Brevet FR3090091A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Production de cartes routières numériques par production participative Domaine technique [0001] La présente invention concerne le domaine de la cartographie routière numérique. Plus précisément, elle concerne des systèmes informatiques et procédés pour actualiser et/ou compléter une carte routière numérique par production participative. Technique antérieure [0002] La navigation terrestre est généralement utilisée pour fournir une indication de la position d'un véhicule routier. Comme celui-ci se déplace généralement sur réseau routier, l'indication de position peut se référer à une carte routière numérique représentative du réseau routier, ce qui permet au conducteur du véhicule de disposer d'une information visuelle très concrète lui permettant de prendre les décisions de changement de direction aux points caractéristiques du réseau routier. [0003] Toutefois, au cours d'une année, la majorité de fournisseurs de cartes routières nu- mériques fournit moins de quatre mises à jour des cartes. Ce n'est pas satisfaisant. [0004] Ainsi, à ce jour, il n'existe pas de méthodes efficaces pour mettre à jour régu- lièrement une carte routière numérique. [0005] La présente invention vise donc à pallier les inconvénients précités. Exposé de l'invention [0006] Pour cela, un premier aspect de l'invention concerne un système informatique pour actualiser et/ou compléter une carte routière numérique par production participative. [0007] Un deuxième aspect de l'invention concerne un procédé pour actualiser et/ou compléter une carte routière numérique par production participative. [0008] Enfin, un troisième aspect de l'invention concerne un programme d'ordinateur avec un code de programme pour exécuter les étapes de procédé des procédés selon le deuxième aspect de l'invention, lorsque le programme d'ordinateur est chargé dans l'ordinateur ou exécuté dans l'ordinateur. [0009] Ainsi, l'invention se rapporte à un système informatique pour actualiser et/ou compléter une carte routière numérique par production participative. Le système informatique comprend : une pluralité de véhicules routiers pour circuler sur un réseau routier au cours d'au moins une session de conduite, chaque véhicule routier comprenant un capteur de position pour mesurer une pluralité de coordonnées géographiques du véhicule routier circulant sur le réseau routier. au moins un serveur de recueil de données pour recevoir les mesures de co- 2 ordonnées géographiques associées à chaque session de conduite, ci-après appelées traces géographiques, au moins un processeur pour : - extraire, pour chaque trace géographique, une courbe de trajectoire passant sensiblement par l'ensemble des mesures de la trace géographique, - détecter les points d'inflexion de chaque courbe de trajectoire, ci-après appelés sommets, - regrouper l'ensemble des sommets en une pluralité de classes de sommets, à partir d'un algorithme de classification non supervisé, - sélectionner le sommet le plus central de chaque classe de sommets, ci-après appelé représentant, - former, à partir de chaque trace géographique, un segment de route entre des représentants qui croisent successivement le parcours de la trace géographique lorsqu'ils sont pris deux à deux, - joindre, à partir d'une superposition des traces géographiques, les segments de route qui croisent successivement le parcours de la superposition des traces géographiques, de sorte à obtenir des portions de routes numériques, et - actualiser et/ou compléter la carte routière numérique à partir des portions de routes numériques. [0010] Selon un premier mode de réalisation, le processeur est en outre configuré pour, avant d'actualiser et/ou compléter la carte routière numérique : calculer, pour chaque segment de route, une fonction de régression à partir des traces géographiques longeant sensiblement le segment de route, et adapter la forme de chaque segment de route à partir de la fonction de régression associée, de sorte que le segment de route épouse la forme de la fonction de régression. [0011] Selon un deuxième mode de réalisation, le processeur est en outre configuré pour, lors du calcul de la fonction de régression calculer, pour chaque segment de route, une mesure de dispersion statistique des traces géographiques, où la mesure de dispersion représente le nombre de voies du segment de route. [0012] Selon un troisième mode de réalisation, le processeur est en outre configuré pour, avant d'actualiser et/ou compléter la carte routière numérique : identifier les segments de routes redondants en fonction d'une distance entre les segments, et supprimer les segments de routes redondants de sorte à ne conserver qu'un 3 segment de route entre deux représentants consécutifs. [0013] L'invention couvre également un procédé pour actualiser et/ou compléter une carte routière numérique par production participative. Le procédé comprend les étapes suivantes : une première étape de fourniture d'une pluralité de véhicules routiers pour circuler sur un réseau routier au cours d'au moins une session de conduite, chaque véhicule routier comprenant un capteur de position pour mesurer une pluralité de coordonnées géographiques du véhicule routier circulant sur le réseau routier, une deuxième étape de fourniture d'au moins un serveur de recueil de données pour recevoir les mesures de coordonnées géographiques associées à chaque session de conduite, ci-après appelées traces géographiques, une première étape d'extraction, pour chaque trace géographique, d'une courbe de trajectoire passant sensiblement par l'ensemble des mesures de la trace géographique, une étape de détection des points d'inflexion de chaque courbe de trajectoire, ci-après appelés sommets, une étape de regroupement de l'ensemble des sommets en une pluralité de classes de sommets, à partir d'un algorithme de classification non supervisé, une étape de sélection du sommet le plus central de chaque classe de sommets, ci-après appelé représentant, une deuxième étape de formation, à partir de chaque trace géographique, d'un segment de route entre des représentants qui croisent successivement le parcours de la trace géographique lorsqu'ils sont pris deux à deux, une étape de jonction, à partir d'une superposition des traces géographiques, des segments de route qui croisent le parcours de la superposition des traces géographiques, et une étape d'actualisation et/ou de complétude de la carte routière numérique à partir des portions de routes numériques. [0014] Selon un premier mode de réalisation, le procédé comprend en outre les étapes suivantes, avant l'étape d'actualisation et/ou de complétude de la carte routière numérique : une première étape de calcul, pour chaque segment de route, d'une fonction de régression à partir des traces géographiques longeant sensiblement le segment de route, et une étape d'adaptation de la forme de chaque segment de route à partir de la fonction de régression associée, de sorte que le segment de route épouse la forme de la fonction de régression. 100151 Selon un deuxième mode de réalisation, le procédé comprend en outre l'étape suivante, lors de la première étape de calcul de la fonction de régression : une deuxième étape de calcul, pour chaque segment de route, d'une mesure de dispersion statistique des traces géographiques, où la mesure de dispersion représente le nombre de voies du segment de route. [0016] Selon un troisième mode de réalisation, le procédé comprend en outre les étapes suivantes, avant l'étape d'actualisation et/ou de complétude de la carte routière numérique : une étape d'identification des segments de routes redondants en fonction d'une distance entre les segments, et une étape de suppression des segments de routes redondants de sorte à ne conserver qu'un segment de route entre deux représentants consécutifs. [0017] L'invention couvre également un programme d'ordinateur avec un code de programme pour exécuter les étapes du procédé selon le deuxième aspect de l'invention lorsque le programme d'ordinateur est chargé dans l'ordinateur ou exécuté dans l'ordinateur. Brève description des figures [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés, donnés à titre illustratif et nullement [0019] [fig.1] La figure 1 représente un système informatique selon l'invention. [0020] r ig.21 La figure 2 représente un procédé selon l'invention. [0021] Pour des raisons dc clarté, les éléments représentés ne sont pas nécessairement re- présentés à la même échelle, les uns par rapport aux autres, sauf mention contraire. Description des modes de réalisation 100221 Le principe général de l'invention est basé sur la généralisation des systèmes de géo- localisation qui sont intégrés dans la majorité des véhicules routiers actuels. L'invention en prend avantage et utilise le grand nombre de signaux recueillis par ces systèmes de géolocalisation pour actualiser et/ou compléter une carte routière numérique par production participative (« crowdsourcing », en anglais). 100231 La figure I illustre un système informatique 100 selon l'invention. Le système in- formatique 100 comprend une pluralité de véhicules routiers 110, au moins un serveur de recueil de données 120 et au moins un processeur 130. En outre, le système informatique 100 est agencé selon une architecture d'informatique dans le nuage (« cloud computing system », en anglais) qui repose sur un réseau de communication 10 de type sans fil. [0024] Dans l'exemple de la figure 1 les véhicules routiers 110 sont prévus pour circuler sur un réseau routier (non représenté) au cours d'au moins une session de conduite. On entend par véhicule routier, tout véhicule doté d'un moteur (généralement à explosion ou électrique) destiné à se mouvoir sur un réseau routier et capable de transporter des personnes ou des charges (par exemple, une voiture ou une motocyclette). [0025] En outre, chaque véhicule routier 1 1 0 comprend un capteur de position 111 pour mesurer une pluralité de coordonnées géographiques du véhicule routier 1 1 0 circulant sur le réseau routier. Dans un exemple, le capteur de position 111 est prévu pour recevoir des signaux d'un système de position par satellites GNSS, tels que le système GPS américain, le système GLONASS russe et/ou le système GALILEO européen. Dans l'invention, les coordonnées géographiques incluent la latitude, la longitude et l'heure d'acquisition. L'invention envisage également l'utilisation de techniques dites « d'augmentation » qui permettent d'améliorer la précision des signaux de géolocalisation reçus. [0026] Dans l'exemple de la figure 1, le serveur de recueil de données 120 est prévu pour recevoir une production participative (« crowdsourcing », en anglais) de mesures de coordonnées géographiques associées à chaque session de conduite, ci-après appelées traces géographiques. Dans l'invention, chaque mesure de coordonnées géographiques est horodatée. [0027] Dans l'exemple de la figure 1, le processeur 130 est prévu pour traiter l'ensemble des traces géographiques afin d'actualiser et/ou compléter la carte routière numérique 200. [0028] D'abord, le processeur 130 est prévu pour extraire, pour chaque trace géographique, une courbe de trajectoire passant par l'ensemble des mesures de la trace géographique. [0029] Puis, le processeur 130 est prévu pour détecter les points d'inflexion de chaque courbe de trajectoire, ci-après appelés sommets (« vertices », en anglais). On rappelle qu'un point d'inflexion est un point où s'opère un changement de concavité d'une courbe plane. Ainsi, dans l'invention, pour une trace géographique donnée, un sommet correspond au lieu où s'opère un changement de direction dans la trajectoire du véhicule routier associée. [0030] Ensuite, le processeur 130 est prévu pour regrouper l'ensemble des sommets en une pluralité de classes de sommets, à partir d'un algorithme de classification non supervisé (« unsupervised machine learning », en anglais). Dans un exemple, l'algorithme de classification non supervisé est basé sur la densité de distribution (« Density-based clustering », en anglais), tel qu'un de ceux choisis parmi : DBSCAN, OPTICS, CLARANS, DENCLUE, CLIQUE ou toute combinaison de ceux-ci. [0031] Dans cet exemple, l'algorithme de classification non supervisé prend en consi- 6 dération les critères de regroupement suivant : la latitude, la longitude et la direction de déplacement du véhicule routier associé au sommet (« hcading » en anglais). On rappelle que la direction de déplacement correspond au vecteur de déplacement du véhicule routier qui est construit à partir des traces géographiques associées. Selon l'invention, la direction de déplacement permet de séparer les deux sens de circulation sur une route donnée. Par exemple, sur une route comprenant deux voies, l'algorithme de classification non supervisé pourra créer deux classes de sommets représentant chacun un sens de circulation sur la route. [0032] Par la suite, le processeur 130 est prévu pour sélectionner le sommet le plus central de chaque classe de sommets, ci-après appelé représentant. Dans un exemple, le représentant de chaque classe est le médoïde de celle-ci. On rappelle qu'en statistiques, le médoïde est l'élément d'une classe pour lequel la dissimilarité moyenne par rapport à tous les éléments de la classe est la plus petite. Ainsi, dans l'invention, un représentant constitue la position la plus probable d'un changement de direction de la trajectoire d'un véhicule routier. De fait, dans l'invention, on souhaite que le représentant soit l'un des éléments de chaque classe et non un vecteur moyen de tous les éléments de la classe, comme peut l'être le centroïde. Ceci permet de s'assurer que le représentant se situe effectivement sur une route. [0033] Puis, le processeur 130 est prévu pour former, à partir de chaque trace géographique, un segment de route entre des représentants qui croisent successivement le parcours de la trace géographique lorsqu'ils sont pris deux à deux. Dans une mise en oeuvre particulière, on forme un segment de route seulement s'il est associé à un nombre de traces géographiques qui est au-delà d'une valeur prédéterminée. Par exemple, si un segment de route est associé à moins de 50 traces géographiques, alors ce segment de route sera supprimé. [0034] Ensuite, le processeur 130 est prévu pour joindre, à partir d'une superposition des traces géographiques, les segments de route qui croisent successivement le parcours de la superposition des traces géographiques, de sorte à obtenir des portions de routes numériques. [0035] Enfin, le processeur 130 est prévu pour actualiser et/ou compléter la carte routière numérique à partir des portions de routes numériques. [0036] Dans une mise en oeuvre particulière, le processeur 130 comprend un module de traitement d'image 131 prévu pour ajouter un calque numérique à la carte routière numérique 200. En pratique, le calque numérique comprend les portions de routes numériques. Dans un exemple, le module de traitement d'image 131 est configuré pour ajouter le calque numérique à la carte routière numérique 200 seulement lorsque le nombre de traces géographiques et/ou le nombre véhicule routier formant la production participative est au-delà d'une valeur prédéterminée pendant une période prédé- 7 terminée. Par exemple, on pourra mettre à jour la carte routière numérique 200 seulement lorsque le nombre de traces géographiques sera au-delà de 70 pendant une période d'un mois d'acquisition de traces géographiques. Toutefois, on peut envisager d'autres valeurs prédéterminées et d'autres périodes prédéterminées. Ainsi, avec l'invention, il est possible de mettre à jour régulièrement une carte routière numérique. [0037] Dans une mise en oeuvre particulière du système 100, avant d'actualiser et/ou compléter la carte routière numérique, le processeur 130 est en outre prévu pour : calculer, pour chaque segment de route, une fonction dc régression à partir des traces géographiques longeant sensiblement le segment de route, et adapter la forme de chaque segment dc route à partir de la fonction de régression associée, de sorte que le segment dc route épouse la forme de la fonction de régression. [0038] Dans un exemple, la fonction de régression est obtenue selon une méthode choisie parmi une régression polynomiale, une régression sur ajustement par splincs, ou toute combinaison de celles-ci. [0039] Dans une variante de la mise en oeuvre particulière, lors du calcul de la fonction de régression, le processeur 130 est en outre prévu pour calculer, pour chaque segment de route, une mesure de dispersion statistique des traces géographiques, où la mesure de dispersion représente le nombre de voies du segment de route. Dans un exemple, la mesure de dispersion statistique est une mesure quelconque parmi une variance, un écart type, un coefficient de variation, une variance à moyenne, une somme de différences, une mesure d'énergie, ou toute combinaison de ceux-ci. Dans une mise en oeuvre particulière, les mesures de dispersion statistique sont incluses dans le calque numérique mentionné ci-dessus. [0040] Dans une autre mise en oeuvre particulière du système informatique 100, on envisage que la jonction entre un premier segment et un second segment est réalisée le long de l'un des premier segment ou second segment, et non seulement au niveau d'une extrémité de segment de route. Pour cela, le processeur 130 est prévu pour discrétiser chaque segment de route en une pluralité de points de route, selon un pas de distance prédéterminé. Ensuite, le processeur 130 est prévu pour joindre deux segments de route lorsqu'un premier point de route d'un premier segment de route croise le parcours d'une superposition de traces géographiques pour rejoindre un second point de route d'un second segment de route. Ainsi, la jonction entre le premier point de route et le deuxième point de route permet d'obtenir une portion de route numérique. [0041] Dans une autre mise en oeuvre particulière du système informatique 100, avant d'actualiser et/ou compléter la carte routière numérique, le processeur 130 est en ouvre prévu pour : identifier les segments de routes redondants en fonction d'une distance entre 8 les segments, et supprimer les segments de routes redondants de sorte à ne conserver qu'un segment de route entre deux représentants consécutifs. [0042] Dans un exemple, la distance entre un premier segment de route et un second segment de route correspond à la plus petite distance entre chaque point de route du premier segment de route et chaque point de route du second segment de route. Bien sûr, d'autres critères de distance peuvent être envisagé comme la distance moyenne entre les premier et second segment de route. Dans l'exemple, le processeur 130 est prévu pour supprimer l'un des segments route lorsque la distance est en deçà d'une distance prédéterminée. [0043] La figure 2 illustre un procédé 300 selon l'invention. Le procédé 300 permet d'actualiser et/ou compléter une carte routière numérique 200 par production participative. [0044] Le procédé comprend tout d'abord en une première étape de fourniture 310 de la pluralité de véhicules routiers 110, comme décrit plus haut. [0045] Puis, le procédé comprend une deuxième étape de fourniture 320 du serveur de recueil de données, comme décrit plus haut. [0046] Ensuite, le procédé comprend une première étape d'extraction 330, pour chaque trace géographique, d'une courbe de trajectoire passant par l'ensemble des mesures de la trace géographique, comme décrit plus haut. [0047] Par la suite, le procédé comprend une étape de détection 340 des points d'inflexion de chaque courbe de trajectoire, ci-après appelés sommets, comme décrit plus haut. [0048] Puis, le procédé comprend une étape de regroupement 350 de l'ensemble des sommets en une pluralité de classes de sommets, à partir d'un algorithme de classification non supervisé, comme décrit plus haut. [0049] Ensuite, le procédé comprend une étape de sélection 360 du sommet le plus central de chaque classe de sommets, ci-après appelé représentant, comme décrit plus haut. [0050] Par la suite, le procédé comprend une deuxième étape de formation 370, à partir de chaque trace géographique, d'un segment de route entre des représentants qui croisent successivement le parcours de la trace géographique lorsqu'ils sont pris deux à deux, comme décrit plus haut. [0051] Puis, le procédé comprend une étape de jonction 380, à partir d'une superposition des traces géographiques, des segments de route qui croisent le parcours de la superposition des traces géographiques, comme décrit plus haut. [0052] Enfin, le procédé comprend une étape d'actualisation et/ou de complétude 390 de la carte routière numérique à partir des portions de routes numériques, comme décrit plus haut. [0053] Dans une mise en oeuvre particulière du procédé 300, avant l'étape d'actualisation et/ 9 ou de complétude de la carte routière numérique, on prévoit, comme décrit plus haut : une première étape de calcul 410, pour chaque segment de route, d'une fonction de régression à partir des traces géographiques longeant sensiblement le segment de route, et une étape d'adaptation 420 de la forme de chaque segment de route à partir de la fonction de régression associée, de sorte que le segment de route épouse la forme de la fonction de régression. [0054] Dans une variante de la mise en oeuvre particulière, lors de la première étape de calcul de la fonction de régression, on prévoit une deuxième étape de calcul 411, pour chaque segment de route, d'une mesure de dispersion statistique des traces géographiques, où la mesure de dispersion représente le nombre de voies du segment de route, comme décrit plus haut. [0055] Dans une autre mise en oeuvre particulière du procédé 300, avant l'étape d'actualisation et/ou de complétude de la carte routière numérique, on prévoit, comme décrit plus haut : une étape d'identification 430 des segments de routes redondants en fonction d'une distance entre les segments, et une étape de suppression 440 des segments de routes redondants de sorte à ne conserver qu'un segment de route entre deux représentants consécutifs. [0056] Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, les différentes étapes du procédé 300 sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateur. Par conséquent, l'invention vise aussi un programme avec un code de programme d'ordinateur fixé sur un support de stockage non transitoire, ce code de programme étant susceptible d'exécuter les étapes de procédé 300 lorsque le programme d'ordinateur est chargé dans l'ordinateur ou exécuté dans l'ordinateur. [0057] La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures. Toutefois, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation présentées. Ainsi, d'autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en oeuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des figures annexées. 10