont susceptibles de se produire. [43] Ce calcul peut être analytique ou incrémentiel en calculant le changement de signe simultané (indiquant un croisement des trajectoires) de 10 ((x1)k (x2)k) et ((x1)k+1 (x2)k+1) ((,Y1)x (Y2)x) et ((Y1)k+1 (Y2)k+1) [44] où (xi, yi )k et (x2, y2)k sont respectivement les coordonnées des mobiles A/I,Al2 au temps tk. [45] Si deux trajectoires ont une intersection qui se produit à la même date t, ou 15 du moins dans un même intervalle de temps tk 5_ t t avec k + 1 rin,',, le serveur envoie, à l'étape 300 de l'organigramme représenté à la figure 4, une alerte adaptée aux dispositifs (dispositifs de navigation embarqués, téléphones intelligents, etc.) correspondant aux balises mobiles concernées par cette intersection. [46] Dans l'exemple illustré par la figure 6, on peut voir que le serveur peut 20 anticiper une collision à une date t comprise dans l'intervalle to + 3At REVENDICATIONS1. Procédé de traitement de données dynamiques de géolocalisation pour la protection d'usagers vulnérables (4) par rapport à des véhicules en mouvement (3), ce procédé comprenant - L'accès à au moins un serveur (2) adapté pour être connecté à l'aide de moyens de communication sans-fil à un ensemble (E) de balises mobiles (1), - L'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t, de chacune des balises mobiles (1) de l'ensemble (E), - L'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t' = t + At de chacune des balises mobiles (1) de l'ensemble (E), - Le calcul par le serveur (2) des trajectoires rectilignes de chacune des balises mobiles (1) de l'ensemble (E), entre t et t' = t + At, - L'extrapolation par le serveur (2) de chaque trajectoire rectiligne à t" = t + 2At, t'" = t + 3At, tmax = t nmaxAt, où nma, est une valeur prédéfinie, - Le calcul par le serveur (2) de l'intersection des trajectoires rectilignes calculées et la comparaison, pour chaque balise mobile (1) de l'ensemble (E), des dates auxquelles une intersection des trajectoires rectilignes se produit, - Si au moins une date d'intersection se trouve dans un même intervalle de temps At prédéfini, pour deux balises mobiles (1) de l'ensemble (E) et si cette date est antérieure à nmaxAt, le serveur (2) envoie un signal d'alerte (300) aux deux balises mobiles (1) concernées. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre - L'enregistrement par le serveur (2) de la position respective, à un temps t" = t + 2t de chacune des balises mobiles (1) de l'ensemble (E), - Le calcul par le serveur (2) de l'angle et du rayon de la trajectoire curviligne, correspondant à leurs positions respectives à t, t' = t + At 3062721 13 et t" = t + 2At, pour chacune des balises mobiles (1) de l'ensemble (E), - L'extrapolation par le serveur (2), à partir de l'angle et du rayon déterminé pour chaque trajectoire curviligne, de chaque trajectoire 5 curviligne à t" = t + 3At, tmax = t mAt, où mmax est une valeur prédéfinie, - Le calcul par le serveur (2) de l'intersection des trajectoires calculées, rectilignes ou curvilignes, et la comparaison, pour chaque balise mobile (1) de l'ensemble (E) des dates auxquelles une intersection des 10 trajectoires se produit, - Si au moins une date d'intersection se trouve dans un même intervalle de temps At prédéfini, pour deux balises mobiles (1) de l'ensemble (E) et si cette date est antérieure à la plus petite des deux dates parmi nmaxAt et mmaxAt, le serveur (2) envoie un signal d'alerte (300) aux deux 15 balises mobiles (1) concernées. 3. Procédé de traitement de données dynamiques de géolocalisation pour la protection d'usagers vulnérables (4) par rapport à des véhicules (3) en mouvement, ce procédé comprenant 20 - L'accès à au moins un serveur (2) adapté pour être connecté à l'aide de moyens de communication sans-fil à un ensemble (E) de balises mobiles (1), - L'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t, de chacune des balises mobiles (1) de l'ensemble (E), 25 - L'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t' = t + At de chacune des balises mobiles (1) de l'ensemble (E), - L'enregistrement par le serveur de la position respective, à un temps t" = t + 2At de chacune des balises mobiles (1) de l'ensemble (E), - Le calcul par le serveur (2) de l'angle et du rayon de la trajectoire 30 curviligne, correspondant à leurs positions respectives à t, t' = t + At et t" = t + 2At, pour chacune des balises mobiles (1) de l'ensemble (E), 3062721 14 - L'extrapolation par le serveur (2), à partir de l'angle et du rayon déterminé pour chaque trajectoire curviligne, de chaque trajectoire curviligne à t" = t + 3At, tmax = t mAt, où mm' est une valeur prédéfinie, 5 - Le calcul par le serveur (2) de l'intersection des trajectoires curvilignes calculées et la comparaison, pour chaque balise mobile (1) de l'ensemble (E) des dates auxquelles une intersection des trajectoires curvilignes se produit, - Si au moins une date d'intersection se trouve dans un même intervalle 10 de temps At prédéfini, pour deux balises mobiles (1) de l'ensemble (E) et si cette date est antérieure à mmaxAt, le serveur envoie un signal d'alerte (300) aux deux balises mobiles (1) concernées. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la position de 15 chaque balise mobile (1) de l'ensemble (E) est déterminée, par chaque balise mobile (1), par un système de géolocalisation par satellites (10), avant d'être transmise au serveur (2) et enregistrée par celui-ci. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les positions sont enregistrées par le 20 serveur (2) sous forme de coordonnées cartésiennes résultant de la projection de coordonnées de géolocalisation dans un plan.