WO2007132068A1 - Systeme de detection de vehicule et de communication entre un vehicule et une chaussee, et vehicule adapte - Google Patents

Systeme de detection de vehicule et de communication entre un vehicule et une chaussee, et vehicule adapte Download PDF

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WO2007132068A1
WO2007132068A1 PCT/FR2006/001054 FR2006001054W WO2007132068A1 WO 2007132068 A1 WO2007132068 A1 WO 2007132068A1 FR 2006001054 W FR2006001054 W FR 2006001054W WO 2007132068 A1 WO2007132068 A1 WO 2007132068A1
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WO
WIPO (PCT)
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vehicle
loop
assembly
communication
antenna
Prior art date
Application number
PCT/FR2006/001054
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Stanczyk
Jean-Louis Gutzwiller
Original Assignee
Centre D'etudes Techniques De L'equipement-Cete De L'est
Supelec
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre D'etudes Techniques De L'equipement-Cete De L'est, Supelec filed Critical Centre D'etudes Techniques De L'equipement-Cete De L'est
Priority to PCT/FR2006/001054 priority Critical patent/WO2007132068A1/fr
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3225—Cooperation with the rails or the road
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/042—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using inductive or magnetic detectors

Definitions

  • the present invention relates to a detection and communication system between a vehicle and a roadway on which it moves.
  • a detection and communication system between a vehicle and a roadway on which it moves.
  • Such a system aims on the one hand to detect the presence or passage of vehicles on a certain area of the road, and, if necessary, to deduce first information on certain characteristics of the vehicle and / or its displacement, and other hand also to transmit second information between the vehicle and the road, this second information may include all or part of said first information.
  • the invention applies particularly, but not exclusively to devices for traffic control and improvement of road safety by informing users and preventing traffic violations.
  • vehicle any motorized device capable of moving over a road, such as a car, truck, motorcycle, etc., or for example an aircraft taxiing on its track.
  • the GPS system is known for guiding the driver by means of a GPS module embedded in the vehicle.
  • Traffic information systems are also known from the car radio of the vehicle. In such a system, the driver is informed in real time of the evolution of traffic via written messages or audio transiting via the car radio.
  • WO-94/01847 An improvement to such a system is described in WO-94/01847, which aims, by a particular arrangement of several associated detection loops but having specific individual characteristics, to differentiate the detected vehicles, according to their number of wheels and axles.
  • the system of US-3675195 uses a series combination of a short loop and a long loop, in the direction of circulation of vehicles, The two loops have different electromagnetic characteristics, able to provide different signals when a same vehicle passes successively on the short part and the long part, and vice versa, of the set of loops. This The system thus makes it possible to detect dynamic characteristics of the vehicle, such as the direction of movement, its speed, etc.
  • Still another system aims to detect vehicles of different types, for example to differentiate emergency service vehicles from conventional vehicles, by combining with a single electromagnetic loop a simple detection of a vehicle. on the other hand, operating within a predetermined frequency range, and the detection of special vehicles, arranged to operate the detection circuit, automatically or on command, on another fixed frequency outside said range.
  • detection circuit automatically or on command, on another fixed frequency outside said range.
  • detection circuit automatically or on command, on another fixed frequency outside said range.
  • EP-0199342 discloses a system comprising in a fixed installation a transmission coil and a receiving coil, serving as antennas, of small dimensions, and arranged for example on either side of the vehicle passage zone, and the vehicles are equipped with a transmitting / receiving device connected with a specific antenna in the form of a third coil.
  • the passage of a vehicle between the two fixed coils disturbs the field generated between the transmit and receive coils, which then act in common to detect the vehicle.
  • the transmitting coil cooperates with the vehicle antenna to transmit to the vehicle, during its passage in proximity and at a first frequency, information from the fixed installation.
  • the receiving coil cooperates with the antenna of the vehicle, to transmit to the fixed installation, at another frequency, information from the vehicle.
  • US-5089815 also describes a system for combining the detection of a vehicle and the transmission of information between the vehicle and a fixed installation on the road.
  • This system uses an electromagnetic loop type classic antenna, buried in the roadway.
  • the detection is carried out in a conventional manner, at an operating frequency of the order of 20 to 150Khz.
  • the transmission of information with an antenna equipping the vehicle is carried out under a carrier frequency of 375Khz. But this frequency is in practice unusable.
  • the frequency band that can be used for the transmission of information is of the order of 8Mhz, whereas for the detection the current systems use an operating frequency lower than 10OKhz.
  • the use of an electromagnetic loop of three turns and 2 mx 1.5 m, for example, usable for vehicle detection creates parasitic capacitances between turns that do not allow reliable use at the frequencies necessary for transmission. information between the vehicle and the fixed station.
  • the present invention aims to solve the problems mentioned above and aims to provide a new system for detecting vehicles and exchanging information between a system embedded in a vehicle and a fixed installation, such as remote processing centers and traffic measurement stations.
  • Another object of the invention is to propose a system that can be integrated simply and inexpensively into existing infrastructures.
  • the object of the invention is a detection and communication system for detecting a vehicle on a road surface and providing bidirectional communication between said vehicle and a fixed assembly secured to the roadway, the fixed assembly being suitable for communicating by electromagnetic waves with a set embedded in a vehicle and provided with a bidirectional antenna, the fixed assembly comprising for this purpose at least one electromagnetic loop extending in a plane substantially parallel to the surface of the roadway and adapted to detect a vehicle passing in line with said loop and to provide bidirectional communication with said vehicle.
  • the fixed assembly comprises an electromagnetic detection loop, short in a traffic direction of the vehicles, and a long communication loop constituting a bidirectional communication antenna, the communication loop being connected in series with the control loop. detection and extending in the said direction on a distance greater than the detection loop.
  • the short loop extends in the direction of circulation over a length of the order of a few tens of centimeters, less than 50 cm, for example about 20 cm, whereas the long loop forming a communication antenna extends in this direction over a length of the order of one meter or more, for example about 1.5 m.
  • the detection loop is formed of several turns, for example seven turns, while the communication loop is formed of a single turn. Even more preferentially, all the turns are constituted by a single conductive wire.
  • the set of electromagnetic detection and communication loops thus makes it possible, while being connected to a suitable detection and transmission / reception apparatus, to detect the presence or passage of a vehicle, in a manner similar to the known methods, and simultaneously provide two-way communication between the vehicle and the fixed installation, the long loop then serving as an antenna.
  • the equipment connected to the set of electromagnetic loops operates, essentially using the short multispire loop part, acting in a manner similar to conventional electromagnetic detection loops, at conventional frequencies in the field, between 10 and 100 KHz, which allows in particular to add an independent device for measuring traffic parameters, of a type known per se, and also operating under the aforementioned frequencies.
  • the number of turns of the detection loop is adapted to make detection more or less sensitive.
  • the turns of the detection loop are joined so that this detection loop appears as a short circuit with respect to the frequency used for the communication.
  • the large communication loop only appears as an extension of the connection wires towards the detection loop, the characteristics of which it does not substantially modify.
  • the equipment connected to the set of electromagnetic loops works, essentially using the long single-loop loop portion serving as an electromagnetic communication antenna, at frequencies in a band of a few MHz to a few tens of MHz.
  • the presence of a single driver in this loop avoids interactions that might occur between adjacent drivers at the high frequencies considered.
  • the long loop also ensures a longer communication time when a vehicle passes over this loop in the direction of its length.
  • the electromagnetic communication is essentially established by the magnetic field produced, or the field variations perceived, by each of the conductor portions extending substantially parallel to the direction of circulation. A maximum possible length of this loop would therefore be advantageous only from the point of view of the possible duration of communication, and therefore the amount of information exchanged.
  • this length will be limited, taking into account the amount of information to be transmitted, and therefore the duration of transmission, and also the average speed of traffic of vehicles, to a length of a few meters at most, so as not to cause a prohibitive cost of implementation in the roadway.
  • the width, length and number of turns of the communication antenna are adapted to a radio carrier frequency. For example with a turn of 200 cm by 150 cm the frequency is close to 8 MHz. It will be noted that the self constituted by the set of electromagnetic loops can be made directly in the pavement at the installation site, or prefabricated.
  • the shape of the set of electromagnetic loops can be adapted to the measurement location, both in its transverse dimensions, typically of the order of 200 cm, to adapt for example to the width of the floor, as in its geometric shape, as we will see later.
  • the turns of the detection loop may be more elongated in the width of the channel than that of the communication loop, and thus the detection system is more sensitive to detect the vehicles.
  • the communication antenna may, as already mentioned, be longer in the direction of movement of the vehicle in the lane and thus allow the transmission and reception of larger data files.
  • the general shape of the loops will generally be rectangular, but may also be adapted trapezoidal, parallelogram, etc., depending on the configuration of the roadway location.
  • the system according to the invention comprises a fixed communication device to which is connected all the electromagnetic loops, preferably by a coaxial shielded cable, or a twisted pair, to prevent radiation between the connecting cables.
  • the antenna formed by the communication loop makes it possible to establish a bidirectional dialogue between the vehicles and the infrastructure.
  • the assembly on board the vehicle and the fixed assembly secured to the roadway may furthermore each include:
  • radio unit for modulating and demodulating the signal to and from the associated communication antenna; and a processing unit for operating the software and managing interfacing with external devices.
  • the fixed assembly may further comprise a processing module, such as a microcomputer, for communicating with the associated processing unit or with remote means, and processing the information received from the associated processing unit and the means apart.
  • a processing module such as a microcomputer
  • the antenna disposed in the embedded assembly can also be an electromagnetic loop, but smaller than that of the fixed assembly.
  • This electromagnetic loop disposed in the embedded assembly is optimized so as to obtain the best possible coupling with the communication loop of the fixed assembly, at the frequency used for the transmission of information. It can be constituted by a simple one-turn loop, for example of the loop antenna type, or by a combination of several of these loops in order to increase the adaptation to the on-board electronics and the efficiency of the transmission.
  • the system can be connected to an independent device for measuring the traffic parameters.
  • said independent device will also be connected to the set of electromagnetic loops according to the invention.
  • This arrangement makes it possible to use the known measurement stations intended for the computerized collection of information, of the SIREDO type ("French Computerized Data Collection System") or the like, connected to the detection / communication loops according to the invention, laid or buried on or in the roadway. This can benefit from a large network of stations that measure traffic on most roads.
  • the processing unit of the fixed assembly comprises means for receiving, from the SIREDO-type device, signals or messages information relating to the results of analyzes performed by said device, or vehicle presence detection signals.
  • the fixed communication device will include an adaptation means for connecting in series with the device type SIREDO.
  • the communication device must have a quasi-zero impedance at the detection frequency, for example less than 4 ohms for a SIREDO device. It should also have, at the communication frequency, an impedance adapted to the connecting cable, for example 50 ohms in the case of using a conventional coaxial cable and at a frequency of 8 MHz.
  • the onboard assembly further comprises at least one human-machine interface, such as a screen, capable of displaying messages from the fixed set. These messages may be intended for the driver or passengers, and indicate alerts of immediate danger, arrival on a dangerous point or any other type of information.
  • human-machine interface such as a screen
  • the onboard assembly may also include a machine-machine interface capable of transmitting instructions to at least one device of the vehicle, said instructions being contained in the information transmitted by the fixed assembly. These instructions may be a speed limit that the electronic system of the vehicle interprets so as to automatically adopt a proper pace.
  • the on-board assembly is also capable of transmitting to the fixed set of data relating to the vehicle, this vehicle being able to be a car, a truck or an airplane on a track, for example, or to the user of the vehicle.
  • the antenna of the fixed assembly may comprise two or more electromagnetic loops, each of these loops can be used to establish communication in one direction or in both directions.
  • each of these loops can be used to establish communication in one direction or in both directions.
  • the invention also relates to a vehicle adapted for a system as defined above, characterized in that it comprises an embedded assembly comprising an antenna and a radio unit for modulating and demodulating the signal to and from the antenna, and a processing unit.
  • the antenna is preferably an electromagnetic loop, simple to a turn antenna loop type, or a combination of several of these loops, and can be housed under the vehicle to improve communication with the fixed assembly during the passage of the vehicle to the Plumb with the set of fixed electromagnetic loops in the roadway.
  • the on-board assembly may comprise at least one human-machine interface capable of displaying messages from the fixed set and picked up by the radio unit, and a machine-machine interface capable of transmitting instructions to at least one device of the set. vehicle, said instructions being contained in the information transmitted by the fixed set and picked up by the radio unit.
  • FIG. 1 shows the communication loop and detection located in the roadway.
  • FIG. 2 shows examples of different forms, non-exhaustive that can take the communication loops and detection located in the roadway.
  • FIG. 3a shows a resonant circuit whose inductance is constituted by an antenna adapted for the vehicle.
  • FIG. 3b represents a possible form of said frame antenna implanted on the vehicle.
  • FIG. 4 is a general view of a system according to the invention
  • FIGS. 5 and 6 are curves representing the decay of the magnetic field as a function of the distance around an antenna in the form of an electromagnetic loop for a carrier at 8 Mhz.
  • FIG. 5 is a measurement obtained with the antennas of the on-board or fixed assemblies
  • FIG. 6 is the curve obtained by the theoretical calculation of the magnetic field
  • FIG. 7 is a general schematic view of the implantation on a road surface of the fixed (non-embarked) elements of the system according to the invention
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a combination of the system according to the invention with an independent pre-installed device for measuring the parameters of the conventional traffic;
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the placement of several electromagnetic loops in the roadway.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the elements embedded in a vehicle
  • FIG. 11 is a block diagram of the transmission / reception module according to the invention
  • - Figure 12 is a detailed diagram of a radio unit according to the invention.
  • FIG. 1 shows the self constituting the set of electromagnetic detection / communication loops 1 manufactured with a single conducting wire 10 constituting the short electromagnetic detection loop 1a and the long transmission antenna Ib.
  • Figures 3a, 3b, 3c illustrate the transmission antenna 3 and reception implanted on the vehicle.
  • the latter is inserted into a resonant circuit formed of the antenna which behaves like an inductor and a capacitor, as shown in FIG.
  • the current in the inductor depends on the value of the latter and increases when the inductance decreases (for a given electronic device, for example a generator, impedance 50 ohms).
  • the bandwidth of the circuit also decreases.
  • the optimum consists in choosing the value of the inductance so as to obtain from the resonant circuit a bandwidth equal to the bandwidth occupied by the signal to be transmitted.
  • a particular structure of the mobile antenna makes it possible to increase its efficiency by adapting it to an electronic device whose output impedance is standard (50 ohms for example).
  • Such a structure is represented on the FIG. 3c, which represents an antenna of shape particularly adapted to obtain the best magnetic coupling with the buried loop of the fixed assembly.
  • the particular embodiment of the antenna 3 in the form of several small frames 31 connected in parallel and arranged as illustrated in the figure reduces the inductance of the antenna, while maintaining a total current flow equivalent to a simple loop antenna .
  • this antenna radiates the same magnetic field as a single frame antenna of the same size, while having a much smaller inductance.
  • the choice of the number of small frames makes it possible to choose the desired inductance for the antenna. It should be noted incidentally that this antenna is in itself an improvement to conventional antenna system antennas, which could be used in other applications than that presented here.
  • FIG. 4 shows a vehicle 4 traveling on a road and equipped with an on-board assembly 5 equipped with an antenna 3.
  • This on-board assembly 5 is adapted to enter into electromagnetic communication with a fixed communication device 7 and an independent device 6 via the set of electromagnetic loops 1 integral with the roadway.
  • the communication between the on-board antenna 3 and the antenna formed by the communication loop Ib is bidirectional by magnetic field. Two-way communication allows information to be sent to the road users as well as data from the vehicle.
  • the information sent to users is intended to improve road safety by better informing drivers. It is therefore data concerning the traffic conditions (work, traffic jams, accidents, ice, fog %) but also data relating to the infrastructure (dangerous slope, dangerous bend, height limit, parking area, service station, tunnel, load limit, thaw barrier ...) or immediate danger relating to the vehicle in front (type, speed, time before meeting the previous vehicle).
  • the vehicle transmits information relating to it to the data collection system.
  • This data may be gray card information to identify the vehicle: registration number, the legal weight of the vehicle, the length of the vehicle, the speed of the vehicle, the length of time the vehicle has already driven, its maximum authorized speed, course information especially for trucks (place of departure and arrival, total weight, nature of the load, alarm clock tachograph, ). This can aim to limit the infringements of the highway code by a very frequent control on the main roads.
  • the fixed communication device 7 is grafted to an independent device 6 for measuring the existing traffic parameters.
  • a traffic measurement device is for example the SIREDO system in France using electromagnetic loops solely for detecting vehicles.
  • the new loop constituting the invention is compatible SIREDO or any other counting system and can be put in place of electromagnetic loops currently used.
  • These loops are constituted by an insulated electrical conductor, placed on or embedded in the road surface and arranged to form for example a rectangle of 1.5 m by 2 m. Any other form of loop can be used as a communication antenna.
  • the SIREDO system operates on the principle of two oscillators at a few tens of kHz. One is insensitive to the passage of a vehicle. The other is associated with the short electromagnetic loop whose inductance is changed during the passage of a vehicle. This variation of the inductance causes a variation of the oscillation frequency which is detected by the system.
  • This principle is used not only for the counting of vehicles but also for the regulation of road traffic and in particular the control and control of traffic lights as well as the access control in protected areas.
  • the invention is particularly remarkable in that it uses these new electromagnetic loops as communication and detection antennas.
  • this new loop Ib for a frequency for example of the order of 8Mhz generates a magnetic field which has very interesting characteristics: it has been observed, as seen in Figure 5, that the magnetic field decreases very rapidly when 'we are moving away from the loop. These observations could be confirmed by simulations illustrated in figure 6. These properties make it possible to limit the problems of crosstalk between loops neighbors. This is why the transmitting / receiving antenna placed in the vehicle is, for example, a loop antenna type.
  • FIG. 7 illustrates an example of the fixed assembly according to the invention, located in the roadway or in any other place where the vehicles circulate.
  • This example comprises two loops 8a, 8b, one for each lane. Each loop communicates with vehicles traveling on its track.
  • the electromagnetic loops 8a and 8b of any shape, for example rectangular, are connected to the independent device 6 for measuring the traffic parameters and to the fixed communication device 7.
  • FIG. 8 illustrates an embodiment of the system according to the invention in which an electromagnetic detection communication loop 1 is arranged in series with the fixed communication device 7 and the device 6 for measuring the traffic parameters.
  • the measuring device 6 can for example be used for counting vehicles.
  • the electromagnetic loop 1 makes it possible to determine the presence of a vehicle and serves as a transmitting and receiving antenna for the fixed communication device 7.
  • the fixed data transmission and reception device 7 comprises a transmission / reception module 14, as can be seen in more detail in FIG. 12, and an isolation device 15.
  • This isolation device has in order to isolate the transmission / reception application carried out by the module 14 of the application for measuring the traffic carried out by the device 6. To do this, it can for example use a transformer adapted to the operating frequencies and / or a filter for separating the operation of the two systems, the measuring device 6 operating at a frequency of the order of a few tens of kHz and the transmission of data of the order of a few MHz.
  • the fixed assembly may comprise, as shown in Figure 9 for example, four electromagnetic loops, two (16al and 16a2) located on the fast track and two (16bl and 16b2) on the slow track. For each pair, it is possible to use one or both loops to communicate with the vehicle.
  • the assembly 5 embedded inside the vehicle 4 comprises an antenna 3, for example a frame type electromagnetic loop capturing the useful component of the field magnetic and positioned in the vehicle or under the vehicle so as to maximize the captured field.
  • an antenna 3 for example a frame type electromagnetic loop capturing the useful component of the field magnetic and positioned in the vehicle or under the vehicle so as to maximize the captured field.
  • This antenna 3 is intended to achieve a magnetic coupling with the loop located under the roadway.
  • the antenna 3 is a rectangular frame whose parameters are determined so that at the communication frequency, it behaves like an inductor.
  • the dimensions of the embedded frame are of the order of 20 cm by 20 cm. It consists of one or more turns of wire.
  • An adaptation quadrupole makes it possible to optimize the coupling with the 50 ohm impedance electronic circuit to which the antenna is connected.
  • the vehicle If a vehicle passes on the loop, the vehicle recognizes this signal and responds to it.
  • the two sets then establish a bidirectional communication which is maintained as long as the quality of communication remains sufficient, that is to say as long as the vehicle is close to the loop.
  • another mode of operation can also be used: the electromagnetic loop emits a signal intended to be recognized by the vehicle only if the SIREDO detection system has actually detected the presence of a vehicle .
  • the bidirectional communication is then established, and is maintained as indicated above.
  • the onboard assembly 5 also includes an interface 19 which may be a dedicated human-machine interface allowing a user to enter information, to introduce a smart card, to communicate by means of a microwave card or to communicate by infra red.
  • This interface can also be an electronic computer of the vehicle able to receive instructions.
  • FIG. 11 is a schematic representation of the constituent elements of the modules 7 and 18. The dashed elements are only available in the fixed communication device 7 of the fixed assembly. To simplify the representation, the isolation device 15 is not shown, this device 15 can be integrated into a radio unit of the fixed assembly.
  • the electronics associated with the antennas 1 and 3 consists of a radio interface 20 which provides the analog part of the transmission / reception.
  • the signal is transmitted at a frequency of choice for example in the frequency band 7.4 to 8.8 MHz.
  • the frequencies used make it possible to obtain a stable signal with a good signal-to-noise ratio.
  • the modulation performed may be a conventional modulation, for example a two-state amplitude modulation MDA2 or a 2-state phase shift modulation MDP2, or a modulation with more than two states, such as QAM64.
  • the radio unit communicates directly with a processor unit 21 ensuring the operation of the software and various interfaces with external devices.
  • the microcontroller management software present in the processor unit consists of two network layers and an application layer.
  • the network layers provide a frame link with error recovery. They also provide a presence check of the link, which makes it possible to detect the presence of a vehicle equipped with the system.
  • the application layer provides the message transmission service and the priority message management, as well as all the aforementioned application services as the measurement of the inter-vehicular time.
  • the connection between the radio unit and the processor unit makes it possible to transmit control signals from the radio transmitter and receiver and information signals.
  • the processor unit 21 is also connected to an interface 22, such as the interface 19 when it is about the on-board assembly, or a microcomputer of control by adapted connection when it is about the fixed set.
  • This microcomputer allows a modem or other connection (ethernet, internet, ...) with remote systems, in particular for downloading messages to vehicles traveling on the tracks.
  • This link also makes it possible to trace information such as the appearance of a plug, to a remote central server or to electromagnetic loops located upstream.
  • the exchanged signals are logic signals for vehicle detection and a bidirectional serial communication signal by asynchronous serial link to the RS232 standard, or other, from the measuring station.

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Abstract

Le système permet de détecter un véhicule sur une chaussée et d'assurer une communication bidirectionnelle entre le véhicule (4) et un ensemble fixe solidaire de la chaussée, l'ensemble fixe (1, 6, 7) étant apte à communiquer par ondes électromagnétiques avec un ensemble embarqué (3, 5) dans le véhicule et pourvu d'une antenne bidirectionnelle (3), l'ensemble fixe comportant à cet effet une boucle électromagnétique de détection (la), courte dans une direction de circulation des véhicules, et une boucle longue de communication (1b) constituant une antenne de communication bidirectionnelle, la boucle de communication (1b) étant connectée en série avec la boucle de détection (la) et s 'étendant selon la dite direction sur une distance plus grande que la boucle de détection.

Description

SYSTEME DE DETECTION DE VEHICULE ET DE COMMUNICATION ENTRE UN VEHICULE ET UNE CHAUSSEE , ET VEHICULE ADAPTE
La présente invention concerne un système de détection et de communication entre un véhicule et une chaussée sur laquelle il se déplace. Un tel système vise d'une part à détecter la présence ou le passage de véhicules sur une certaine zone de la chaussée, et, le cas échéant, en déduire des premières informations sur certaines caractéristiques du véhicule et/ ou de son déplacement, et d'autres part à transmettre également des secondes informations entre le véhicule et la chaussée, ces secondes informations pouvant notamment inclure tout ou partie des dites premières informations.
L'invention s'applique particulièrement, mais non exclusivement à des dispositifs de contrôle de trafic et d'amélioration de la sécurité routière par information des usagers et prévention des infractions au code de la route.
Par véhicule on entend tout engin motorisé capable de se déplacer au- dessus d'une chaussée, tels que voiture, camion, motocycles, etc., ou encore par exemple un avion en roulage sur sa piste . Dans les systèmes de communication actuels, on connaît par exemple le système GPS permettant de guider le conducteur au moyen d'un module GPS embarqué dans le véhicule. On connaît également des systèmes d'informations sur le trafic via l'autoradio du véhicule. Dans un tel système, le conducteur est informé en temps réel de l'évolution du trafic via des messages écrits ou audio transitant via l'autoradio. Ces systèmes de l'art antérieur restent onéreux, surtout lorsqu'il n'est pas requis ou souhaité de transmettre des informations en permanence.
Dans les systèmes de détection de véhicule, on connaît déjà depuis longtemps l'utilisation de boucles électromagnétiques disposées à proximité de la surface de la chaussée et agencées pour détecter la présence et le passage d'un véhicule à l'aplomb de la boucle enterrée.
Un perfectionnement à un tel système est décrit dans WO-94/01847, qui vise, par un agencement particulier de plusieurs boucles de détection associées mais ayant des caractéristiques individuelles propres, à différencier les véhicules détectés, en fonction de leur nombre de roues et d'essieux. Le système de US- 3675195 utilise une combinaison en série d'une boucle courte et d'une boucle longue, dans la direction de circulation des véhicules, Les deux boucles présentent des caractéristiques électromagnétiques différentes, aptes à fournir des signaux différents lorsqu'un même véhicule passe successivement sur la partie courte et la partie longue, et inversement, de l'ensemble de boucles. Ce système permet ainsi de détecter des caractéristiques dynamiques du véhicule, telles que le sens de circulation, sa vitesse, etc. Un autre système encore, décrit dans US-4661799, vise à détecter des véhicules de différents types, par exemple pour différencier des véhicules de service d'urgence par rapport aux véhicules classiques, en combinant avec une seule boucle électromagnétique une détection simple d'une part, en fonctionnant dans une gamme de fréquence prédéterminée, et la détection des véhicules spéciaux, aménagés afin de faire fonctionner le circuit de détection, automatiquement ou sur commande, sur une autre fréquence fixe en dehors de la dite gamme. Par ailleurs on connaît aussi des systèmes destinés à assurer de manière combinée la détection de véhicule et la communication d'informations entre le véhicule et la chaussée ou inversement. EP-0199342 décrit un système comportant en installation fixe une bobine d'émission et une bobine de réception, servant d'antennes, de petites dimensions, et disposées par exemple de part et d'autre de la zone de passage des véhicules, et les véhicules sont équipés d'un dispositif d'émission/réception connecté avec une antenne spécifique sous forme d'une troisième bobine. Le passage d'un véhicule entre les deux bobines fixes perturbe le champ généré entre les bobines d'émission et de réception, qui agissent alors en commun pour détecter le véhicule. Par ailleurs, la bobine d'émission coopère avec l'antenne du véhicule pour transmettre au véhicule, lors de son passage à proximité et à une première fréquence, des informations provenant de l'installation fixe. Inversement, la bobine de réception coopère avec l'antenne du véhicule, pour transmettre à l'installation fixe, à une autre fréquence, des informations provenant du véhicule. L'utilisation de deux fréquences différentes vise à permettre une transmission d'informations bidirectionnelle simultanée entre le véhicule et l'installation fixe. Un inconvénient d'un tel système est notamment que, du fait des petites dimensions des bobines fixes, le champ d'action reste limité limitant le débit et le volume d'informations pouvant être transmises lors du passage sans arrêt du véhicule. Egalement, la nécessité de travailler à des fréquences relativement basses, de l'ordre de 10 à 100KHz, nécessaires pour assurer la fonction de détection, induit une limitation du débit d'informations qui peuvent être transmises entre le véhicule et l'installation fixe. L'utilisation de bobines telles que décrites pose aussi des problèmes d'implantation, car elle nécessite de les placer sur un portique ou équipement similaire fixé sur la chaussée.
US-5089815 décrit aussi un système visant à combiner la détection d'un véhicule et la transmission d'informations entre le véhicule et une installation fixe sur la route. Ce système utilise une boucle électromagnétique de type classique servant d'antenne, enterrée dans la chaussée. La détection est effectuée de manière classique, à une fréquence de fonctionnement de l'ordre de 20 à 150Khz. La transmission d'information avec une antenne équipant le véhicule est effectuée sous une fréquence porteuse de 375Khz. Mais cette fréquence est dans la pratique inutilisable .
La bande de fréquence pouvant être utilisée pour la transmission d'information est de l'ordre de 8Mhz, alors que pour la détection les systèmes actuels utilisent une fréquence de fonctionnement inférieure à lOOKhz. Il y a donc un problème d'incompatibilité de telles fréquences aussi différentes avec l'utilisation d'une même antenne intégrée dans la chaussée pour assurer les deux fonctions souhaitées. En particulier, l'utilisation d'une boucle électromagnétique de trois spires et de 2 m x 1,5 m par exemple, utilisable pour la détection de véhicule, crée des capacités parasites entre spires ne permettant pas une utilisation fiable aux fréquences nécessaires pour la transmission d'information entre le véhicule et la station fixe.
La présente invention a pour but de résoudre les problèmes évoqués précédemment et vise à fournir un nouveau système de détection de véhicules et d'échange d'informations entre un système embarqué dans un véhicule et une installation fixe, telle que des centres de traitement distants et des stations de mesure du trafic.
Un autre but de l'invention est de proposer un système pouvant s'intégrer simplement et à moindre frais dans les infrastructures existantes.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un système de détection et de communication pour détecter un véhicule sur une chaussée et assurer une communication bidirectionnelle entre ledit véhicule et un ensemble fixe solidaire de la chaussée, l'ensemble fixe étant apte à communiquer par ondes électromagnétiques avec un ensemble embarqué dans un véhicule et pourvu d'une antenne bidirectionnelle, l'ensemble fixe comportant à cet effet au moins une boucle électromagnétique s'étendant dans un plan sensiblement parallèle à la surface de la chaussée et adaptée pour détecter un véhicule passant à l'aplomb de la dite boucle et pour assurer une communication bidirectionnelle avec ledit véhicule .
Selon l'invention, l'ensemble fixe comprend une boucle électromagnétique de détection, courte dans une direction de circulation des véhicules, et une boucle longue de communication constituant une antenne de communication bidirectionnelle, la boucle de communication étant connectée en série avec la boucle de détection et s'étendant selon la dite direction sur une distance supérieure à la boucle de détection. La boucle courte s'étend dans la direction de circulation sur une longueur de l'ordre de quelques dizaines de centimètres, inférieure à 50 cm, par exemple environ 20 cm, alors que la boucle longue formant antenne de communication s'étend selon cette direction sur une longueur de l'ordre de un mètre ou plus, par exemple environ 1,5 m.
Selon une disposition préférentielle, la boucle de détection est formée de plusieurs spires, par exemple sept spires, alors que la boucle de communication est formée d'une seule spire. Encore préférentiellement, toutes les spires sont constituées par un fil conducteur unique. L'ensemble des boucles électromagnétiques de détection et de communication permet donc, en étant connecté sur un appareillage de détection et d'émission/réception adéquat, de détecter la présence ou le passage d'un véhicule, de manière similaire aux méthodes connues, et d'assurer simultanément une communication bidirectionnelle entre le véhicule et l'installation fixe, la boucle longue servant alors d'antenne.
Pour la détection, l'appareillage connecté sur l'ensemble de boucles électromagnétiques travaille, en utilisant essentiellement la partie de boucle multispires courte, agissant de manière similaire aux boucles de détection électromagnétiques classiques, aux fréquences conventionnelles en la matière, comprises entre 10 et 100 KHz, ce qui permet notamment de lui adjoindre un dispositif indépendant de mesure de paramètres du trafic, de type connu en soi, et fonctionnant aussi sous les fréquences pré-mentionnées. Le nombre de spires de la boucle de détection est adapté pour rendre la détection plus ou moins sensible. Les spires de la boucle de détection sont jointives de sorte que cette boucle de détection apparaisse comme un court-circuit vis à vis de la fréquence utilisée pour la communication. Inversement, la grande boucle de communication n'apparaît, pour les basses fréquences, que comme un prolongement des fils de liaison vers la boucle de détection, dont elle ne modifie pas sensiblement les caractéristiques. Pour la communication bidirectionnelle, l'appareillage connecté sur l'ensemble de boucles électromagnétiques travaille, en utilisant essentiellement la partie de boucle monospire longue servant d'antenne de communication électromagnétique, à des fréquences dans une bande de quelques MHz à quelques dizaines de MHz. La présence d'un seul conducteur dans cette boucle évite les interactions qui pourraient se produirent entre des conducteurs adjacents aux fréquences élevées considérées. La boucle longue permet de plus d'assurer une durée de communication plus longue lorsque un véhicule passe au dessus de cette boucle selon la direction de sa longueur. En fait, aux fréquences considérées, la communication électromagnétique s'établit essentiellement par le champ magnétique produit, ou les variations de champ perçues, par chacune des portions de conducteur s'étendant sensiblement parallèlement à la direction de circulation. Une longueur la plus grande possible de cette boucle serait donc avantageuse du seul point de vue de la durée possible de communication, et donc de la quantité d'informations échangées. D'un point de vue pratique, on limitera toutefois cette longueur, en tenant compte de la quantité des informations à transmettre, et donc de la durée de transmission, et aussi de la vitesse moyenne de circulation des véhicules, à une longueur de quelques mètres au plus, pour ne pas entraîner un coût prohibitif de mise en place dans la chaussée.
La largeur, la longueur et le nombre de spires de l'antenne de communication sont adaptés à une fréquence de porteuse radio. Par exemple avec une spire de 200 cm sur 150 cm la fréquence est voisine de 8 MHz. On notera que la self constituée par l'ensemble de boucles électromagnétiques peut être réalisée directement dans la chaussée sur le site d'installation, ou préfabriquée.
La forme de l'ensemble de boucles électromagnétiques pourra être adaptée à l'endroit de mesure, tant dans ses dimensions transversales, typiquement de l'ordre de 200 cm, pour l'adapter par exemple à la largeur de la chaussée, que dans sa forme géométrique, comme on le verra par la suite .
Par exemple les spires de la boucle de détection peuvent être plus allongées dans la largeur de la voie que celle de la boucle de communication, et ainsi le système de détection est plus sensible pour détecter les véhicules. L'antenne de communication pourra, comme cela a déjà été évoqué, être plus longue dans le sens de déplacement du véhicule dans la voie et ainsi permettre l'émission et la réception de fichiers de données plus importants. La forme générale des boucles sera généralement rectangulaire, mais pourra aussi être adaptée en forme de trapèze, parallélogramme, etc, en fonction de la configuration de la chaussée au lieu d'implantation.
Le système selon l'invention comporte un dispositif fixe de communication auquel est relié l'ensemble des boucles électromagnétiques, de préférence par un câble blindé coaxial, ou une paire torsadée, permettant d'éviter le rayonnement entre les câbles de liaison. Ainsi, l'antenne formée par la boucle de communication permet d'établir un dialogue bidirectionnel entre les véhicules et l'infrastructure. Ainsi les fonctions suivantes notamment peuvent être élaborées :
- gestion du temps inter-véhiculaire, - alerte d'accidents/incidents en amont,
- gestion sécurisée des cartes grises,
- information routière,
- péage en marche.
Avantageusement, l'ensemble embarqué dans le véhicule et l'ensemble fixe solidaire de la chaussée peuvent comprendre en outre chacun :
- une unité radio pour moduler et démoduler le signal en direction et en provenance de l'antenne de communication associée, et - une unité de traitement pour assurer le fonctionnement logiciel et gérer l'interfaçage avec des dispositifs externes.
L'ensemble fixe peut en outre comprendre un module de traitement, tel qu'un micro ordinateur, pour communiquer avec l'unité de traitement associée ou avec des moyens distants, et traiter les informations reçues depuis l'unité de traitement associée et les moyens distants.
Par ailleurs, l'antenne disposée dans l'ensemble embarqué peut également être une boucle électromagnétique, mais de plus petite taille que celle de l'ensemble fixe.
Cette boucle électromagnétique disposée dans l'ensemble embarqué est optimisée de manière à obtenir le meilleur couplage possible avec la boucle de communication de l'ensemble fixe, à la fréquence utilisée pour la transmission des informations. Elle peut être constituée par une boucle simple à une spire, par exemple du type antenne cadre, ou par une association de plusieurs de ces boucles afin d'augmenter l'adaptation à l'électronique embarquée et l'efficacité de la transmission.
Selon une disposition avantageuse, le système peut être raccordé à un dispositif indépendant de mesure des paramètres du trafic. Pour cela, ledit dispositif indépendant sera aussi connecté sur l'ensemble de boucles électromagnétiques selon l'invention. Cette disposition permet d'utiliser les stations de mesures connues destinées à la collecte informatisée d'informations, de type SIREDO (« Système Informatisé de Recueil de Données » français) ou similaires, connectées sur les boucles de détection/ communication selon l'invention, posées ou enterrées sur ou dans la chaussée. On peut ainsi bénéficier d'un réseau important de stations qui mesurent les trafics sur la plupart des voies de circulation.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'unité de traitement de l'ensemble fixe comprend des moyens pour recevoir, en provenance du dispositif de type SIREDO, des signaux ou des messages informatifs relatifs à des résultats d'analyses effectuées par ledit dispositif, ou des signaux de détection de présence de véhicules.
Par ailleurs, pour utiliser le système de boucles électromagnétiques selon l'invention avec un dispositif indépendant de type SIREDO, le dispositif fixe de communication comprendra un moyen d'adaptation permettant de le brancher en série avec le dispositif de type SIREDO. Le dispositif de communication devra présenter une impédance quasi nulle à la fréquence de détection, par exemple inférieure à 4 ohms pour un dispositif SIREDO. Il devra aussi présenter, à la fréquence de communication, une impédance adaptée au câble de liaison, par exemple 50 ohms dans le cas d'utilisation d'un câble coaxial classique et à une fréquence de 8 MHz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble embarqué comprend en outre au moins une interface homme-machine, tel qu'un écran, apte à afficher des messages en provenance de l'ensemble fixe. Ces messages peuvent être à destination du conducteur ou des passagers, et indiquer des alertes de danger immédiat, d'arrivée sur un point dangereux ou tout autre type d'information.
L'ensemble embarqué peut aussi comprendre une interface machine- machine apte à transmettre des consignes à au moins un dispositif du véhicule, les dites consignes étant contenues dans les informations transmises par l'ensemble fixe. Ces consignes peuvent être une vitesse limite que le système électronique du véhicule interprète de façon à adopter automatiquement une allure adéquate.
L'ensemble embarqué est aussi capable de transmettre vers l'ensemble fixe des données relatives au véhicule, ce véhicule pouvant être une voiture, un poids lourd ou un avion sur une piste par exemple, ou à l'utilisateur du véhicule.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'antenne de l'ensemble fixe peut comporter deux boucles électromagnétiques ou plus, chacune de ces boucles pouvant être utilisée pour établir une communication dans un seul sens ou dans les deux sens. Par exemple, on pourra disposer deux boucles distantes l'une de l'autre dans la direction de circulation, par exemple espacées de 100 mètres, pour laisser du temps à un calculateur de traiter l'information échangée lors du passage sur la première boucle, et fournir un résultat lors du passage sur la deuxième boucle.
L'invention a aussi pour objet un véhicule adapté pour un système tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble embarqué comprenant une antenne et une unité radio pour moduler et démoduler le signal en direction et en provenance de l'antenne, et une unité de traitement. L'antenne est préférentiellement une boucle électromagnétique, simple à une spire du type antenne cadre, ou une association de plusieurs de ces boucles, et peut être logée sous le véhicule pour améliorer la communication avec l'ensemble fixe lors du passage du véhicule à l'aplomb de l'ensemble de boucles électromagnétiques fixes dans la chaussée.
L'ensemble embarqué pourra comprendre au moins une interface homme-machine apte à afficher des messages en provenance de l'ensemble fixe et captés par l'unité radio, et une interface machine-machine apte à transmettre des consignes à au moins un dispositif du véhicule, les dites consignes étant contenues dans les informations transmises par l'ensemble fixe et captées par l'unité radio.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de mise en œuvre de l'invention et de ses variantes,
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1 présente la boucle de communication et de détection implantée dans la chaussée.
- La figure 2 montre des exemples de formes différentes, non exhaustives que peuvent prendre les boucles de communication et de détection implantées dans la chaussée.
- La figure 3a représente un circuit résonnant dont l'inductance est constituée par une antenne adaptée pour le véhicule.
- La figure 3b représente une forme possible de la dite antenne cadre implantée sur le véhicule.
- La figure 3c représente une autre forme d'une antenne cadre améliorée .
- La figure 4 est une vue générale d'un système selon l'invention ; - Les figures 5 et 6 sont des courbes représentant la décroissance du champ magnétique en fonction de la distance autour d'une antenne en forme de boucle électromagnétique pour une porteuse à 8 Mhz. La figure 5 est une mesure obtenue avec les antennes des ensembles embarqués ou fixes, la figure 6 est la courbe obtenue par le calcul théorique du champ magnétique ; - La figure 7 est une vue schématique générale de l'implantation sur une chaussée des éléments fixes (non embarqués) du système selon l'invention ; - la figure 8 est un schéma illustrant une combinaison du système selon l'invention avec un dispositif indépendant pré-installé de mesure des paramètres du trafic conventionnel ;
- la figure 9 est un schéma illustrant la mise en place de plusieurs boucles électromagnétiques dans la chaussée ;
- la figure 10 est un schéma illustrant les éléments embarqués dans un véhicule ; la figure 11 est un schéma synoptique du module émission/ réception selon l'invention ; - la figure 12 est un schéma détaillé d'une unité radio selon l'invention.
Sur la figure 1 on voit la self constituant l'ensemble de boucles électromagnétiques de détection /communication 1 fabriquée avec un seul fil conducteur 10 composant la boucle électromagnétique courte de détection la et l'antenne longue de transmission Ib.
Sur la figure 2 on voit 3 formes différentes de self. La première 2a permet d'élargir la zone de détection des véhicules. Sur la seconde 2b on voit une antenne plus allongée dans le sens de circulation qui permet de communiquer des messages plus longs. Enfin en 2c on montre que la self peut prendre n'importe quelle forme sans perdre ses caractéristiques de communication et de détection.
Les figures 3a, 3b, 3c illustrent l'antenne 3 de transmission et réception implantés sur le véhicule.
En effet, afin d'obtenir une efficacité maximale de l'antenne mobile, cette dernière est insérée dans un circuit résonnant formé de l'antenne qui se comporte comme une inductance et d'un condensateur, comme on le voit figure
3a. Dans un tel circuit, le courant dans l'inductance dépend de la valeur de cette dernière et augmente lorsque l'inductance diminue (pour un dispositif électronique donné, par exemple un générateur, d'impédance 50 ohms). Simultanément, la bande passante du circuit diminue également. L'optimum consiste à choisir la valeur de l'inductance de sorte à obtenir du circuit résonnant une bande passante égale à la largeur de bande occupée par le signal à transmettre.
Sur la figure 3b, on voit une forme possible d'antenne 3 embarquée, constituée par une antenne -cadre simple.
Une structure particulière de l'antenne mobile permet d'en augmenter l'efficacité en l'adaptant à un dispositif électronique dont l'impédance de sortie est standard (50 ohms par exemple). Une telle structure est représentée sur la figure 3c, qui représente une antenne de forme particulièrement adaptée pour obtenir le meilleur couplage magnétique avec la boucle enterrée de l'ensemble fixe. La réalisation particulière de l'antenne 3 sous forme de plusieurs petits cadres 31 reliés en parallèle et disposés comme illustré sur la figure permet de diminuer l'inductance de l'antenne, tout en conservant une circulation de courant totale équivalente à une antenne cadre simple. En d'autres termes, cette antenne rayonne le même champ magnétique qu'une antenne cadre simple de même taille, tout en présentant une inductance bien plus petite. Le choix du nombre de petits cadres permet de choisir l'inductance souhaitée pour l'antenne. On notera incidemment que cette antenne constitue en soi un perfectionnement aux systèmes d'antennes cadres classiques, qui pourrait être utilisé dans d'autres applications que celle présentée ici.
La figure 4 montre un véhicule 4 roulant sur une chaussée et doté d'un ensemble embarqué 5 équipé d'une antenne 3. Cet ensemble embarqué 5 est adapté à entrer en communication électromagnétique avec un dispositif fixe de communication 7 et un dispositif indépendant 6 via l'ensemble de boucles électromagnétiques 1 solidaire de la chaussée. La communication entre l'antenne 3 embarquée et l'antenne formée par la boucle de communication Ib est bidirectionnelle par champ magnétique. La communication bidirectionnelle permet d'une part d'envoyer des informations aux usagers de la route mais aussi de recueillir des données en provenance du véhicule.
Les informations envoyées aux usagers sont destinées à améliorer la sécurité routière par une meilleure information des conducteurs. Il s'agit donc de données concernant les conditions de circulation (travaux, bouchons, accident, verglas, brouillard ...) mais également de données se rapportant à l'infrastructure (pente dangereuse, virage dangereux, hauteur limite, aire de stationnement, station service, tunnel, limitation de charge, barrière de dégel ...) ou de danger immédiat relatif au véhicule qui le précède (type, vitesse, temps avant de rencontrer le véhicule précédent).
Inversement, le véhicule transmet au système de recueil de données des informations le concernant. Ces données peuvent être des informations carte grise pour identifier le véhicule : numéro d'immatriculation, les poids légaux du véhicule, la longueur du véhicule, la vitesse du véhicule, la durée pendant laquelle le véhicule a déjà roulé, sa vitesse maximale autorisée, des informations parcours notamment pour les camions (lieu de départ et d'arrivée, poids total, nature de la charge, remontée d'alarme du chrono tachygraphe, ...). Ceci peut viser à limiter les infractions au code de la route par un contrôle très fréquent sur les principaux axes routiers.
Ces données peuvent aussi être relatives au conducteur : nom et prénom, n° de permis de conduire, n° de carte bancaire, saisi via une interface homme machine telle qu'un clavier, un lecteur de carte, ou pré-stocké dans un espace mémoire du véhicule, ce code bancaire pouvant servir pour le péage automatique. Ces données peuvent aussi être des données autorisant l'accès à un réseau privé ou à tout autre type de réseau tel qu'une piste d'aéroport par exemple, ou encore autorisant et activant l'ouverture d'une barrière. Selon l'invention, pour notamment limiter les frais d'installation et pouvoir s'intégrer dans l'infrastructure existante, le dispositif fixe de communication 7 s'est greffé à un dispositif indépendant 6 de mesure des paramètres de trafic existant. Un tel dispositif de mesure de trafic est par exemple le système SIREDO en France utilisant des boucles électromagnétiques uniquement pour détecter les véhicules. Ainsi la nouvelle boucle constituant l'invention est compatible SIREDO ou a tout autre système de comptage et peut se mettre à la place des boucles électromagnétiques actuellement utilisées. Ces boucles sont constituées par un conducteur électrique isolé, posé sur ou noyé dans le revêtement de la route et disposé de façon à former par exemple un rectangle de 1,5 m par 2 m. Toute autre forme de boucle peut être utilisée comme antenne de communication.
Le système SIREDO fonctionne sur le principe de deux oscillateurs à quelques dizaines de kHz. L'un est insensible au passage d'un véhicule. L'autre est associé à la boucle électromagnétique courte dont l'inductance est modifiée lors du passage d'un véhicule. Cette variation de l'inductance entraîne une variation de la fréquence d'oscillation qui est détectée par le système. Ce principe est utilisé non seulement pour le comptage des véhicules mais aussi pour la régulation du trafic routier et notamment le contrôle et la commande des feux de signalisation ainsi que le contrôle d'accès dans des zones protégées. L'invention est notamment remarquable par le fait qu'elle utilise ces nouvelles boucles électromagnétiques comme antennes de communication et de détection. En effet, cette nouvelle boucle Ib pour une fréquence par exemple de l'ordre de 8Mhz, génère un champ magnétique qui présente des caractéristiques très intéressantes : on a pu remarquer, comme on le voit figure 5, que le champ magnétique décroît très rapidement lorsqu'on s'éloigne de la boucle. Ces observations ont pu être confirmées par des simulations illustrées figure 6. Ces propriétés permettent de limiter les problèmes de diaphonie entre des boucles voisines. C'est pourquoi l'antenne d'émission/ réception placée dans le véhicule est par exemple de type antenne cadre.
Par ailleurs, on a pu constater qu'à cette fréquence de 8 MHz, le système est peu sensible à l'environnement (obstacles, conditions climatiques, niveau d'enfouissement, vitesse du véhicule). Le système est donc robuste et peut être utilisé sur tous les sites.
La figure 7 illustre un exemple de l'ensemble fixe selon l'invention, situé dans la chaussée ou dans tout autre endroit où circulent les véhicules. Cet exemple comporte deux boucles 8a, 8b, une pour chaque voie de circulation. Chaque boucle communique avec les véhicules circulant sur sa voie. Les boucles électromagnétiques 8a et 8b de forme quelconque, par exemple rectangulaire, sont reliées au dispositif indépendant 6 de mesure des paramètres du trafic et au dispositif fixe de communication 7.
Sur la figure 8 est illustré un mode de réalisation du système selon l'invention dans lequel une boucle électromagnétique de communication détection 1 est disposée en série avec le dispositif fixe de communication 7 et le dispositif 6 de mesure des paramètres du trafic. Le dispositif 6 de mesure peut par exemple servir au comptage de véhicules. La boucle électromagnétique 1 permet de déterminer la présence d'un véhicule et sert d'antenne d'émission et de réception pour le dispositif fixe de communication 7.
Le dispositif fixe 7 de communication d'émission et de réception de données comporte un module 14 d'émission/ réception, comme on le voit plus en détail sur la figure 12, et un dispositif d'isolement 15. Ce dispositif d'isolement a pour fonction d'isoler l'application d'émission/réception réalisée par le module 14 de l'application de mesure du trafic réalisée par le dispositif 6. Pour ce faire, il peut par exemple utiliser un transformateur adapté aux fréquences de fonctionnement et/ ou un filtre pour séparer le fonctionnement des deux systèmes, le dispositif de mesure 6 fonctionnant à une fréquence de l'ordre de quelques dizaines de kHz et la transmission de données de l'ordre de quelques MHz.
L'ensemble fixe peut comporter, comme représenté figure 9 par exemple, quatre boucles électromagnétiques, deux (16al et 16a2) situées sur la voie rapide et deux (16bl et 16b2) sur la voie lente. Pour chaque paire, il est possible d'utiliser une seule ou bien les deux boucles pour communiquer avec le véhicule.
Conformément aux figures 4 et 10, l'ensemble 5 embarqué à l'intérieur du véhicule 4 comporte une antenne 3 par exemple une boucle électromagnétique de type cadre captant la composante utile du champ magnétique et positionnée dans le véhicule ou sous le véhicule de façon à maximiser le champ capté.
Cette antenne 3 est destinée à réaliser un couplage magnétique avec la boucle se trouvant sous la chaussée. L'antenne 3 est un cadre rectangulaire dont les paramètres sont déterminés afin qu'à la fréquence de communication, elle se comporte comme une inductance. Les dimensions du cadre embarqué sont de l'ordre de 20 cm par 20 cm. Il se compose d'une ou plusieurs spires de fil. Un quadripôle d'adaptation permet d'optimiser le couplage avec le circuit électronique d'impédance 50 ohms auquel l'antenne est reliée. On distingue également un module 18 d'émission/ réception de données sensiblement identique au dispositif fixe de communication 7 installé dans l'ensemble fixe, sans le système d'isolement 15. Ce module fonctionne par exemple de la façon suivante : la boucle électromagnétique équipant le système fixe émet en permanence un signal destiné à se faire reconnaître du véhicule. Si un véhicule passe sur la boucle, le véhicule reconnaît ce signal et lui répond. Les deux ensembles établissent alors une communication bidirectionnelle qui est maintenue tant que la qualité de la communication reste suffisante, c'est-à-dire tant que le véhicule se trouve à proximité de la boucle. Afin de limiter les possibles problèmes de diaphonie, un autre mode de fonctionnement peut également être utilisé : la boucle électromagnétique n'émet un signal destiné à se faire reconnaître du véhicule que si le système de détection SIREDO a effectivement détecté la présence d'un véhicule. La communication bidirectionnelle s'établit alors, et est maintenue comme indiquée ci-dessus.
L'ensemble embarqué 5 comprend également une interface 19 qui peut être une interface dédiée homme-machine permettant à un utilisateur de saisir des informations, d'introduire une carte à puce, de communiquer au moyen d'une carte hyperfréquence ou encore de communiquer par infra rouge. Cette interface peut également être un calculateur électronique du véhicule apte à recevoir des consignes. Sur la figure 11 sont représentés, de façon synoptique, les éléments constitutifs des modules 7 et 18. Les éléments en pointillés ne sont disponibles que dans le dispositif fixe de communication 7 de l'ensemble fixe. Pour simplifier la représentation, le dispositif d'isolement 15 n'est pas représenté, ce dispositif 15 pouvant être intégré dans une unité radio de l'ensemble fixe. L'électronique associée aux antennes 1 et 3 se compose d'une interface radio 20 qui assure la partie analogique de l'émission/réception. Le signal est transmis à une fréquence au choix par exemple dans la bande de fréquence 7,4 à 8,8 MHz. En ce qui concerne le mode de transmission des données, les fréquences utilisées permettent d'obtenir un signal stable avec un bon rapport signal à bruit. La modulation réalisée peut être une modulation classique par exemple une modulation d'amplitude à deux états MDA2 ou une modulation en déplacement de phase à 2 états MDP2 , ou encore une modulation à plus de deux états, comme QAM64.
L'unité radio communique directement avec une unité processeur 21 assurant le fonctionnement des logiciels et diverses interfaces avec des dispositifs extérieurs.
Le logiciel de gestion du microcontrôleur présent dans l'unité processeur se compose de deux couches réseaux et d'une couche applicative. Les couches réseaux assurent une liaison par trame avec reprise des erreurs. Elles assurent également un contrôle de présence de la liaison, ce qui permet de détecter la présence d'un véhicule équipé du système. La couche applicative assure le service de transmission de messages et la gestion de message prioritaire, ainsi que tous les services applicatifs cités précédemment comme la mesure du temps intervéhiculaire .
La liaison entre l'unité radio et l'unité processeur permet de faire transiter des signaux de commandes de l'émetteur et récepteur radio et des signaux d'informations. L'unité processeur 21 est également connectée à une interface 22, telle que l'interface 19 lorsqu'il s'agit de l'ensemble embarqué, ou un micro-ordinateur de contrôle par liaison adaptée lorsqu'il s'agit de l'ensemble fixe. Ce micro- ordinateur permet une liaison modem ou autre (ethernet, internet, ... ) avec des systèmes distants, en particulier pour le téléchargement de messages à destinations des véhicules circulant sur les voies. Cette liaison permet également de remonter des informations comme l'apparition de bouchon, vers un serveur central distant ou vers des boucles électromagnétiques situées en amont.
Dans le cas de l'ensemble fixe, on distingue également une connexion avec la station de mesure 23. Les signaux échangés sont des signaux logiques de détection de véhicule ainsi qu'un signal numérique de communication bidirectionnelle par liaison série asynchrone à la norme RS232, ou autre, en provenance de la station de mesure.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de détection et de communication pour détecter un véhicule (4) sur une chaussée et assurer une communication bidirectionnelle entre ledit véhicule et un ensemble fixe solidaire de la chaussée, l'ensemble fixe (1, 6, 7) étant apte à communiquer par ondes électromagnétiques avec un ensemble embarqué (3, 5) dans un véhicule et pourvu d'une antenne bidirectionnelle (3), l'ensemble fixe comportant à cet effet au moins une boucle électromagnétique (1) s'étendant dans un plan sensiblement parallèle à la surface de la chaussée et adaptée pour détecter un véhicule passant à l'aplomb de la dite boucle et pour assurer une communication bidirectionnelle avec ledit véhicule, caractérisé en ce que l'ensemble fixe comprend une boucle électromagnétique de détection (la), courte dans une direction de circulation des véhicules, et une boucle longue de communication (Ib) constituant une antenne de communication bidirectionnelle, la boucle de communication (Ib) étant connectée en série avec la boucle de détection (la) et s'étendant selon la dite direction sur une distance plus grande que la boucle de détection.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle de détection (la) est formée de plusieurs spires et la boucle de communication (Ib) est formée d'une seule spire, l'ensemble des spires étant formé d'un conducteur unique (10).
3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur, dans la direction de circulation, de la boucle courte (la) est inférieure à 50 cm, et la longueur, dans la direction de circulation, de la boucle longue (Ib) est supérieure à 100 cm.
4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle de détection (la) est plus allongée dans la largeur de la chaussée que la boucle de communication (Ib).
5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif fixe de communication (7) auquel est relié l'ensemble (1) des boucles électromagnétiques de détection (la) et de communication (Ib).
6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble
(3,5) embarqué dans le véhicule et l'ensemble fixe (1, 6, 7) solidaire de la chaussée comprennent chacun une unité radio (14, 20) pour moduler et démoduler le signal en direction et en provenance de l'antenne de communication associée (Ib; 3), et une unité de traitement (21) pour assurer le fonctionnement logiciel et gérer l'interfaçage avec des dispositifs externes.
7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne (3) de l'ensemble embarqué (5) est une boucle électromagnétique simple à une spire du type antenne cadre (3a), ou une association de plusieurs de ces boucles (3b).
8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est raccordé à un dispositif indépendant (6) de mesure des paramètres du trafic.
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'unité de traitement (21) de l'ensemble fixe comprend des moyens pour recevoir des signaux ou des messages informatifs relatifs à des résultats d'analyses effectuées par le dispositif indépendant (6) ou des signaux de détection de présence de véhicules.
10. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif fixe de communication (7) comprend un dispositif d'isolement (15) inséré en série entre le système de boucles électromagnétiques et ledit dispositif indépendant (6).
11. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'ensemble embarqué (5) comprend au moins une interface homme-machine (19) apte à afficher des messages en provenance de l'ensemble fixe .
12. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble embarqué (5) comprend une interface machine-machine apte à transmettre des consignes à au moins un dispositif du véhicule, les dites consignes étant contenues dans les informations transmises par l'ensemble fixe.
13. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble (1) de boucles électromagnétiques est réalisé directement dans la chaussée sur le site d'installation ou préfabriqué.
14. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif fixe de communication (7) est relié à l'ensemble (1) des boucles électromagnétiques par un câble blindé coaxial.
15. Véhicule (4) adapté pour un système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble embarqué (3, 5) comprenant une antenne (3) et une unité radio (20) pour moduler et démoduler le signal en direction et en provenance de l'antenne (3), et une unité de traitement (21) .
16. Véhicule selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'antenne (3) de l'ensemble embarqué (5) est une boucle électromagnétique simple à une . spire du type antenne cadre (3a), ou une association de plusieurs de ces boucles (3b).
17. Véhicule selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'ensemble embarqué (5) comprend au moins une interface homme-machine (19) apte à afficher des messages en provenance de l'ensemble fixe et captés par l'unité radio (20).
18. Véhicule selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'ensemble embarqué (5) comprend une interface machine-machine apte à transmettre des consignes à au moins un dispositif du véhicule, les dites consignes étant contenues dans les informations transmises par l'ensemble fixe et captées par l'unité radio (20).
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