04.02.2016 Views

Le siècle de la voiture intelligente

Laurgeau

Laurgeau

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

C<strong>la</strong>u<strong>de</strong> Laurgeau<br />

<strong>Le</strong> <strong>siècle</strong><br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong><br />

<strong>intelligente</strong><br />

Collection mathématique & informatique<br />

Collection mathématique & informatique<br />

Presses <strong>de</strong>s Mines


<strong>Le</strong> <strong>siècle</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong><br />

<strong>intelligente</strong>


© Transvalor – Presses <strong>de</strong>s MINES, 2009<br />

60 boulevard Saint Michel – 75272 Paris ce<strong>de</strong>x 06 – France<br />

email : presses@mines-paristech.fr<br />

http://www.ensmp.fr/Presses<br />

© photos <strong>de</strong> couverture : Centre <strong>de</strong> Robotique, Intempora.<br />

ISBN : 978-2-911256-10-3<br />

Dépôt légal 2009<br />

Achevé d’imprimer en 2009 (Paris)<br />

Tous droits <strong>de</strong> reproduction, <strong>de</strong> traduction, d’adaptation et d’exécution réservés pour tous les<br />

pays.


C<strong>la</strong>u<strong>de</strong> Laurgeau<br />

<strong>Le</strong> <strong>siècle</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong><br />

<strong>intelligente</strong>


Collection Mathématiques et informatique<br />

Dans <strong>la</strong> même collection<br />

<strong>Le</strong> traité <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité virtuelle<br />

Direction P. Fuchs, Coordination générale : G. Moreau<br />

Coordination du volume : S.Donikian<br />

<strong>Le</strong> traité <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité virtuelle, volume 5<br />

<strong>Le</strong>s humains virtuels<br />

Coordination du volume : B. Arnaldi et P. Guitton<br />

<strong>Le</strong> traité <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité virtuelle, volume 4<br />

<strong>Le</strong>s applications <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité virtuelle<br />

Coordination du volume : G. Moreau et J. Tisseau<br />

<strong>Le</strong> traité <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité virtuelle, volume 3<br />

Outils et modèles informatiques <strong>de</strong>s environnements virtuels<br />

Coordination du volume : J-M. Burkhardt et S. Coquil<strong>la</strong>rt<br />

<strong>Le</strong> traité <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité virtuelle, volume 2<br />

L'interfaçage, l’immersion et l’interaction en environnement virtuel<br />

Coordination du volume : A. Berthoz et JL. Vercher<br />

<strong>Le</strong> traité <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité virtuelle, volume 1<br />

L’homme et l’environnement virtuel<br />

Edited by John Cagnol and Jean-Paul Zolesio P.<br />

Information Processing<br />

Recent Mathematical Advances in Optimization<br />

François Goulette<br />

Modélisation3 D automatique<br />

Outils <strong>de</strong> géométrie différentielle


PREMIERE PARTIE<br />

<strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport<br />

intelligents


INTRODUCTION<br />

Cet ouvrage n’accé<strong>de</strong>ra pas à <strong>la</strong> postérité, car il en est ainsi dans le mon<strong>de</strong> <strong>de</strong>s<br />

nouvelles technologies, qui évoluent très vite : ce qui est écrit aujourd’hui sera<br />

obsolète dans quelques dizaines d’années et même avant. Il faut positiver et trouver<br />

à ce<strong>la</strong> au moins un avantage, c’est <strong>la</strong> certitu<strong>de</strong> que les lecteurs et l’auteur ont été<br />

contemporains le temps <strong>de</strong> quelques décennies, qu’ils ont un même vécu et peuvent<br />

partager un même contexte, conditions impossibles à rassembler un <strong>siècle</strong> plus tard.<br />

<strong>Le</strong>s lecteurs <strong>de</strong> ce futur lointain pourraient difficilement imaginer l’importance <strong>de</strong>s<br />

mutations techniques que notre génération a connues pendant les vingt <strong>de</strong>rnières<br />

années.<br />

Ce document a été rédigé pendant l’été 2009, à l’occasion du vingtième<br />

anniversaire du Centre <strong>de</strong> Robotique <strong>de</strong> l’Ecole <strong>de</strong>s Mines <strong>de</strong> Paris. Ce <strong>la</strong>boratoire<br />

créé ex nihilo en 1989, a orienté ses activités <strong>de</strong> recherche autour du thème <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

robotique autonome communicante. Bien que plusieurs thèmes <strong>de</strong> recherche<br />

différents aient été abordés sur ces vingt années, l’essentiel <strong>de</strong> l’activité s’est centrée<br />

sur <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> <strong>intelligente</strong>, regardée comme un robot mobile ayant déjà son<br />

autonomie énergétique mais pas encore son autonomie décisionnelle.<br />

<strong>Le</strong> mémoire comprend <strong>de</strong>ux parties :<br />

• Une première partie dédiée aux systèmes <strong>de</strong> transports intelligents au sens<br />

<strong>la</strong>rge permettant au lecteur <strong>de</strong> se familiariser avec l’environnement technique<br />

du sujet.<br />

• Une secon<strong>de</strong> partie où sont décrites les principales actions <strong>de</strong> recherches<br />

conduites au Centre <strong>de</strong> Robotique sur ce sujet.<br />

L’auteur tient à remercier ses collègues chercheurs du Centre <strong>de</strong> Robotique pour leur<br />

contribution à <strong>la</strong> rédaction <strong>de</strong> <strong>la</strong> secon<strong>de</strong> partie.<br />

LES « TIQUE S » ET LES « TIC S »<br />

L’ère <strong>de</strong>s « TIQUE s »<br />

L’ère <strong>de</strong>s IQUE s va couvrir une pério<strong>de</strong> d’une quinzaine d’années, <strong>de</strong> 1975 à 1990<br />

environ. Toute une génération <strong>de</strong> mots recouvrant <strong>de</strong>s concepts liés à l’innovation<br />

dans un domaine d’activité humaine apparaît. Certains <strong>de</strong> ces mots vont survivre,<br />

d’autres vont être effacés par le temps. Citons en vrac : robotique, mécatronique,<br />

productique, bureautique, télématique, transitique, domotique, constructique,<br />

agriotique, ….<br />

Certains <strong>de</strong> ces mots sont entrés dans les dictionnaires, un grand nombre font l’objet<br />

d’un article dans Wikipédia, <strong>de</strong> plus ou moins gran<strong>de</strong> qualité en fonction <strong>de</strong>s<br />

contributeurs.<br />

La robotique a fait son apparition en France dans les années 1970, associée à <strong>de</strong>s<br />

bras manipu<strong>la</strong>teurs se substituant à l’homme dans <strong>de</strong>s opérations répétitives <strong>de</strong>


8 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

manutention d’outils ou <strong>de</strong> pièces, opérations telles que le chargement ou<br />

déchargement <strong>de</strong>s machines, le soudage, <strong>la</strong> peinture…on parle alors <strong>de</strong> robotique<br />

manufacturière. Puis le concept s’est étendu à <strong>la</strong> robotique dite <strong>de</strong> service dans<br />

<strong>la</strong>quelle le robot <strong>de</strong>vient une machine autonome capable <strong>de</strong> se dép<strong>la</strong>cer, <strong>de</strong><br />

comprendre et d’agir sur son environnement. Dès lors, <strong>la</strong> robotique est un surensemble<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> perception avancée (reconnaissance et interprétation <strong>de</strong> scènes<br />

visuelles, reconnaissance et synthèse <strong>de</strong>s sons), <strong>de</strong>s sciences du raisonnement<br />

(métho<strong>de</strong>s d’apprentissage, intelligence artificielle) et <strong>de</strong> l’action (systèmes <strong>de</strong><br />

contrôle avancés, logiciels temps réel).<br />

<strong>Le</strong> néologisme « productique » a été créé en 1979 par <strong>la</strong> société Philips pour<br />

désigner les applications informatiques dans le domaine <strong>de</strong> <strong>la</strong> production<br />

industrielle. Il provient <strong>de</strong> l'amalgame <strong>de</strong>s mots « production » et « informatique ».<br />

La productique est donc a priori un sur-ensemble <strong>de</strong> <strong>la</strong> Conception Assistée par<br />

Ordinateur (CAO), <strong>de</strong>s Machines Outils à Comman<strong>de</strong> Numérique (MOCN), <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

robotique manufacturière et <strong>de</strong> <strong>la</strong> gestion <strong>de</strong> production. La productique a surtout<br />

établi l’importance et même <strong>la</strong> prééminence <strong>de</strong> l’organisationnel sur le tout<br />

technologique. Rien ne sert d’investir dans <strong>la</strong> haute technologie si l’organisation<br />

technique et humaine est défectueuse.<br />

La mécatronique qui a fait son apparition dans le Larousse en 2005 est un concept<br />

d’origine japonaise. Il puise dans <strong>la</strong> mécanique et dans l’électronique dont il fait<br />

l’amalgame. Peu usité pendant <strong>de</strong> nombreuses années, il est remis en lumière<br />

aujourd’hui en France par plusieurs <strong>de</strong>s pôles <strong>de</strong> compétitivité.<br />

La bureautique, apparue vers 1980, correspond à l’automatisation <strong>de</strong>s opérations <strong>de</strong><br />

bureau. Il faut se replonger dans le contexte <strong>de</strong> l’époque avec les machines à écrire à<br />

mémoire, le papier carbone pour les copies, les premières machines à photocopier,<br />

les télex…. pour comprendre <strong>la</strong> révolution qui a résulté du déploiement massif <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

micro-informatique. <strong>Le</strong> bureau <strong>de</strong> secrétariat du passé était composé <strong>de</strong> trois<br />

parties : le p<strong>la</strong>n <strong>de</strong> travail proprement dit sur lequel étaient produits les documents<br />

(lettres, <strong>de</strong>vis) avec l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> machines à écrire et à calculer, <strong>de</strong>ux casiers pour<br />

l’arrivée et le départ <strong>de</strong>s courriers et <strong>de</strong>s armoires pour le rangement et l’archivage.<br />

<strong>Le</strong>s logiciels bureautiques d’aujourd’hui reprennent cette même organisation qu’ils<br />

dématérialisent et à <strong>la</strong>quelle ils ajoutent une totale flexibilité. La production <strong>de</strong>s<br />

documents est assurée par les traitements <strong>de</strong> texte, les tableurs, les grapheurs. La<br />

communication se fait par le courrier électronique avec une éventuelle assistance du<br />

fax, et l’archivage est assuré par les bases <strong>de</strong> données. Mais bien d’autres fonctions<br />

d’assistance sont offertes telles que les dictionnaires en ligne, les corrections<br />

orthographiques et grammaticales intégrées, <strong>la</strong> traduction automatique, <strong>la</strong> gestion<br />

d’agendas, et même les téléréunions avec l’écrit, l’image et le son.<br />

<strong>Le</strong> terme Télématique a été inventé par Simon Nora et A<strong>la</strong>in Minc dans le livre<br />

L'informatisation <strong>de</strong> <strong>la</strong> Société (La Documentation Française, 1978). Il résulte<br />

c<strong>la</strong>irement <strong>de</strong> l’hybridation <strong>de</strong>s mots télécommunication et informatique. <strong>Le</strong>s<br />

auteurs imaginent les potentialités résultant <strong>de</strong> <strong>la</strong> connexion <strong>de</strong> terminaux permettant<br />

<strong>la</strong> visualisation <strong>de</strong> données informatiques stockées dans <strong>de</strong>s ordinateurs à travers les<br />

réseaux <strong>de</strong> télécommunication. La mise en œuvre du concept va donner naissance au


Introduction 9<br />

Minitel et au réseau Télétel reconnu dans le mon<strong>de</strong> entier comme le premier réseau<br />

télématique grand public.<br />

<strong>Le</strong> Minitel en 1982<br />

<strong>Le</strong> re<strong>la</strong>tif succès du Minitel sera<br />

toutefois éclipsé par l’avènement <strong>de</strong><br />

l’Internet et le terme télématique sera<br />

<strong>de</strong> moins en moins usité. Il est<br />

intéressant <strong>de</strong> noter qu’il est remis au<br />

goût du jour par les constructeurs<br />

automobiles qui parlent d’unité<br />

télématique pour définir un système<br />

embarqué comprenant un navigateur<br />

GPS, une carte SIM, un lecteur mp3,<br />

le tout capable <strong>de</strong> communiquer avec<br />

<strong>de</strong>s systèmes noma<strong>de</strong>s via Bluetooth<br />

ou vers l’infrastructure via DSRC. La<br />

télématique routière existe.<br />

La transitique est un sous-ensemble <strong>de</strong> <strong>la</strong> productique et <strong>de</strong> <strong>la</strong> logistique. Elle<br />

concerne l’automatisation <strong>de</strong>s fonctions <strong>de</strong> manipu<strong>la</strong>tion et <strong>de</strong> transfert <strong>de</strong> pièces, <strong>de</strong><br />

produits finis, ou d’outils au sein même <strong>de</strong> l’entreprise <strong>de</strong> production. La transitique<br />

recouvre aussi l’i<strong>de</strong>ntification <strong>de</strong>s objets à manipuler par les technologies RFID ou<br />

co<strong>de</strong> barres, les outils logiciels <strong>de</strong> pilotage et <strong>de</strong> supervision <strong>de</strong>s flux physiques.<br />

C’est donc <strong>la</strong> logistique interne à l’entreprise.<br />

La domotique rassemble les innovations qui résultent <strong>de</strong>s nouvelles technologies au<br />

service <strong>de</strong> l’habitat. La domotique offre <strong>de</strong>s fonctions comme le contrôle programmé<br />

ou à distance <strong>de</strong> l'éc<strong>la</strong>irage, du chauffage, <strong>la</strong> gestion d'énergie, <strong>la</strong> sécurité <strong>de</strong>s biens<br />

ou <strong>de</strong>s personnes, et <strong>la</strong> communication. On peut y ajouter les ouvertures et<br />

fermetures à distance <strong>de</strong>s portes <strong>de</strong> garages, <strong>de</strong>s volets rou<strong>la</strong>nts, l’arrosage <strong>de</strong>s<br />

jardins et aussi <strong>la</strong> robotique d’assistance à l’intérieur <strong>de</strong>s maisons (robots aspirateurs<br />

ou assistance aux handicapés) et à l’extérieur (robot <strong>de</strong> tonte <strong>de</strong>s pelouses).<br />

Mécatronique = Mécanique Électronique<br />

Productique = Production Informatique<br />

Bureautique = Bureau Informatique<br />

Télématique = Télécommunications Informatique<br />

Transitique = Transferts Informatique<br />

Constructique = Construction Robotique<br />

Agrotique = Agriculture Informatique<br />

D’autres termes ont existé <strong>de</strong> manière éphémère dans les années 1990 comme<br />

Agrotique couvrant <strong>la</strong> robotisation <strong>de</strong>s activités agricoles (taille automatique <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

vigne, robot <strong>de</strong> traite <strong>de</strong>s vaches, machines agricoles guidées par GPS …) ou


10 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Constructique traduisant l’apparition dans l’industrie du bâtiment <strong>de</strong> <strong>la</strong> robotique<br />

<strong>de</strong> chantier et <strong>de</strong> <strong>la</strong> domotique dans l’habitat.<br />

L’auteur <strong>de</strong> ce livre a lui-même créé le terme <strong>de</strong> « Novotique » en 1983 pour parler<br />

<strong>de</strong> manière générale <strong>de</strong>s technologies innovantes issues <strong>de</strong>s sciences <strong>de</strong><br />

l’information et <strong>de</strong> <strong>la</strong> communication, et créé une collection d’ouvrages du même<br />

nom.<br />

De manière surprenante, les termes les plus anciens Automatique et Cybernétique<br />

sont assez peu utilisés pour parler <strong>de</strong>s nouvelles technologies.<br />

L’ère <strong>de</strong>s « TIC s »<br />

L’ère <strong>de</strong>s TIQUEs aura duré une vingtaine d’années avant d’être supp<strong>la</strong>ntée par l’ère<br />

<strong>de</strong>s TIC s. <strong>Le</strong>s TIQUES avaient l’avantage <strong>de</strong> décliner <strong>de</strong>s domaines applicatifs <strong>de</strong>s<br />

nouvelles technologies dans <strong>de</strong>s secteurs <strong>de</strong> l’activité humaine. <strong>Le</strong> X-TIQUE est<br />

re<strong>la</strong>tivement bien cerné et compris aussitôt que <strong>la</strong> variable X est définie. Avec les<br />

TICs, ce<strong>la</strong> est beaucoup moins vrai.<br />

<strong>Le</strong> premier spécimen <strong>de</strong>s termes en TICs est le sigle NTIC pour Nouvelles<br />

Technologies <strong>de</strong> l’Information et <strong>de</strong> <strong>la</strong> Communication. Il faut avouer que l’on<br />

s’élève là au niveau <strong>de</strong>s métas concepts et que ce<strong>la</strong> ne parle guère au citoyen<br />

ordinaire. Il y a d’abord le N <strong>de</strong> nouveau mais dix ou quinze ans après, faut-il<br />

continuer à parler <strong>de</strong> NTIC ou simplement <strong>de</strong> TIC ? Il y a ensuite le I <strong>de</strong> information<br />

et le C <strong>de</strong> communication, mais il s’agit <strong>de</strong> « information » et non « informatique »<br />

et <strong>de</strong> « communication » et non <strong>de</strong> « télécommunication ». <strong>Le</strong> T est celui <strong>de</strong><br />

« technologie » et non <strong>de</strong> « technique ». Bref nous pouvons dire que ce<strong>la</strong> est assez<br />

flou et même assez technocratique.<br />

Mais nous ne pouvons faire abstraction <strong>de</strong>s TIC s car elles s’imposent à nous au<br />

niveau <strong>de</strong>s instances <strong>de</strong> gouvernance nationale et surtout européenne. Elles dérivent<br />

<strong>de</strong> leurs homologues en ang<strong>la</strong>is, l’IS pour Information Society, l’IT pour<br />

Information Technology, NICT pour New Information and Communication<br />

Technologies ou simplement ICT pour Information and Communication Technolgy.<br />

Au-<strong>de</strong>là <strong>de</strong>s mots, qu’y a-t-il <strong>de</strong> nouveau pour justifier le passage <strong>de</strong> TIQUE à TIC ?<br />

Posons nous une question simple : quelles sont les quatre innovations qui ont le plus<br />

modifié <strong>la</strong> société tout entière sur les quinze <strong>de</strong>rnières années ?<br />

Sans chercher longtemps, nous allons annoncer : <strong>la</strong> téléphonie mobile GSM,<br />

l’ordinateur individuel et portable, l’Internet, et le GPS.<br />

À dire vrai tout le mon<strong>de</strong> trouve rapi<strong>de</strong>ment les trois premiers sans préciser l’ordre.<br />

Toutefois, les gens pensent moins spontanément aux systèmes <strong>de</strong> localisation et <strong>de</strong><br />

navigation GPS.<br />

• La téléphonie mobile ou GSM : <strong>Le</strong> Bi Bop fut <strong>de</strong> 1993 à 1997 le premier<br />

réseau <strong>de</strong> téléphonie mobile en France. Il fut rapi<strong>de</strong>ment remp<strong>la</strong>cé par le GSM<br />

(Global System for Mobile communication). En 1995, le taux <strong>de</strong> pénétration<br />

du téléphone mobile en France était <strong>de</strong> 3 %. Il a connu, comme dans tous les<br />

pays du mon<strong>de</strong> une très forte croissance. En octobre 2008, ce taux est passé à


Introduction 11<br />

88% avec plus <strong>de</strong> 52 millions d’utilisateurs. Malgré ce résultat impressionnant,<br />

<strong>la</strong> France se situe à <strong>la</strong> <strong>de</strong>rnière p<strong>la</strong>ce européenne puisque <strong>la</strong> moyenne <strong>de</strong><br />

l’EU27 est <strong>de</strong> 119%, avec 129% en Allemagne et 152% en Italie. Ce<strong>la</strong> signifie<br />

que <strong>de</strong> nombreux européens ont plusieurs téléphones mobiles à usage privé ou<br />

professionnel. Jamais, dans l’histoire <strong>de</strong> l’humanité, une innovation<br />

technologique ne s’est disséminée aussi vite et aussi massivement.<br />

• <strong>Le</strong> PC (Personal Computer) fixe ou portable : il n’y a pas d’organisme<br />

officiel en France, pour le suivi du parc informatique. Mais l’Université <strong>de</strong><br />

Sherbrooke au Canada établit à partir <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> <strong>la</strong> banque mondiale <strong>de</strong>s<br />

modèles <strong>de</strong> prédiction fiables, selon lesquels <strong>la</strong> France compte, en 2008, 81<br />

ordinateurs pour 100 habitants.<br />

• Internet : selon l’ARCEP (Autorité <strong>de</strong> Régu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s Communications<br />

Electroniques et <strong>de</strong>s Postes), le nombre d’abonnés Internet en France fin mars<br />

2009 était <strong>de</strong> 18,350 millions. La croissance sur un an a été <strong>de</strong> 13% soit 2,1<br />

millions d’abonnés supplémentaires. Tout en étant <strong>la</strong>rgement dépassé par <strong>la</strong><br />

téléphonie mobile, <strong>la</strong> diffusion <strong>de</strong> l’accès à Internet est aussi très<br />

impressionnante.<br />

• Navigateur GPS : il est plus difficile <strong>de</strong> trouver pour <strong>la</strong> France <strong>de</strong>s statistiques<br />

sur <strong>la</strong> pénétration <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> navigation mobiles autonomes ou intégrés<br />

dans les smart phones. En 2005, il s’était vendu 5,8 millions d’unités en<br />

Europe et 4,3 millions d’unités pour le seul premier trimestre 2006. En France,<br />

il s’est vendu 2,5 millions <strong>de</strong> navigateurs noma<strong>de</strong>s en 2007 et trois millions en<br />

2008. Sans atteindre les niveaux du GSM et <strong>de</strong> l’Internet, ces taux <strong>de</strong><br />

croissance sont considérables et supérieurs à <strong>la</strong> progression <strong>de</strong> <strong>la</strong> photo<br />

numérique par exemple.


12 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

LES GRANDS PROBLEMES DE L’AUTOMOBILE AU DEBUT DU VINGT<br />

ET UNIEME SIECLE<br />

Quatre problèmes principaux interpellent aujourd’hui <strong>la</strong> société : l’énergie,<br />

l’environnement, <strong>la</strong> sécurité et <strong>la</strong> congestion. Il y a encore quelques années, l’ordre<br />

aurait été sécurité, congestion, énergie, impact climatique... mais en peu <strong>de</strong> temps, <strong>la</strong><br />

société a pris conscience <strong>de</strong>s importances re<strong>la</strong>tives <strong>de</strong>s problèmes et a réordonné les<br />

priorités.<br />

L’énergie<br />

Toutes les énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) résultent <strong>de</strong> <strong>la</strong> transformation sur<br />

<strong>de</strong>s millions d’années <strong>de</strong>s organismes vivants végétaux ou animaux. Or, en moins<br />

d’un <strong>siècle</strong>, l’humanité a déjà quasiment épuisé ces ressources. Quand on dit<br />

l’humanité - ce n’est pas exact. Il y a sur <strong>la</strong> micro p<strong>la</strong>nète « Terre » un peu plus <strong>de</strong><br />

six milliards d’humains et environ un milliard <strong>de</strong> véhicules, mais ceux-ci ne sont<br />

pas distribués <strong>de</strong> manière homogène parmi les popu<strong>la</strong>tions. <strong>Le</strong>s pays riches, c'est-àdire<br />

l’Amérique du Nord, l’Europe <strong>de</strong> l’Ouest et l’Asie <strong>de</strong> l’Est possè<strong>de</strong>nt plus <strong>de</strong><br />

six cents millions <strong>de</strong> véhicules (soit 60% du parc mondial) alors que leur popu<strong>la</strong>tion<br />

représente moins d’un milliard <strong>de</strong> personnes, soit 15% <strong>de</strong> <strong>la</strong> popu<strong>la</strong>tion mondiale.<br />

Pour amener <strong>la</strong> Chine aux mêmes taux d’équipement que nos pays il faudra<br />

fabriquer l’équivalent du stock total <strong>de</strong> véhicules qui existent aujourd’hui sur <strong>la</strong><br />

terre.<br />

La capacité <strong>de</strong> production <strong>de</strong> <strong>la</strong> vingtaine <strong>de</strong> grands constructeurs automobiles<br />

mondiaux est d’environ 70 millions <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s par an. C’est à <strong>la</strong> fois peu, puisque<br />

ce<strong>la</strong> ne fait qu’une <strong>voiture</strong> neuve fabriquée par an et pour cent habitant, mais c’est<br />

bien trop, quand on sait que les matières premières et l’énergie vont manquer pour<br />

les fabriquer, ainsi que le carburant pour les faire rouler…<br />

L’environnement<br />

On a popu<strong>la</strong>risé récemment un indicateur d’empreinte carbone <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s en<br />

utilisant <strong>la</strong> masse <strong>de</strong> CO2 produite par kilomètre, par exemple 120g/km pour un<br />

petit véhicule récent et performant. Mais il serait plus par<strong>la</strong>nt <strong>de</strong> parler en volume<br />

car le CO2 ne se trouve pas à l’état soli<strong>de</strong> à <strong>la</strong> sortie <strong>de</strong>s pots d’échappement.<br />

Une mole <strong>de</strong> CO2 pèse 44 g et occupe 22,4 litres à l’état gazeux, ce qui signifie<br />

qu’une <strong>voiture</strong> avec un indice <strong>de</strong> 176g/Km envoie 8,9 m3 <strong>de</strong> CO2 dans l’atmosphère<br />

pour 100 Km parcourus, en ayant détruit le même volume d’oxygène.<br />

L’essence que nous brûlons dans nos <strong>voiture</strong>s n’est pas un corps chimique pur mais<br />

un mé<strong>la</strong>nge <strong>de</strong> plusieurs dizaines <strong>de</strong> molécules dont l’une <strong>de</strong>s plus représentatives<br />

est l’octane. On a d’ailleurs longtemps apprécié <strong>la</strong> qualité d’une essence par son<br />

indice d’octane.<br />

C8H18 + 12,5 O2 8CO2 + 9H2O<br />

Quand on brûle une mole d’isooctane <strong>de</strong> masse 114 g, on détruit 12,5 moles soit 280<br />

litres d’oxygène et on rejette 8 moles <strong>de</strong> CO2 soit 179,2 litres et 162g d’eau (201,6


Introduction 13<br />

litres à l’état vapeur qui se con<strong>de</strong>nse rapi<strong>de</strong>ment). Ce sont ces volumes<br />

considérables <strong>de</strong> CO2 relâchés dans l’atmosphère qui ne peuvent plus être absorbés<br />

par les forêts ou dissous dans les océans qui produisent l’effet <strong>de</strong> serre entraînant le<br />

réchauffement climatique et sa suite <strong>de</strong> ca<strong>la</strong>mités.<br />

La sécurité<br />

Dans nos sociétés occi<strong>de</strong>ntales surprotégées, l’insécurité routière a longtemps été<br />

considérée comme le premier problème à résoudre. Il y a chaque année dans le<br />

mon<strong>de</strong> environ 1,2 million <strong>de</strong> morts liés aux acci<strong>de</strong>nts <strong>de</strong> <strong>la</strong> route, mais là encore,<br />

ces morts ne sont pas distribués <strong>de</strong> manière homogène sur <strong>la</strong> popu<strong>la</strong>tion. <strong>Le</strong>s pays<br />

riches comptabilisent moins <strong>de</strong> 120 000 décès par an soit moins <strong>de</strong> 10% <strong>de</strong>s drames<br />

liés à l’insécurité routière alors qu’ils possè<strong>de</strong>nt environ 60% du total <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s.<br />

<strong>Le</strong> reste du mon<strong>de</strong> subit 90% <strong>de</strong>s acci<strong>de</strong>nts mortels. L’In<strong>de</strong> à elle seule comptabilise<br />

plus <strong>de</strong> 220 000 morts par an. Pour résumer <strong>la</strong> situation <strong>de</strong> manière brutale : les pays<br />

riches ont les <strong>voiture</strong>s et les pays pauvres ont les morts.<br />

Remarquons encore que tout acci<strong>de</strong>nt n’a a priori que quatre causes possibles : le<br />

conducteur, le véhicule, l’infrastructure ou <strong>la</strong> rubrique « autre cause ». Or, plus <strong>de</strong><br />

95% <strong>de</strong>s acci<strong>de</strong>nts mettent en cause <strong>la</strong> responsabilité du conducteur…. La<br />

conclusion à en tirer est simple : supprimons le conducteur et remp<strong>la</strong>çons<br />

« l’automobile » par un « robot mobile ».<br />

La congestion (ou son opposé <strong>la</strong> mobilité)<br />

La congestion résulte d’un déséquilibre en un lieu donné et à un moment donné<br />

entre l’offre et <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong> <strong>de</strong> surface circu<strong>la</strong>nte. Pour résoudre un déséquilibre, il<br />

existe a priori <strong>de</strong>ux solutions : augmenter l’un <strong>de</strong>s facteurs ou diminuer l’autre.<br />

On peut augmenter <strong>la</strong> surface circu<strong>la</strong>nte en construisant <strong>de</strong>s autoroutes, en<br />

é<strong>la</strong>rgissant les anciennes mais cette solution, qui a été abondamment utilisée <strong>de</strong>puis<br />

un <strong>de</strong>mi-<strong>siècle</strong>, défigure nos villes et nos campagnes et n’est jamais parvenue à<br />

résoudre <strong>la</strong> congestion en milieu urbain. La construction massive <strong>de</strong> nouvelles<br />

routes a au contraire contribué à l’étalement urbain, ainsi qu’à l’augmentation <strong>de</strong>s<br />

distances et <strong>de</strong>s consommations d’énergie.<br />

En revanche, il est très simple par <strong>de</strong> nouvelles réglementations <strong>de</strong> diminuer <strong>la</strong><br />

<strong>de</strong>man<strong>de</strong> : il suffit par exemple <strong>de</strong> déci<strong>de</strong>r que les numéros impairs circuleront les<br />

jours impairs - et les pairs les autres jours. On aura ainsi divisé <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong> par <strong>de</strong>ux<br />

et éliminé les bouchons mais aussi restreint les libertés individuelles.<br />

Une autre solution consiste à agir sur <strong>la</strong> fiscalité en faisant payer l’usage <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

chaussée en milieu urbain. <strong>Le</strong>s technologies <strong>de</strong> localisation et <strong>de</strong> communication<br />

permettent <strong>de</strong> manière élégante et efficace <strong>de</strong> taxer l’usager en fonction du lieu et<br />

<strong>de</strong>s heures <strong>de</strong> présence, son compte bancaire est débité en temps réel. C’est <strong>la</strong><br />

version mo<strong>de</strong>rne <strong>de</strong> l’octroi <strong>de</strong>s <strong>siècle</strong>s passés.<br />

Notre propos est justement l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’impact <strong>de</strong>s TIC sur les systèmes <strong>de</strong><br />

transports, ce qui donne corps au concept <strong>de</strong> STI (Systèmes <strong>de</strong> Transports<br />

Intelligents). Depuis une vingtaine d’années, ce domaine d’activité s’est structuré au<br />

niveau international sous l’acronyme ITS pour Intelligent Transportation System.


14 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Chaque année <strong>de</strong>puis le premier congrès tenu à Paris en 1994, se tient l’ITS World<br />

Congress qui se dép<strong>la</strong>ce chaque année entre les USA (ITS America), l’Europe<br />

représentée par ERTICO et l’Asie (principalement ITS Japan).<br />

Cette manifestation rassemble entre 5000 et 7000 participants du mon<strong>de</strong> entier pour<br />

partager les avancées scientifiques, technologiques ou sociétales du moment,<br />

découvrir en parcourant l’exposition les <strong>de</strong>rnières innovations <strong>de</strong>s constructeurs ou<br />

équipementiers et assister aux démonstrations <strong>de</strong> savoir-faire <strong>de</strong>s industriels ou <strong>de</strong>s<br />

<strong>la</strong>boratoires.<br />

<strong>Le</strong>s congrès ITS ont eu lieu à New York (2008), à Stockholm (2009) et à Pusan<br />

(Corée) en 2010.<br />

<strong>Le</strong>s pays avancés ont tous créé <strong>de</strong>s associations <strong>de</strong> personnes physiques ou morales<br />

impliquées professionnellement dans ces sujets.<br />

En France, l’ATEC a été créée (http://www.atec-itsfrance.net/home.cfm ).<br />

Signalons aussi pour <strong>la</strong> France le dynamisme particulier du Conseil Général <strong>de</strong>s<br />

Côtes d’Armor qui anime ITS Bretagne et organise un congrès biannuel.<br />

(http://www.itsbretagne.net/ )<br />

<strong>Le</strong>s TICs permettent d’accroître fortement <strong>la</strong> sécurité et <strong>de</strong> diminuer <strong>la</strong> congestion,<br />

ce que nous allons développer dans les prochains chapitres. Malheureusement, il<br />

nous faut admettre que les <strong>de</strong>ux problèmes essentiels <strong>de</strong> l’énergie et <strong>de</strong><br />

l’environnement ne peuvent être résolus par le déploiement <strong>de</strong>s TICs même si ça et<br />

là <strong>de</strong>s contributions peuvent être apportées.


CHAPITRE 1<br />

LES NOUVELLES TECHNOLOGIES DANS LE VEHICULE<br />

LES SYSTEMES DE NAVIGATION<br />

Un système <strong>de</strong> navigation, encore appelé système <strong>de</strong> guidage ou navigateur,<br />

comprend quatre éléments :<br />

• Une carte numérique.<br />

• Un logiciel <strong>de</strong> routage.<br />

• Un système <strong>de</strong> géo-localisation automatique précis.<br />

• Une interface homme-machine conviviale d’interrogation et <strong>de</strong> présentation<br />

<strong>de</strong>s résultats.<br />

La cartographie numérique<br />

On appelle SIG (Systèmes d’Informations Géographiques) l’ensemble <strong>de</strong>s<br />

techniques informatiques pour créer, mémoriser, manipuler les informations <strong>de</strong><br />

types cartographiques. <strong>Le</strong>s SIG concernent <strong>la</strong> cartographie routière, mais aussi les<br />

réseaux ferrés, réseaux électriques, réseaux d’eau, <strong>de</strong> gaz, d’égouts, les réseaux<br />

fluviaux…. En quelques années, plusieurs sociétés se sont développées pour créer<br />

ces bases <strong>de</strong> données gigantesques qui, outre <strong>la</strong> topologie <strong>de</strong>s routes, contiennent les<br />

noms <strong>de</strong> rues, l’emp<strong>la</strong>cement <strong>de</strong>s hôpitaux, hôtels, restaurants, musées, cinémas,<br />

sta<strong>de</strong>s…<br />

<strong>Le</strong> réseau routier français comprend un million <strong>de</strong> kilomètres <strong>de</strong> chaussées. Si on<br />

p<strong>la</strong>ce un point tous les <strong>de</strong>ux cents mètres avec ses coordonnées (<strong>la</strong>titu<strong>de</strong>, longitu<strong>de</strong><br />

et altitu<strong>de</strong>), ce<strong>la</strong> fait quinze millions <strong>de</strong> données à stocker, ce qui est peu avec les<br />

technologies <strong>de</strong> mémorisation disponibles aujourd’hui. On peut donc rajouter<br />

d’innombrables informations écrites, visuelles ou sonores - <strong>la</strong> France tiendra<br />

aisément sur un CDROM <strong>de</strong> 700 Mo.<br />

<strong>Le</strong> réseau routier est en fait un gigantesque graphe dont les sommets sont les points<br />

GPS et les arêtes les segments <strong>de</strong> route. <strong>Le</strong> routage est <strong>la</strong> recherche d’un chemin<br />

optimal, au sens d’un critère, pour relier un point <strong>de</strong> départ à un point d’arrivée. <strong>Le</strong><br />

critère pourra être le chemin le plus court ou le plus rapi<strong>de</strong> ou le plus économique.<br />

Ce qui suppose que les différents segments du graphe soient connus avec leurs<br />

longueurs, leurs capacités d’écoulement <strong>de</strong> trafic et le cas échéant leurs coûts <strong>de</strong><br />

péage.<br />

<strong>Le</strong> chemin obtenu sera un routage qualifié <strong>de</strong> statique, c'est-à-dire que le chemin<br />

retenu ne tiendra pas compte <strong>de</strong> <strong>la</strong> situation du trafic au moment où le dép<strong>la</strong>cement<br />

sera effectué.<br />

Pour avoir un navigateur intelligent ou dynamique, il faut bien sûr disposer d’un<br />

service <strong>de</strong> recueil <strong>de</strong> données trafic en temps réel <strong>de</strong> manière à modifier<br />

« l’impédance » <strong>de</strong>s segments <strong>de</strong> route qui sont chargés en circu<strong>la</strong>tion.


16 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Toutefois, pour obtenir un système <strong>de</strong> guidage, il faut disposer d’un capteur <strong>de</strong><br />

localisation qui délivre en permanence <strong>la</strong> position du véhicule et <strong>la</strong> reporte sur <strong>la</strong><br />

carte numérique. L’opération <strong>de</strong> report du point courant sur <strong>la</strong> carte numérique<br />

consiste à mettre en correspondance les données du capteur <strong>de</strong> localisation<br />

(longitu<strong>de</strong> et <strong>la</strong>titu<strong>de</strong>) et un point <strong>de</strong> <strong>la</strong> route qui est discrétisée avec un point tous les<br />

<strong>de</strong>ux cents mètre par exemple. Cette opération s’appelle le « map matching » ou<br />

mise en correspondance. <strong>Le</strong> travail est facilité par le fait que le véhicule est a priori<br />

sur <strong>la</strong> route et que l’on connaît aussi son sens <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement. Même avec <strong>de</strong>s<br />

capteurs GPS à bas coût, <strong>la</strong> localisation se fait à moins d’une dizaine <strong>de</strong> mètres.<br />

<strong>Le</strong>s cartes numériques sont fournies en Europe principalement par <strong>de</strong>ux sociétés :<br />

Navteq et Tele At<strong>la</strong>s. Ces opérateurs sillonnent les routes avec <strong>de</strong>s véhicules équipés<br />

<strong>de</strong> matériel informatique et <strong>de</strong> caméras vidéo pour relever les caractéristiques utiles<br />

comme les voies <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion, <strong>la</strong> signalisation, les intersections. La couverture <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> France atteint aujourd’hui 100 %. La numérisation totale du réseau routier, <strong>de</strong>s<br />

gran<strong>de</strong>s agglomérations et <strong>de</strong>s villes moyennes avec plusieurs milliers <strong>de</strong> p<strong>la</strong>ns<br />

détaillés, rue par rue, constitue un travail colossal. <strong>Le</strong>s modifications comme les<br />

sens interdits, les nouveaux noms <strong>de</strong> rues, les ronds-points et l’ouverture <strong>de</strong><br />

nouvelles routes sont prises en compte dans les meilleurs dé<strong>la</strong>is. Il est d’ailleurs<br />

possible <strong>de</strong> faire remonter les erreurs en contactant directement les fournisseurs <strong>de</strong><br />

cartes : Navteq avec Map Reporter et Tele At<strong>la</strong>s avec Map Insight.<br />

Une solution « Open source » appelée OpenStreetMap constitue une alternative à <strong>la</strong><br />

cartographie commerciale. http://www.openstreetmap.fr/<br />

Openstreetmap est un projet <strong>de</strong>stiné à réaliser une carte du mon<strong>de</strong>, sous licence dite<br />

“libre”. Ce<strong>la</strong> signifie que tout le mon<strong>de</strong> est libre d'utiliser, d'améliorer, <strong>de</strong> distribuer<br />

ou d'effectuer <strong>de</strong>s travaux dérivés à partir <strong>de</strong>s cartes Openstreetmap.<br />

De nombreux opérateurs offrent sur le WEB <strong>de</strong>s services utilisant <strong>la</strong> cartographie.<br />

Via Michelin par exemple reporte sur sa carte <strong>la</strong> météo en temps réel, <strong>la</strong> position <strong>de</strong>s<br />

radars, l’état du trafic et bien sûr les restaurants, les hôtels. La préparation d’un<br />

voyage avec le routage personnalisé <strong>voiture</strong>, vélo, piétons et <strong>la</strong> recherche <strong>de</strong><br />

parcours touristiques sont proposées.<br />

Google profite du succès <strong>de</strong> son navigateur pour proposer ses services autour <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

cartographie « Googlemap ». Ci-après l’image satellite <strong>de</strong> l’Ecole <strong>de</strong>s Mines <strong>de</strong><br />

Paris puis l’entrée <strong>de</strong> l’école au 60 boulevard Saint Michel sur Googlemap.


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule 17<br />

Technologie <strong>de</strong> géo-localisation automatique<br />

Aussi loin que l’on remonte dans l’histoire <strong>de</strong> l’humanité, l'homme a cherché à<br />

voyager pour découvrir le mon<strong>de</strong>. Ce<strong>la</strong> l'a conduit à <strong>de</strong>voir se localiser sur <strong>la</strong> terre.<br />

Dans un premier temps, il a repéré son chemin grâce à sa mémoire visuelle, mais<br />

cette métho<strong>de</strong> limite son rayon <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement.


18 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

L'invention <strong>de</strong> <strong>la</strong> boussole a été une découverte décisive, qui lui a permis <strong>de</strong><br />

s'orienter et <strong>de</strong> se positionner sur <strong>de</strong>s cartes.<br />

<strong>Le</strong>s marins, les géologues et les aviateurs ont ainsi appris à faire le point. En<br />

reconnaissant trois points (les amers) dans son environnement, l'observateur peut<br />

mesurer au compas <strong>de</strong> relèvement trois angles par rapport au nord et ainsi se<br />

positionner au centre d'un triangle.<br />

La précision <strong>de</strong> cette métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> positionnement est très bonne. Elle est toutefois<br />

liée à <strong>la</strong> précision <strong>de</strong>s instruments <strong>de</strong> pointage.<br />

De plus, l'observateur doit détecter trois amers connus sur sa carte, ce qui n'est pas<br />

toujours possible et difficilement réalisable <strong>de</strong> manière automatisée.<br />

Pour <strong>de</strong>s besoins militaires, les Etats-Unis ont développé dans les années 70 un<br />

système <strong>de</strong> localisation automatique précis d’un point quelconque <strong>de</strong><br />

l’environnement terrestre.<br />

Pour ce<strong>la</strong>, une myria<strong>de</strong> <strong>de</strong> 31 satellites a été <strong>la</strong>ncée : elle sert d’amers repérables<br />

automatiquement.<br />

<strong>Le</strong> système qui s’est appelé « GPS » (Global Positioning System) exploite, lui<br />

aussi, le principe du « point optique » exposé précé<strong>de</strong>mment.<br />

Avec retard, l’Europe s’est engagée à mettre en œuvre un système concurrent<br />

nommé Galileo. Conçu une trentaine d’années après le GPS, il apportera quelques<br />

progrès technologiques, mais le retard <strong>de</strong> son déploiement constitue un handicap<br />

important.<br />

Principe <strong>de</strong> fonctionnement du système GPS :<br />

Pour que les simples PDA (Personal Digital Assistant) que nous utilisons<br />

aujourd’hui puissent se localiser, une imposante technologie est déployée à l’échelle<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> p<strong>la</strong>nète. <strong>Le</strong> système GPS comprend en effet un ensemble <strong>de</strong> satellites qui<br />

tournent autour <strong>de</strong> <strong>la</strong> terre, un ensemble <strong>de</strong> stations au sol et bien sûr les millions <strong>de</strong><br />

récepteurs GPS passifs qui tirent les bénéfices <strong>de</strong> cette boussole électronique précise<br />

offerte à l’humanité tout entière par les Etats-Unis d’Amérique.<br />

<strong>Le</strong> segment spatial<br />

Il est constitué actuellement d'une constel<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> 31 satellites (NAVSTAR pour<br />

NAVigation Satellite Timing And Ranging). Ces satellites sont répartis sur 6 orbites<br />

quasi circu<strong>la</strong>ires d'inclinaison 55° par rapport à l’équateur, à une altitu<strong>de</strong> d'environ<br />

20.000 Km (pério<strong>de</strong> 11 heures 58 minutes 02 secon<strong>de</strong>s).<br />

La configuration du réseau <strong>de</strong> satellites est conçue <strong>de</strong> manière à assurer à tout<br />

moment <strong>la</strong> réception au sol d’un maximum <strong>de</strong> signaux en provenance <strong>de</strong>s satellites,<br />

surtout sur les parties habitées <strong>de</strong> <strong>la</strong> terre.


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule 19<br />

La constel<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s satellites du GPS<br />

<strong>Le</strong>s stations <strong>de</strong> contrôle et <strong>de</strong> poursuite au sol :<br />

Observant les satellites, ces stations au sol au nombre <strong>de</strong> 5, ont un triple rôle :<br />

• Observer les dérives <strong>de</strong>s satellites par rapport à leur orbite nominale (ces<br />

dérives sont principalement dues à <strong>la</strong> pression <strong>de</strong> radiation so<strong>la</strong>ire et aux chocs<br />

avec <strong>de</strong>s micrométéorites).<br />

• Calculer le biais <strong>de</strong>s horloges atomiques <strong>de</strong>s satellites qui, malgré leur gran<strong>de</strong><br />

stabilité, dérivent légèrement (<strong>de</strong> l'ordre <strong>de</strong> 0.1 ms par an) par rapport à<br />

l'horloge <strong>de</strong> référence <strong>de</strong> l'observatoire <strong>de</strong> <strong>la</strong> NASA. (Rappelons que si<br />

l'horloge d'un satellite est fausse <strong>de</strong> 0.1 ms, <strong>la</strong> mesure <strong>de</strong> distance est fausse <strong>de</strong><br />

30 km ! Alors que <strong>la</strong> précision requise est <strong>de</strong> l'ordre <strong>de</strong> 50 m ! )<br />

• Mettre à jour, à partir <strong>de</strong> relevés atmosphériques, les coefficients du modèle<br />

<strong>de</strong>s couches ionosphériques et troposphériques <strong>de</strong> l'atmosphère, utilisés par le<br />

récepteur pour le calcul <strong>de</strong> <strong>la</strong> distance à partir du temps <strong>de</strong> propagation.<br />

Ces trois informations (paramètres orbitaux, biais <strong>de</strong> l'horloge du satellite,<br />

coefficients atmosphériques) sont périodiquement réactualisées (toutes les 30 s) et<br />

transmises aux satellites qui les réémettent vers les récepteurs dans le message <strong>de</strong><br />

navigation.<br />

<strong>Le</strong>s récepteurs<br />

Ils sont constitués d'un récepteur radio, d'une horloge et d'un processeur.<br />

Un récepteur G.P.S. se positionne en mesurant les distances qui le séparent <strong>de</strong>s<br />

satellites. En théorie, trois satellites suffisent pour calculer ses trois coordonnées. En<br />

réalité, comme les distances sont calculées à partir <strong>de</strong> <strong>la</strong> mesure <strong>de</strong>s temps <strong>de</strong><br />

propagation satellites récepteur et que ces temps ne sont mesurés qu’à une inconnue<br />

près (le biais <strong>de</strong> l’horloge du récepteur par rapport aux horloges <strong>de</strong>s satellites) il faut<br />

un quatrième satellite.


20 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

L’utilisateur cherche donc à déterminer 4 inconnues : sa position (trois coordonnées<br />

x, y, z) et le biais <strong>de</strong> son horloge (τ). Il a donc besoin <strong>de</strong> signaux provenant d’au<br />

moins 4 satellites.<br />

De façon schématique, on peut dire que chaque satellite émet <strong>de</strong>ux types <strong>de</strong><br />

signaux : un « top » (toutes les millisecon<strong>de</strong>s) qui est utilisé pour <strong>la</strong> mesure <strong>de</strong><br />

distance et un « message <strong>de</strong> navigation » (toutes les 30 secon<strong>de</strong>s) contenant les<br />

paramètres orbitaux du satellite.<br />

Supposons qu’un satellite Si émette un “top” à une heure t1 :<br />

• ce signal parvient au récepteur R à une heure t2,<br />

• <strong>la</strong> distance satellite récepteur est d (Si, R) = c.(t2-t1), avec c <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

lumière.<br />

• Or, l’horloge du récepteur étant biaisée, l’heure <strong>de</strong> réception mesurée est (t2-<br />

τ),<br />

• <strong>la</strong> distance mesurée est di = d (Si, R) + c. τ<br />

La distance di = d(Si, R) + c. τ est appelée « pseudo-distance ».<br />

Distance et pseudo-distance satellite récepteur<br />

<strong>Le</strong> récepteur doit donc résoudre le système suivant :<br />

x, y, z et τ sont les inconnues.


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule 21<br />

(xi, yi, zi) est <strong>la</strong> position du satellite Si, connue grâce au message <strong>de</strong> navigation.<br />

d1,...d4 sont les pseudo-distances mesurées par le récepteur.<br />

Ce qui a été exposé ci-<strong>de</strong>ssus correspond au mo<strong>de</strong> 3D. Il existe un autre mo<strong>de</strong>, dit<br />

mo<strong>de</strong> 2D, où le récepteur ne cherche à calculer que 3 inconnues (x, y et τ). L'altitu<strong>de</strong><br />

z est fournie par l'utilisateur (par défaut, c'est l'altitu<strong>de</strong> du <strong>de</strong>rnier point en mo<strong>de</strong><br />

3D).<br />

En mo<strong>de</strong> 2D, trois satellites suffisent pour faire un point.<br />

Ce mo<strong>de</strong> est utilisé en mer ou sur terre, lorsque l'on dispose d'un modèle numérique<br />

<strong>de</strong> terrain.<br />

On peut résumer <strong>la</strong> chaîne G.P.S par le schéma suivant :<br />

<strong>Le</strong> GPS différentiel (DGPS) et le RTK (Real Time Kinematic, en ang<strong>la</strong>is)<br />

<strong>Le</strong> but du GPS différentiel est d'accroître <strong>la</strong> précision du positionnement, en<br />

réduisant fortement les erreurs sur <strong>la</strong> mesure <strong>de</strong>s distances satellites - récepteur.<br />

<strong>Le</strong> DGPS est basé sur un ensemble <strong>de</strong> stations fixes, dont les positions sont connues<br />

exactement. Ces stations reçoivent les signaux <strong>de</strong>s mêmes satellites que les<br />

terminaux mobiles présents dans leur zone d'action, et elles estiment en permanence<br />

l'erreur locale <strong>de</strong> positionnement du GPS en comparant <strong>la</strong> position calculée avec leur<br />

position réelle connue. Cette information est transmise par radio ou tout autre moyen<br />

aux récepteurs DGPS <strong>de</strong> <strong>la</strong> zone couverte.<br />

Une correction différentielle est définie pour un satellite donné à un temps donné.<br />

On peut ainsi passer d'une précision <strong>de</strong> l'ordre <strong>de</strong> 10 à 20 mètres à une précision <strong>de</strong> 5<br />

à 3 mètres sur une gran<strong>de</strong> zone (plusieurs centaines <strong>de</strong> kilomètres).<br />

<strong>Le</strong> mo<strong>de</strong> « différentiel » existe en plusieurs variantes ; <strong>la</strong> plus é<strong>la</strong>borée utilise <strong>la</strong><br />

mesure <strong>de</strong> <strong>la</strong> phase <strong>de</strong>s signaux reçus (GPS RTK) et non le co<strong>de</strong> binaire pour<br />

calculer les pseudo-distances. À partir d'une station située sur un point connu distant<br />

<strong>de</strong> quelques kilomètres, on obtient ainsi à l'ai<strong>de</strong> du GPS <strong>de</strong>s positions précises à


22 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

quelques centimètres près dans les trois dimensions (GPS géodésique ou<br />

cinématique), ce qui permet <strong>de</strong> l'utiliser non seulement pour <strong>de</strong>s levers, mais aussi<br />

pour <strong>de</strong>s imp<strong>la</strong>ntations en topographie. On peut même atteindre quelques<br />

millimètres <strong>de</strong> précision avec <strong>de</strong>s logiciels <strong>de</strong> traitement très é<strong>la</strong>borés utilisés en<br />

temps différé.<br />

Pour bénéficier <strong>de</strong>s performances du DGPS, il faut à <strong>la</strong> fois un récepteur compatible<br />

et, très souvent, s’abonner à un opérateur <strong>de</strong> service.<br />

Pour le GPS RTK, il faut disposer d’un récepteur performant et d’une station <strong>de</strong><br />

base au sol.<br />

<strong>Le</strong> navigateur embarqué et son interface homme-machine<br />

L’adaptation <strong>de</strong>s navigateurs au guidage routier et leur industrialisation ont eu lieu à<br />

partir <strong>de</strong>s années 1990, d’abord au Japon, puis aux USA et en Europe.<br />

On a pensé que les navigateurs seraient un marché réservé aux constructeurs<br />

automobiles mais ceux-ci ont tardé à les mettre à disposition en première monte et<br />

ont appliqué <strong>de</strong>s prix trop élevés.<br />

Des navigateurs noma<strong>de</strong>s sont apparus et le marché a explosé sur les cinq <strong>de</strong>rnières<br />

années. Ce sont <strong>de</strong>s millions <strong>de</strong> navigateurs qui ont été mis en service en Europe et<br />

en France.<br />

<strong>Le</strong>s principaux arguments avancés par les constructeurs automobiles pour justifier <strong>la</strong><br />

supériorité <strong>de</strong>s navigateurs embarqués par rapport aux systèmes noma<strong>de</strong>s concernent<br />

<strong>la</strong> précision du positionnement et <strong>la</strong> qualité <strong>de</strong> l’interface homme-machine intégrée<br />

au tableau <strong>de</strong> bord. Il est exact que dans les tunnels ou encore dans les rues au<br />

milieu <strong>de</strong>s bâtiments <strong>de</strong> gran<strong>de</strong> dimension (on parle <strong>de</strong> « canyons urbains »), les


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule 23<br />

signaux GPS et <strong>la</strong> localisation peuvent disparaître temporairement. Dès lors, les<br />

systèmes embarqués hybri<strong>de</strong>nt les signaux GPS avec <strong>de</strong>s informations odométriques<br />

collectés sur le bus CAN pour assurer <strong>la</strong> persistance <strong>de</strong> <strong>la</strong> localisation GPS. Cet<br />

avantage ne suffit toutefois pas à justifier aux yeux <strong>de</strong>s automobilistes <strong>la</strong> différence<br />

<strong>de</strong> coût. L’intégration d’un écran couleur avec <strong>la</strong> radio, un lecteur <strong>de</strong> DVD et le<br />

téléphone offre confort et prestige au navigateur embarqué, mais les navigateurs<br />

noma<strong>de</strong>s ont rapi<strong>de</strong>ment intégré toutes ces fonctionnalités.<br />

La véritable revanche <strong>de</strong>s systèmes embarqués viendra du coup<strong>la</strong>ge du GPS avec<br />

<strong>de</strong>s organes <strong>de</strong> sécurité ou <strong>de</strong> confort du véhicule. Par exemple, le navigateur peut<br />

servir « d’ange gardien » pour respecter automatiquement les limites <strong>de</strong> vitesse<br />

grâce au coup<strong>la</strong>ge avec le régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse, ou encore contribuer à l’écoconduite<br />

en prenant en compte le profil <strong>de</strong> <strong>la</strong> route.<br />

Dans <strong>la</strong> <strong>la</strong>ngue française, les expressions « navigateur noma<strong>de</strong> » ou « système <strong>de</strong><br />

guidage électronique » sont <strong>de</strong> moins en moins usitées et l’acronyme GPS est<br />

<strong>de</strong>venu leur synonyme. <strong>Le</strong> GPS est entré dans le domaine du public. Il est <strong>de</strong>venu<br />

un objet banalisé et ses applications se sont multipliées. Il équipe les voiliers, les<br />

avions, les vélos et même les randonneurs avec, à chaque fois, <strong>de</strong>s cartes<br />

numériques dédiées.<br />

<strong>Le</strong> phénomène s’est encore accéléré avec <strong>la</strong> pénétration massive <strong>de</strong>s téléphones<br />

portables <strong>de</strong> nouvelle génération intégrant <strong>la</strong> cartographie, l’antenne GPS, son<br />

processeur et le guidage routier, piétonnier, ouvrant <strong>la</strong> porte à <strong>la</strong> mobilité<br />

multimodale.<br />

Une nouvelle industrie s’est développée et <strong>de</strong> nouveaux acteurs apparaissent très<br />

vite. L’édition <strong>de</strong>s cartes numériques s’est structurée autour <strong>de</strong> grands acteurs tels<br />

que Navteq et Tele At<strong>la</strong>s. <strong>Le</strong> marché <strong>de</strong>s navigateurs portables a été accaparé par<br />

TomTom, Garmin, Mio. Plus <strong>de</strong> trois millions <strong>de</strong> GPS portables ont été vendus en<br />

France en 2008.<br />

Système <strong>de</strong> navigation embarqué<br />

connecté au bus CAN pour un<br />

positionnement précis<br />

Un navigateur GPS portable<br />

typique<br />

Une gran<strong>de</strong> variété <strong>de</strong> PDA<br />

(Personal Digital Assistant)<br />

incluant <strong>de</strong>s navigateurs<br />

GPS<br />

Puis les géants <strong>de</strong> l’informatique Google et Microsoft se sont respectivement<br />

positionnés avec <strong>de</strong>s logiciels applications puissants tels que Google Earth et Virtual<br />

Earth 3D (Microsoft). De gran<strong>de</strong>s manœuvres industrielles ont eu lieu ces <strong>de</strong>ux


24 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

<strong>de</strong>rnières années avec le rachat <strong>de</strong> TeleAt<strong>la</strong>s par TomTom et <strong>de</strong> Navteq par Nokia.<br />

<strong>Le</strong> marché <strong>de</strong> <strong>la</strong> mobilité est en effervescence.<br />

Conclusion sur les navigateurs<br />

<strong>Le</strong> service rendu à l’utilisateur est tout à fait réel et ne dépend pas <strong>de</strong>s autres<br />

usagers. L’automobiliste tire un bénéfice immédiat et tangible <strong>de</strong> son<br />

investissement. Beaucoup d’automobilistes achètent le système pour être informés<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> position <strong>de</strong>s radars et <strong>de</strong>s dépassements <strong>de</strong> vitesse.<br />

Même si le fonctionnement du système <strong>de</strong> navigation est simple et bien compris, son<br />

usage gar<strong>de</strong> un côté merveilleux tant l’usager a l’illusion d’une machine <strong>intelligente</strong><br />

qui l’assiste.<br />

Si l’utilisateur s’est écarté du chemin préconisé, il peut à tout moment re<strong>de</strong>man<strong>de</strong>r<br />

un calcul <strong>de</strong> chemin à partir <strong>de</strong> <strong>la</strong> position courante.<br />

De <strong>la</strong> même façon, l’utilisateur peut à tout moment rechercher autour <strong>de</strong> sa position<br />

courante un service, une station essence ou un hôtel par exemple.<br />

Il choisit parmi les propositions du logiciel celle qui lui convient et peut contacter<br />

l’établissement choisi par téléphone en utilisant <strong>la</strong> liaison à <strong>la</strong> base <strong>de</strong> données et <strong>la</strong><br />

communication GSM.<br />

<strong>Le</strong>s navigateurs sont fiables et précis. <strong>Le</strong>s seuls dysfonctionnements peuvent<br />

provenir <strong>de</strong> <strong>la</strong> perte <strong>de</strong>s satellites ou d’une base <strong>de</strong> données incomplète ou non à<br />

jour.<br />

<strong>Le</strong>s cartes numériques doivent donc être mises à jour périodiquement pour prendre<br />

en compte les nouvelles voies, les nouveaux lotissements, les modifications<br />

topologiques <strong>de</strong> carrefour, les modifications <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalétique routière. <strong>Le</strong>s<br />

opérateurs <strong>de</strong> cartes numériques offrent ces services (y compris <strong>la</strong> mise à jour <strong>de</strong>s<br />

emp<strong>la</strong>cements <strong>de</strong>s radars fixes) par téléchargement sur Internet, moyennant <strong>de</strong>s<br />

abonnements.<br />

Pour les autres usagers, <strong>la</strong> possession par un automobiliste d’un système <strong>de</strong><br />

navigation ne présente aucun avantage ni aucune nuisance.<br />

Une <strong>de</strong>s limites du système actuel est que, pour l’usager lui-même, le système<br />

n’exploite que <strong>de</strong>s informations statiques et ne tient pas compte du trafic et <strong>de</strong>s<br />

éventuels embouteil<strong>la</strong>ges.<br />

L’utilisation d’informations contextuelles sur l’état du trafic par le navigateur<br />

conduit au concept <strong>de</strong> navigateur dynamique en temps réel. Ce<strong>la</strong> suppose que le<br />

navigateur soit alimenté en temps réel par <strong>de</strong>s données sur l’état du trafic. <strong>Le</strong> recueil<br />

<strong>de</strong> ces données a un coût, et on pressent, là encore, une économie <strong>de</strong> l’information<br />

trafic en émergence.<br />

Une autre amélioration possible <strong>de</strong>s systèmes actuels <strong>de</strong> navigation consiste en <strong>de</strong>s<br />

fonctions <strong>de</strong> copilotage. En effet, le navigateur par GPS, tel que nous le connaissons,<br />

est parfaitement opérationnel et permet un guidage performant.


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule 25<br />

Son assistance représente un confort et un gain <strong>de</strong> temps pour l’usager, mais il<br />

contribue également à <strong>la</strong> sécurité car le conducteur n’a pas à chercher sa route, à<br />

s’arrêter sur le bas-côté pour prendre <strong>de</strong>s renseignements sur une carte papier en<br />

perturbant le trafic.<br />

Mais le guidage actuel ne représente qu’un avant-goût <strong>de</strong>s possibilités offertes par le<br />

système GPS. En effet, un développement prometteur consiste à exploiter <strong>la</strong> lecture<br />

anticipée <strong>de</strong> <strong>la</strong> route, afin d’annoncer au conducteur <strong>de</strong>s éléments à venir qui lui sont<br />

invisibles au point courant, à <strong>la</strong> manière d’un copilote en rallye. On parle alors<br />

d’ « horizon électronique ».<br />

Pour ce faire, les futures cartes numériques du réseau routier vont s’enrichir <strong>de</strong><br />

nouveaux attributs comme les points « acci<strong>de</strong>ntogènes », les montées et les<br />

<strong>de</strong>scentes, les indices d’adhérence <strong>de</strong> <strong>la</strong> chaussée, les virages en épingles avec leur<br />

courbure, les carrefours dangereux, les panneaux stop, les limitations <strong>de</strong> vitesses etc.<br />

Ces informations pourront être fusionnées pour être présentées au conducteur sous<br />

forme d’une « signalétique embarquée ».<br />

De <strong>la</strong> même façon, les opérateurs <strong>de</strong> réseaux autoroutiers pourront multiplier les<br />

panneaux à messages variables (PMV) en les géo-localisant et en les diffusant sous<br />

forme <strong>de</strong> PMV embarqués.<br />

CONTROLE LONGITUDINAL DU VEHICULE<br />

La conduite d’un véhicule comprend <strong>de</strong>ux fonctions principales : le contrôle<br />

longitudinal qui consiste à maintenir une vitesse compatible avec <strong>la</strong> géométrie et <strong>la</strong><br />

qualité <strong>de</strong> <strong>la</strong> route, les conditions météorologiques et l’état du trafic en assurant <strong>la</strong><br />

distance <strong>de</strong> sécurité avec les véhicules précé<strong>de</strong>nts, et le contrôle <strong>la</strong>téral qui consiste à<br />

maintenir le véhicule sur sa voie. <strong>Le</strong>s actionneurs disponibles pour assurer le<br />

contrôle longitudinal sont l’accélérateur et le frein alors que l’actionneur utilisé pour<br />

assurer le contrôle <strong>la</strong>téral est le vo<strong>la</strong>nt.<br />

<strong>Le</strong> contrôle longitudinal est un contrôle en vitesse et <strong>la</strong> consigne <strong>de</strong> vitesse est<br />

normalement donnée par le conducteur. Celui-ci est soumis à <strong>de</strong> multiples<br />

contraintes que sont les caractéristiques <strong>de</strong> son véhicule, le respect <strong>de</strong>s limites <strong>de</strong><br />

vitesse, et ses propres qualités <strong>de</strong> conducteur.<br />

<strong>Le</strong> régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse<br />

<strong>Le</strong> régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse c<strong>la</strong>ssique (en ang<strong>la</strong>is Cruise controler) compare <strong>la</strong> vitesse<br />

réelle du véhicule à une vitesse <strong>de</strong> croisière choisie par l’usager, il accélère pour<br />

atteindre cette vitesse et utilise le frein moteur en cas <strong>de</strong> dépassement <strong>de</strong> <strong>la</strong> consigne,<br />

mais ne fait pas usage du frein. Ce système est pratique sur <strong>de</strong> longues distances,<br />

notamment sur autoroute et permet généralement une consommation optimale <strong>de</strong><br />

carburant. Il permet aussi d'éviter les excès <strong>de</strong> vitesse par inadvertance. <strong>Le</strong><br />

régu<strong>la</strong>teur est utilisé au-<strong>de</strong>ssus d’une vitesse minimale <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 70 Km/h. Il ne<br />

faut pas l’utiliser en milieu urbain ou si <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion est chargée et irrégulière.<br />

Ce système effectue seul les corrections du régime moteur en fonction du profil <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

route, accélérant dans les montées et ralentissant en faisant usage du frein moteur


26 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

dans les <strong>de</strong>scentes. Dans <strong>la</strong> mesure où ceci serait insuffisant par dépassement <strong>de</strong>s<br />

limites du système, il faut, bien entendu, rétrogra<strong>de</strong>r sur le rapport inférieur et, le cas<br />

échéant, freiner par les moyens c<strong>la</strong>ssiques.<br />

<strong>Le</strong> conducteur dispose d'une ou plusieurs comman<strong>de</strong>s, <strong>de</strong> préférence au vo<strong>la</strong>nt sur<br />

une seule manette, lui permettant d'activer le régu<strong>la</strong>teur, <strong>de</strong> choisir sa vitesse <strong>de</strong><br />

croisière, et <strong>de</strong> revenir au mo<strong>de</strong> c<strong>la</strong>ssique.<br />

Différentes fonctions peuvent être ajoutées, comme le retour en mo<strong>de</strong> régu<strong>la</strong>tion<br />

après un passage en mo<strong>de</strong> c<strong>la</strong>ssique, le choix du mo<strong>de</strong> limiteur plutôt que régu<strong>la</strong>teur,<br />

par exemple.<br />

<strong>Le</strong>s véhicules les plus récents n'ayant plus <strong>de</strong> câble d'accélérateur, c'est le<br />

micromoteur <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> <strong>de</strong>s gaz qui est directement commandé par le calcu<strong>la</strong>teur<br />

du véhicule.<br />

La conduite sous régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse ne présente pas <strong>de</strong> difficultés particulières.<br />

De nombreuses sécurités sont couplées à ce système : ainsi, une action sur <strong>la</strong> pédale<br />

<strong>de</strong> freins, d'accélérateur, d'embrayage (pour les boîtes <strong>de</strong> vitesses manuelles) ou sur<br />

le levier <strong>de</strong> sélection <strong>de</strong>s vitesses, désactive immédiatement le régu<strong>la</strong>teur et fait<br />

repasser le véhicule en mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> conduite traditionnel.<br />

<strong>Le</strong> conducteur libéré <strong>de</strong> <strong>la</strong> hantise du dépassement <strong>de</strong>s vitesses limites autorisées<br />

peut reporter son attention autrefois dévolue à cette tâche aux autres aspects <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

conduite automobile, et adopter une conduite plus détendue.<br />

<strong>Le</strong> régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse constitue donc un progrès dans le domaine <strong>de</strong> <strong>la</strong> sécurité. <strong>Le</strong><br />

régu<strong>la</strong>teur est présent sur <strong>la</strong> quasi-totalité <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s aux USA et sa pénétration sur<br />

les marchés européens a été plus tardive.<br />

<strong>Le</strong> Régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse adaptatif (RVA en français ou ACC en ang<strong>la</strong>is)<br />

<strong>Le</strong> Régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> Vitesse Adaptatif (en ang<strong>la</strong>is A.C.C. pour « Autonomous Cruise<br />

Control ») est un système d’assistance capable <strong>de</strong> contrôler <strong>la</strong> vitesse re<strong>la</strong>tive ainsi<br />

que <strong>la</strong> distance entre <strong>de</strong>ux véhicules qui se suivent sur <strong>la</strong> même voie.<br />

Si un véhicule équipé d’un régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse c<strong>la</strong>ssique réglé à 130km/h sur<br />

autoroute, rattrape un véhicule rou<strong>la</strong>nt à 110 Km/h, il le percute à une vitesse<br />

re<strong>la</strong>tive <strong>de</strong> 20km/h en l’absence d’intervention du conducteur.<br />

Au contraire, le Régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> Vitesse Adaptatif détecte le véhicule plus lent, calcule<br />

automatiquement <strong>la</strong> distance <strong>de</strong> sécurité, ralentit et se maintient à <strong>la</strong> vitesse du<br />

véhicule plus lent dans l’attente d’une intervention du conducteur.<br />

<strong>Le</strong> Régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> Vitesse Adaptatif ne communique ni avec le véhicule suivi ni avec<br />

l'infrastructure. C’est un système d’assistance autonome qui procure un bénéfice<br />

immédiat à son propriétaire.<br />

<strong>Le</strong> composant critique du Régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> Vitesse Adaptatif est le capteur <strong>de</strong> détection<br />

du véhicule rattrapé. Deux solutions technologiques sont en compétition : le radar et<br />

le lidar. Ces solutions diffèrent en prix et en performance, mais ont <strong>de</strong>s<br />

ressemb<strong>la</strong>nces au niveau technique. <strong>Le</strong> radar utilise <strong>de</strong>s on<strong>de</strong>s millimétriques (3,89


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule 27<br />

mm pour le 77 GHz) alors que le lidar émet dans le visible ou l’infra rouge (1500 A°<br />

pour 200 THz).<br />

<strong>Le</strong> lidar ou télémètre <strong>la</strong>ser<br />

L'utilisation d'un <strong>la</strong>ser comme émetteur et d'un capteur monté <strong>de</strong>rrière <strong>la</strong> grille avant<br />

d'une automobile est un système peu coûteux, mais qui souffre d'un problème <strong>de</strong><br />

diffusion <strong>de</strong> son faisceau lorsque <strong>la</strong> visibilité est mauvaise. En effet, <strong>la</strong> lumière<br />

visible qu'il émet est facilement absorbée ou réfléchie par les obstacles, en<br />

particulier par <strong>la</strong> pluie, <strong>la</strong> neige ou le brouil<strong>la</strong>rd. De plus, si le véhicule à détecter est<br />

très sale ou boueux, <strong>la</strong> réflexion vers le capteur <strong>la</strong>ser est également amoindrie. Son<br />

coût <strong>de</strong> 400 à 600 €, en 2008, le rend accessible aux véhicules <strong>de</strong> c<strong>la</strong>sse moyenne.<br />

Il existe <strong>de</strong>s <strong>la</strong>sers tournants <strong>de</strong> haute performance (Ibeo ou Sick) qui sont<br />

abondamment utilisés par les chercheurs pour développer <strong>de</strong>s systèmes avancés <strong>de</strong><br />

perception <strong>de</strong> l’environnement, mais leurs coûts encore élevés ne permettent pas<br />

encore leur diffusion sur le marché automobile.<br />

<strong>Le</strong> radar<br />

Caractéristiques du lidar Ibeo Lux<br />

Fréquence <strong>de</strong> rotation<br />

12,5 Hz<br />

(25Hz) Champ <strong>de</strong> ba<strong>la</strong>yage horizontal 100°<br />

Portée<br />

0,3 m à 200 m<br />

Résolution en distance<br />

4 cm<br />

Résolution angu<strong>la</strong>ire 0,1° à 1°<br />

4 couches parallèles et simultanées en ba<strong>la</strong>yage<br />

Champ vertical 3.2°<br />

Dimensions H85-L128 -<br />

P83<br />

Poids ~ 1kg<br />

<strong>la</strong>ser c<strong>la</strong>sse 1<br />

Ethernet et Interface CAN<br />

L'élément essentiel <strong>de</strong> <strong>la</strong> détection radar est un module d'émission-réception à haute<br />

fréquence (77 GHz) sur circuit intégré monolithique hyperfréquence (MMIC,<br />

Monolithic Microwave Integrated Circuit) pour détecter les autres véhicules qui se<br />

trouvent <strong>de</strong>vant le véhicule équipé. <strong>Le</strong> capteur radar, <strong>de</strong> par <strong>la</strong> longueur d'on<strong>de</strong><br />

utilisée, est beaucoup moins affecté par les conditions météorologiques. Seules les<br />

très fortes précipitations peuvent mener à une absorption <strong>de</strong> l'on<strong>de</strong>. <strong>Le</strong> coût est<br />

cependant plus élevé, <strong>de</strong> 1 000 à 2 000 € en 2008, ce qui limite pour l'instant son<br />

utilisation aux véhicules haut <strong>de</strong> gamme.


28 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Caractéristiques du radar AC10 <strong>de</strong><br />

AutocruiseLongueur<br />

200 mm<br />

Hauteur<br />

65 mm<br />

Largeur<br />

100 mm<br />

Poids<br />

0,9 Kg<br />

Fréquence 76 – 77<br />

GHz<br />

Portée<br />

1 à<br />

150 m<br />

Champ <strong>de</strong> détection 11°<br />

Résolution en vitesse 0.09<br />

kph<br />

<strong>Le</strong>s principaux avantages <strong>de</strong>s Régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> Vitesse Adaptatifs concernent les<br />

points suivants :<br />

• La sécurité par l’évitement <strong>de</strong>s collisions par l’arrière.<br />

• L’efficacité par <strong>la</strong> fluidification du trafic.<br />

• L’environnement en induisant <strong>de</strong>s économies d’essence et une réduction <strong>de</strong>s<br />

gaz à effet <strong>de</strong> serre.<br />

• <strong>Le</strong> confort en réduisant <strong>la</strong> tension du conducteur.<br />

L'architecture <strong>de</strong> ces systèmes est très simi<strong>la</strong>ire à celle <strong>de</strong>s systèmes anticollisions.<br />

La différence rési<strong>de</strong> essentiellement dans <strong>la</strong> partie algorithmique, c’est-à-dire dans<br />

les blocs <strong>de</strong> traitement <strong>de</strong>s données pour l’é<strong>la</strong>boration <strong>de</strong>s stratégies <strong>de</strong>s R.V.A. En<br />

effet, les fonctionnalités nécessaires aux systèmes R.V.A. forment un sous-ensemble<br />

<strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> détection et d'évitement d'obstacles.<br />

<strong>Le</strong>s capteurs utilisés dans les R.V.A. sont <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux types : les capteurs <strong>de</strong> détection<br />

dont le rôle est <strong>de</strong> détecter le véhicule précé<strong>de</strong>nt et <strong>de</strong> retourner au processeur, sa<br />

distance, sa vitesse et sa direction, et les capteurs "d'état" dont le rôle est <strong>de</strong> fournir<br />

au système décisionnel <strong>de</strong>s informations sur les conditions climatiques et sur l'état<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> route. <strong>Le</strong>s capteurs <strong>de</strong> détection <strong>de</strong> véhicules sont les radars ou les lidars<br />

présentés précé<strong>de</strong>mment. <strong>Le</strong>s capteurs d’état sont typiquement <strong>de</strong>s capteurs <strong>de</strong><br />

pression, d'adhérence et <strong>de</strong> frottement.<br />

<strong>Le</strong>s informations retournées par ces <strong>de</strong>ux types <strong>de</strong> capteurs <strong>de</strong>viennent ainsi <strong>de</strong>s<br />

paramètres pour le système décisionnel qui calcule une loi <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> (une<br />

vitesse en particulier) adaptée à ces conditions. En général, tous ces paramètres sont<br />

les éléments d'une équation globale et entrent dans l'expression <strong>de</strong> <strong>la</strong> "distance <strong>de</strong><br />

sécurité critique". Cette distance est en général fonction <strong>de</strong> <strong>la</strong> vitesse du véhicule et<br />

<strong>de</strong> sa vitesse re<strong>la</strong>tive (v0, V) ainsi que <strong>de</strong>s taux <strong>de</strong> décélération <strong>de</strong> ce véhicule et <strong>de</strong><br />

celui qui le précè<strong>de</strong> (α2, α2) <strong>de</strong>s dé<strong>la</strong>is <strong>de</strong> réaction <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux conducteurs (t1, t2) et<br />

d'un offset constant (d). À titre d'exemple, <strong>la</strong> distance <strong>de</strong> gar<strong>de</strong> s'exprime <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

manière suivante :


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule 29<br />

<strong>Le</strong>s coefficients (α2, α2) peuvent être ceux d'un freinage automatique par exemple.<br />

Idéalement, ces coefficients pourraient tenir compte aussi du rayon <strong>de</strong> courbure<br />

actuel <strong>de</strong> <strong>la</strong> route (mesuré par un système <strong>de</strong> détection et <strong>de</strong> suivi <strong>de</strong> ligne par<br />

exemple), ou encore intégrer les paramètres issus <strong>de</strong>s capteurs d'état.<br />

Merce<strong>de</strong>s a été le premier à proposer le RVA sur <strong>la</strong> c<strong>la</strong>sse S en 1998 sous le nom<br />

<strong>de</strong> Distronic puis les autres constructeurs ont suivi et proposé <strong>de</strong>s systèmes<br />

simi<strong>la</strong>ires : Audi Q7, Toyota <strong>Le</strong>xus, BMW Série 5, Renault Vel Satis. <strong>Le</strong>s premiers<br />

RVA se limitaient à <strong>de</strong>s fonctions d’alerte visuelle, sonore ou haptique au<br />

conducteur, mais progressivement l’automatisme s’est vu confier <strong>la</strong> possibilité<br />

d’activer le freinage avec un taux <strong>de</strong> 20%.<br />

<strong>Le</strong> RVA constitue un composant essentiel dans le déploiement progressif <strong>de</strong>s<br />

systèmes <strong>de</strong> transport intelligents. En effet, <strong>la</strong> technologie du RVA sera gran<strong>de</strong>ment<br />

utilisée dans le contrôle longitudinal <strong>de</strong>s véhicules automatisés et dans <strong>la</strong> conduite<br />

en peloton.<br />

<strong>Le</strong> Régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse adaptatif dynamique<br />

Nous avons vu qu’outre le confort qu’il apporte, le succès du régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse<br />

tient au fait qu’il permet au conducteur <strong>de</strong> ne plus craindre <strong>de</strong>s dépassements <strong>de</strong><br />

vitesse par inadvertance. Ceci est vrai tant que <strong>la</strong> consigne <strong>de</strong> vitesse, qui est <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

responsabilité du conducteur, est inférieure ou égale à <strong>la</strong> vitesse autorisée. Par<br />

exemple, sur autoroute, le régu<strong>la</strong>teur sera mis à 130 km/h, mais sur les routes<br />

périurbaines les panneaux <strong>de</strong> vitesses autorisées commutent fréquemment sur les<br />

valeurs 90, 70, 50 et même 45 km/h après quelques centaines <strong>de</strong> mètres parcourus.<br />

Même les conducteurs les plus pru<strong>de</strong>nts se font prendre.<br />

Plutôt que <strong>de</strong> multiplier au-<strong>de</strong>là du raisonnable les radars <strong>de</strong> vitesse dans un but<br />

répressif, il serait pertinent <strong>de</strong> promouvoir <strong>de</strong>s régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> vitesse dynamiques<br />

dont <strong>la</strong> consigne <strong>de</strong> vitesse proviendrait directement d’une communication<br />

infrastructure véhicule. <strong>Le</strong>s navigateurs actuels disposent déjà dans les cartes<br />

numériques <strong>de</strong> bases <strong>de</strong> données <strong>de</strong>s panneaux <strong>de</strong> vitesses autorisées et alertent par<br />

synthèse vocale le conducteur en cas <strong>de</strong> dépassement. Il suffit dès lors <strong>de</strong> transmettre<br />

<strong>la</strong> vitesse autorisée en consigne au régu<strong>la</strong>teur. Une autre solution serait <strong>la</strong><br />

communication directe <strong>de</strong>s panneaux vers les véhicules…ce qui imposerait à <strong>la</strong><br />

collectivité d’équiper les panneaux pour les rendre communicants.<br />

Aux USA, les premiers régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> vitesse dynamique sont commercialisés en<br />

noma<strong>de</strong>. La publicité associée ne manque pas d’humour :<br />

“Never stare at your odometer again. Smile when you see a policeman knowing<br />

that you know the speed limit better than he does.”


30 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

« Ne posez plus jamais les yeux sur votre compteur. Souriez quand vous voyez un<br />

policier sachant que vous connaissez <strong>la</strong> limite <strong>de</strong> vitesse mieux que lui. »<br />

<strong>Le</strong>s régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> vitesse dynamique et l’éco-conduite (qui permet <strong>de</strong> réduire les<br />

consommations <strong>de</strong> carburant en anticipant sur les besoins <strong>de</strong> ralentissement et<br />

d’accélération grâce à une bonne connaissance <strong>de</strong> l’état <strong>de</strong> <strong>la</strong> route et <strong>de</strong> sa<br />

géométrie) peuvent apporter <strong>de</strong>s gains sensibles mais nécessitent une coopération<br />

entre le véhicule et l’infrastructure. Pour que ces dispositifs soient utilisables, il faut<br />

une continuité <strong>de</strong> l’information lorsque l’on passe du territoire d’un gestionnaire à<br />

celui d’un autre et une normalisation <strong>de</strong>s équipements embarqués qui utilisent cette<br />

information.<br />

LE CONTROLE LATERAL<br />

<strong>Le</strong> contrôle <strong>la</strong>téral est un contrôle en position et en orientation du véhicule par<br />

rapport à <strong>la</strong> trajectoire qu’il doit suivre. En effet, il s'agit <strong>de</strong> rouler sur une voie ou<br />

sur <strong>la</strong> partie droite d'une route, en se maintenant tangentiellement à l’axe <strong>de</strong> <strong>la</strong> voie<br />

et à une distance <strong>la</strong>térale sensiblement constante. L'actionneur unique du contrôle<br />

<strong>la</strong>téral est le vo<strong>la</strong>nt. L'orientation d'un véhicule par rapport à un repère fixe, résulte<br />

d'une intégration <strong>de</strong> l'angle vo<strong>la</strong>nt, angle vo<strong>la</strong>nt qui en ligne droite est toujours nul.<br />

On utilise aussi les termes <strong>de</strong> guidage ou suivi <strong>de</strong> chemin pour parler du contrôle<br />

<strong>la</strong>téral. Il consiste à faire suivre au centre <strong>de</strong> gravité du véhicule (ou à tout autre<br />

point <strong>de</strong> contrôle) <strong>la</strong> trajectoire voulue. La qualité du contrôle s'apprécie par une<br />

mesure <strong>de</strong> distance entre <strong>la</strong> posture réelle et <strong>la</strong> posture souhaitée. La posture est un<br />

triplet x, y, θ. Pour assurer le contrôle <strong>la</strong>téral, il faut résoudre les <strong>de</strong>ux problèmes<br />

suivants :<br />

• é<strong>la</strong>borer un système <strong>de</strong> localisation permettant <strong>de</strong> mesurer en permanence <strong>la</strong><br />

posture du véhicule,<br />

• disposer d’une loi <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> asservissant le véhicule sur son chemin <strong>de</strong><br />

référence.


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule 31<br />

<strong>Le</strong>cture par un magnétomètre <strong>de</strong> <strong>la</strong> trajectoire pour le guidage <strong>la</strong>téral<br />

<strong>Le</strong>s capteurs magnétiques<br />

Il s'agit <strong>de</strong> petits aimants cylindriques que l'on p<strong>la</strong>ce dans <strong>la</strong> chaussée, tous les<br />

mètres environ le long du chemin à suivre. Sous le véhicule, on p<strong>la</strong>ce à l'avant et à<br />

l'arrière <strong>de</strong>ux magnétomètres différentiels. <strong>Le</strong> déséquilibre entre les courants induits<br />

dans les bobines dépend <strong>de</strong> <strong>la</strong> position <strong>la</strong>térale du véhicule par rapport aux plots<br />

magnétiques.<br />

Cette technique a été expérimentée avec succès par les chercheurs du programme<br />

PATH à Berkeley, pour permettre en particulier <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion en peloton. <strong>Le</strong>s plots<br />

magnétiques peuvent être installés suivant un co<strong>de</strong> binaire (pôle N ou S) pour co<strong>de</strong>r<br />

<strong>la</strong> courbure du chemin.<br />

<strong>Le</strong>s expérimentations ont montré que le suivi est assez précis avec une marge<br />

d’erreur généralement inférieure à 10 cm, et moins <strong>de</strong> 15 cm dans les plus mauvais<br />

cas, en suivi <strong>de</strong>s courbes avec <strong>de</strong>s accélérations <strong>la</strong>térales <strong>de</strong> 0,27g.<br />

<strong>Le</strong> ruban magnétique<br />

Aimant <strong>de</strong> guidage <strong>la</strong>téral<br />

Cette solution re<strong>la</strong>tivement simi<strong>la</strong>ire est proposée par <strong>la</strong> compagnie 3M. Elle<br />

présente l'avantage d'exiger moins d'intervention sur <strong>la</strong> chaussée tout en étant plus<br />

flexible que les plots magnétiques. <strong>Le</strong>s machines <strong>de</strong> dépose et <strong>de</strong> col<strong>la</strong>ge <strong>de</strong>s rubans<br />

magnétiques sont les mêmes que celles qui sont utilisées pour <strong>la</strong> pose <strong>de</strong>s ban<strong>de</strong>s<br />

réfléchissantes sur les routes actuelles.<br />

Comme pour les aimants, on peut écrire <strong>de</strong>s informations dans <strong>la</strong> chaussée, signa<strong>la</strong>nt<br />

<strong>de</strong>s approches <strong>de</strong> virages ou d'intersections par exemple, mais on gagne en<br />

flexibilité.


32 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

On signale souvent comme principal inconvénient <strong>de</strong>s solutions magnétiques, les<br />

perturbations lors <strong>de</strong>s passages sur <strong>de</strong>s ponts métalliques ou à proximité <strong>de</strong>s lignes à<br />

haute tension. La société 3M répond que <strong>la</strong> création d'une alimentation modulée<br />

spatialement le long du ruban permet <strong>de</strong> se soustraire à ces perturbations.<br />

La solution à base <strong>de</strong> ruban bénéficiera d'un avantage supplémentaire décisif lorsque<br />

l'on pourra écrire et co<strong>de</strong>r le ruban déjà posé sur <strong>la</strong> chaussée.<br />

<strong>Le</strong> ruban magnétique <strong>de</strong> <strong>la</strong> Société 3M<br />

Machine <strong>de</strong> pose du ruban magnétique<br />

La ban<strong>de</strong> d'aluminium et le radar <strong>de</strong> lecture<br />

Cette solution est proposée par l'Université <strong>de</strong> l’Ohio. Un radar exploite le signal<br />

rétro diffusé par une ban<strong>de</strong> d'aluminium déposée sur <strong>la</strong> route. <strong>Le</strong> système ressemble<br />

en apparence au guidage magnétique, mais il présente l'énorme avantage <strong>de</strong> traiter<br />

avec le même radar le guidage <strong>la</strong>téral et <strong>la</strong> détection d'obstacles indispensable au<br />

contrôle longitudinal.<br />

La ban<strong>de</strong> d’aluminium et le radar <strong>de</strong> lecture, comme les <strong>de</strong>ux solutions magnétiques<br />

d'ailleurs, sont en principe insensibles aux conditions atmosphériques et en<br />

particulier à <strong>la</strong> neige et au brouil<strong>la</strong>rd.<br />

La vision artificielle<br />

Toutes les techniques décrites jusqu'ici utilisent <strong>de</strong>s références spécifiques installées<br />

sur ou sous <strong>la</strong> route. La vision est <strong>la</strong> technique <strong>la</strong> moins onéreuse et celle qui est <strong>la</strong><br />

plus utilisée. Elle ouvre <strong>de</strong>s possibilités d'analyse <strong>de</strong> l'environnement très<br />

supérieures aux précé<strong>de</strong>ntes techniques. En théorie elle permet, en changeant<br />

éventuellement <strong>de</strong> focale, <strong>de</strong> trouver <strong>la</strong> position et l'orientation <strong>de</strong> <strong>la</strong> route dans le<br />

repère véhicule, mais aussi <strong>de</strong> prédire au moins qualitativement <strong>la</strong> courbure et <strong>de</strong><br />

détecter les autres véhicules. La gran<strong>de</strong> réserve vient du manque <strong>de</strong> robustesse aux


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule 33<br />

conditions d'éc<strong>la</strong>irage et à <strong>la</strong> vulnérabilité <strong>de</strong> <strong>la</strong> métho<strong>de</strong> par temps <strong>de</strong> brouil<strong>la</strong>rd ou<br />

<strong>de</strong> neige.<br />

De très nombreux <strong>la</strong>boratoires et sociétés dans le mon<strong>de</strong> ont développé <strong>de</strong>s<br />

algorithmes <strong>de</strong> détection et <strong>de</strong> suivi <strong>de</strong>s marquages au sol.<br />

Algorithme <strong>de</strong> détection <strong>de</strong>s lignes b<strong>la</strong>nches du Centre <strong>de</strong> Robotique (1998) avec<br />

calcul du point <strong>de</strong> fuite, en situation <strong>de</strong> changement brusque <strong>de</strong> luminosité.<br />

Localisation par GPS différentiel<br />

Cette technologie a été expérimentée à basse vitesse ou en complément d’autres<br />

capteurs.<br />

Son principal avantage est <strong>de</strong> se soustraire à tout aménagement <strong>de</strong> l'infrastructure à<br />

l'exception <strong>de</strong>s stations au sol qui réémettent les corrections différentielles. <strong>Le</strong> GPS<br />

est peu onéreux et sera <strong>de</strong> toute façon présent à bord <strong>de</strong>s véhicules pour assurer <strong>la</strong><br />

localisation, le routage et <strong>la</strong> navigation interactive.<br />

L'inconvénient principal tient au fait qu'il est possible <strong>de</strong> sortir momentanément du<br />

champ <strong>de</strong> réception <strong>de</strong>s satellites et rentrer ainsi dans un trou noir. Cette difficulté<br />

est levée en fusionnant le GPS avec l'odomètre et le gyromètre. Ces <strong>de</strong>rnières<br />

techniques <strong>de</strong> localisation à l'estime dérivent, mais peuvent être recalées par le GPS.<br />

L'autre inconvénient tient au fait que le GPS est totalement aveugle sur<br />

l'environnement <strong>de</strong>vant le véhicule. Il ne pourra pas être utilisé pour faire le contrôle<br />

longitudinal.<br />

En conclusion sur <strong>la</strong> fonction localisation, il paraît probable qu’aucune solution<br />

seule ne donnera satisfaction. Ce<strong>la</strong> montre l’importance <strong>de</strong>s métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> fusion <strong>de</strong><br />

données.


CHAPITRE 2<br />

LES SYSTEMES D’ASSISTANCE A LA CONDUITE<br />

En ang<strong>la</strong>is, on les appelle les ADAS : Advanced Driver Assistance System. Il s’agit<br />

<strong>de</strong> dispositifs qui apportent une ai<strong>de</strong> au conducteur en termes <strong>de</strong> sécurité ou <strong>de</strong><br />

confort. Ils sont très nombreux. Certains sont déjà <strong>la</strong>rgement commercialisés alors<br />

que d’autres font l’objet <strong>de</strong> démonstrations <strong>de</strong> savoir-faire <strong>de</strong> <strong>la</strong> part <strong>de</strong>s industriels<br />

ou <strong>de</strong>s <strong>la</strong>boratoires.<br />

En fait, les ADAS existent <strong>de</strong>puis longtemps. On peut considérer par exemple que <strong>la</strong><br />

direction assistée ou <strong>la</strong> boîte <strong>de</strong> vitesse automatique sont <strong>de</strong>s ADAS.<br />

La sécurité passive concerne l’ensemble <strong>de</strong>s moyens utilisés pour protéger les<br />

occupants d’un véhicule en cas d’acci<strong>de</strong>nt. <strong>Le</strong> choix <strong>de</strong>s matériaux et <strong>la</strong> conception<br />

<strong>de</strong> l’habitacle jouent un rôle essentiel dans <strong>la</strong> protection <strong>de</strong>s passagers dans<br />

l’hypothèse d’un « crash » frontal ou <strong>de</strong> tonneaux.<br />

L’amélioration <strong>de</strong>s matériaux a été considérable, c’est ainsi que <strong>la</strong> limite é<strong>la</strong>stique<br />

<strong>de</strong>s aciers utilisés est passée <strong>de</strong> 200MPa (Méga pascals) à plus <strong>de</strong> 1000MPa et<br />

même 1650MPa pour <strong>de</strong>s pièces essentielles. La zone déformable absorbant<br />

l’énergie en cas <strong>de</strong> choc frontal a été améliorée <strong>de</strong> manière à ralentir <strong>la</strong> propagation<br />

<strong>de</strong>s on<strong>de</strong>s <strong>de</strong> choc vers <strong>la</strong> zone habitée du véhicule. <strong>Le</strong>s ceintures <strong>de</strong> sécurité trois<br />

points avec enrouleurs et prétenseurs, <strong>la</strong> colonne <strong>de</strong> direction encastrable, les barres<br />

<strong>de</strong> protection <strong>la</strong>térale dans les portes, l’appui-tête et les coussins gonf<strong>la</strong>bles sont<br />

autant <strong>de</strong> progrès dans <strong>la</strong> protection <strong>de</strong>s passagers en cas d’acci<strong>de</strong>nts.<br />

L’Euro NCAP (European New Car Assessment Program) est un organisme<br />

international qui effectue <strong>de</strong>s crashs tests afin <strong>de</strong> tester <strong>la</strong> sécurité passive <strong>de</strong>s<br />

véhicules.<br />

Suite à plusieurs tests, une note est attribuée aux véhicules en nombre d’étoiles.<br />

<strong>Le</strong>s principaux chocs utilisés par l'EuroNCAP sont :<br />

• un choc frontal : le véhicule est <strong>la</strong>ncé sur une barrière fixe déformable à 64<br />

Km/h. Ce choc représente <strong>la</strong> collision entre <strong>de</strong>ux <strong>voiture</strong>s;<br />

• un choc <strong>la</strong>téral : une barrière mobile déformable est <strong>la</strong>ncée à 50 Km/h sur le<br />

coté du véhicule statique. Ce cas simule <strong>la</strong> collision d'un véhicule avec un<br />

autre à l'arrêt (par exemple au feu tricolore);<br />

• un choc poteau : le véhicule est <strong>la</strong>ncé contre un poteau <strong>de</strong> 25,4 cm <strong>de</strong> diamètre<br />

au niveau du siège conducteur à 29 Km/h. Ici, le véhicule n'est plus sous<br />

contrôle et percute un mobilier urbain;<br />

• un choc piéton : il est fait sur l'avant du véhicule. Ces tests représentent les<br />

acci<strong>de</strong>nts avec un piéton à 40km/h.<br />

À l'issue <strong>de</strong>s tests, les mesures effectuées sur les mannequins biomécaniques p<strong>la</strong>cés<br />

dans l’habitacle ou en situation <strong>de</strong> piétons permettent d’attribuer un nombre <strong>de</strong>


36 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

points au véhicule testé. Ces tests ont eu un impact médiatique considérable et ont<br />

contraint les constructeurs à améliorer <strong>la</strong> sécurité <strong>de</strong>s véhicules.<br />

La sécurité passive rassemble l’ensemble <strong>de</strong>s moyens mobilisables pour limiter les<br />

conséquences d’un acci<strong>de</strong>nt quand celui-ci s’est produit, c’est donc un traitement<br />

« curatif ».<br />

La sécurité active au contraire rassemble l’ensemble <strong>de</strong>s moyens utilisables pour<br />

éviter l’acci<strong>de</strong>nt, il s’agit donc d’un traitement préventif.<br />

La part <strong>de</strong> l’électronique et <strong>de</strong>s technologies <strong>de</strong> l’information et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

communication dans les véhicules croît <strong>de</strong> manière considérable et les ADAS sont<br />

l’illustration <strong>de</strong> <strong>la</strong> pénétration <strong>de</strong>s TIC dans <strong>la</strong> <strong>voiture</strong>.<br />

ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM: ABS<br />

<strong>Le</strong> système antiblocage <strong>de</strong> roues est sans doute le plus connu <strong>de</strong>s ADAS. Une roue<br />

bloquée n'offrant pratiquement plus <strong>de</strong> résistance au dép<strong>la</strong>cement, ni dans le sens <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> marche, ni <strong>la</strong>téralement, le véhicule <strong>de</strong>vient difficilement manœuvrable et peut à<br />

tout moment partir en tête-à-queue. Il faut donc éviter <strong>de</strong> bloquer une ou plusieurs<br />

roues afin <strong>de</strong> garantir une adhérence suffisante et surtout <strong>de</strong> gar<strong>de</strong>r le pouvoir<br />

directionnel <strong>de</strong>s roues. Ainsi le véhicule peut suivre <strong>la</strong> trajectoire souhaitée par le<br />

conducteur et éviter l’acci<strong>de</strong>nt. L’ABS a bénéficié <strong>de</strong>s progrès <strong>de</strong> <strong>la</strong> mécatronique et<br />

en particulier <strong>de</strong>s capteurs <strong>de</strong> vitesse <strong>de</strong>s roues et <strong>de</strong>s électrovannes à hautes<br />

fréquences pour l’ouverture et <strong>la</strong> fermeture <strong>de</strong>s circuits hydrauliques <strong>de</strong> freinage.<br />

<strong>Le</strong> système antiblocage <strong>de</strong>s roues qui était un luxe réservé aux véhicules haut <strong>de</strong><br />

gamme il y a vingt ans, est obligatoire en Europe <strong>de</strong>puis le 1 er juillet 2004.<br />

ELECTRONIC STABILITY PROGRAM : ESP<br />

Son nom exact est ESC pour Electronic Stability Control, qui définit mieux sa<br />

fonction, mais ESP est le nom connu du grand public et donné par son inventeur, <strong>la</strong><br />

société Bosch. <strong>Le</strong> but <strong>de</strong> l’ESP est <strong>de</strong> maintenir <strong>la</strong> contrô<strong>la</strong>bilité du véhicule dans le<br />

cas d’un début <strong>de</strong> perte d’adhérence. L’ESP crée un couple <strong>de</strong> <strong>la</strong>cet (force <strong>de</strong><br />

rotation autour <strong>de</strong> l’axe vertical passant par le centre <strong>de</strong> gravité du véhicule) en ne<br />

freinant <strong>de</strong> manière sélective et contrôlée que sur une ou plusieurs roues. Ainsi :<br />

• En sous-virage : le train avant dérive et l'automobile va tout droit au lieu <strong>de</strong><br />

suivre <strong>la</strong> courbe. L'ESP rétablira le véhicule en donnant l'ordre <strong>de</strong> freiner sur <strong>la</strong><br />

roue arrière intérieure. En cas <strong>de</strong> fort sous virage, l'ESP freine aussi sur les<br />

roues avant.<br />

• En sur-virage : le train arrière dérive et si <strong>la</strong> trajectoire n'est pas rétablie, <strong>la</strong><br />

<strong>voiture</strong> part en tête-à-queue. L'ESP rétablira le véhicule en donnant l'ordre <strong>de</strong><br />

freiner sur <strong>la</strong> roue arrière extérieure.<br />

En plus <strong>de</strong>s capteurs <strong>de</strong> l’ABS, l’ESP mesure l’angle vo<strong>la</strong>nt, l’accélération <strong>la</strong>térale<br />

et le moment <strong>la</strong>cet pour é<strong>la</strong>borer son programme <strong>de</strong> freinage sélectif.


<strong>Le</strong>s systèmes d’assistance à <strong>la</strong> conduite 37<br />

Correction en sous-virage<br />

Correction en sur-virage<br />

La Commission Européenne a proposé (mais pas encore adopté) une loi rendant<br />

l’ESP obligatoire sur tous les nouveaux véhicules à partir <strong>de</strong> 2012.<br />

LANE DEPARTURE WARNING : LDW<br />

LK (Lane Keeping), ou en français AFIL pour Alerte au Franchissement<br />

Involontaire <strong>de</strong> Ligne, sont autant d’acronymes pour désigner un système <strong>de</strong><br />

contrôle <strong>la</strong>téral qui alerte le conducteur au cas où son véhicule changerait <strong>de</strong> voie<br />

sans que le clignotant ne soit actionné. <strong>Le</strong> système mesure plusieurs dizaines <strong>de</strong> fois<br />

par secon<strong>de</strong> <strong>la</strong> position <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> par rapport aux lignes b<strong>la</strong>nches <strong>de</strong> marquage au<br />

sol en analysant les images fournies par une caméra p<strong>la</strong>cée le plus souvent <strong>de</strong>rrière<br />

le pare-brise. Si le véhicule se déporte vers une ligne b<strong>la</strong>nche alors que le clignotant<br />

n’est pas activé, le conducteur est averti et peut corriger sa trajectoire.<br />

Une autre solution technique consiste à utiliser <strong>de</strong>s dio<strong>de</strong>s infrarouges et <strong>de</strong>s<br />

capteurs sensibles à ces rayonnements, p<strong>la</strong>cés sous le bouclier avant du véhicule.<br />

<strong>Le</strong>s variations <strong>de</strong> réflexion <strong>de</strong>s rayonnements infrarouges sur les ban<strong>de</strong>s b<strong>la</strong>nches<br />

engendrent le déclenchement du système via le calcu<strong>la</strong>teur du véhicule.<br />

Ce dispositif développé et appelé « Lane vision » par Valeo, a été utilisé pour <strong>la</strong><br />

première fois en gran<strong>de</strong> série par Citroën et a reçu le Prix <strong>de</strong> l'innovation 2004 du<br />

salon <strong>de</strong> Genève.<br />

L'alerte au conducteur peut être faite <strong>de</strong> manière visuelle, sonore ou par une<br />

vibration dans le siège du conducteur du côté où le franchissement a lieu.


38 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

<strong>Le</strong>s constructeurs japonais Toyota sur <strong>la</strong> <strong>Le</strong>xus et Honda sur <strong>la</strong> <strong>Le</strong>gend l’ont aussi<br />

commercialisé. Toutefois, pour éviter que le conducteur disposant <strong>de</strong> l’ACC et du<br />

LDW ne s’abandonne à une conduite automatique techniquement possible, le LDW<br />

se déconnecte au bout d’une dizaine <strong>de</strong> secon<strong>de</strong>s si aucune pression n’a été exercée<br />

sur le vo<strong>la</strong>nt. Il s’agit là d’une procédure analogue à celle adoptée pour les<br />

conducteurs <strong>de</strong> TGV.<br />

ETHYLOTEST ANTI-DEMARRAGE<br />

L’alcool au vo<strong>la</strong>nt reste avec <strong>la</strong> vitesse l’une <strong>de</strong>s principales causes d’acci<strong>de</strong>nt.<br />

L’éthylotest intégré dans le véhicule permet <strong>de</strong> bloquer le démarrage si le taux<br />

d’alcoolémie du conducteur est supérieur à <strong>la</strong> limite autorisée.<br />

L’alcootest à usage unique ou à embout amovible utilisé par les forces <strong>de</strong> l’ordre,<br />

connu sous le nom <strong>de</strong> « ballon », consiste en une mesure semi quantitative <strong>de</strong> l'air<br />

expiré par un indicateur coloré (il s’agit <strong>de</strong> l’oxydation <strong>de</strong> l'alcool par le dichromate<br />

<strong>de</strong> potassium).<br />

Par contre, l’éthylotest électronique analyse l'air alvéo<strong>la</strong>ire expiré grâce à un<br />

détecteur à semi-conducteur dont <strong>la</strong> résistivité varie en fonction <strong>de</strong> <strong>la</strong> quantité<br />

d'alcool absorbée en surface.<br />

La calibration est un problème en raison <strong>de</strong> <strong>la</strong> dérive dans le temps.<br />

<strong>Le</strong>s éthylotests anti-démarrage (EAD) sont utilisés aux USA et au Canada et dans<br />

les pays nordiques.<br />

Suite à plusieurs acci<strong>de</strong>nts <strong>de</strong> cars sco<strong>la</strong>ires en France, une décision a été prise<br />

d’imposer à tous les bus sco<strong>la</strong>ires d’être équipés d’un EAD à partir <strong>de</strong> <strong>la</strong> rentrée<br />

2009. Toutefois en raison <strong>de</strong> son coût, <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> mille euros, et <strong>de</strong> sa complexité,<br />

l’application <strong>de</strong> <strong>la</strong> loi a été reportée.<br />

L’alcoguard <strong>de</strong> Volvo<br />

L’alcootest <strong>de</strong> Nissan<br />

Diverses mesures fiscales d’incitation, <strong>de</strong>s allègements sur les primes d’assurances<br />

sont envisagés pour promouvoir l’EAD. L’application aux professionnels du<br />

transport sco<strong>la</strong>ire serait un premier pas vers <strong>la</strong> généralisation à d’autres c<strong>la</strong>sses <strong>de</strong><br />

conducteurs.


<strong>Le</strong>s systèmes d’assistance à <strong>la</strong> conduite 39<br />

ECLAIRAGE AVANCE ET VISION NOCTURNE<br />

L’éc<strong>la</strong>irage subit une vraie révolution <strong>de</strong>puis une vingtaine d’années. Après<br />

l’ampoule halogène et les projecteurs à surfaces complexes, on a vu arriver dans les<br />

années 1990 les <strong>la</strong>mpes à décharge sous xénon. Ces <strong>la</strong>mpes donnent un éc<strong>la</strong>irage<br />

puissant avec une lumière très b<strong>la</strong>nche légèrement bleutée, pour une consommation<br />

électrique faible et une durée <strong>de</strong> vie équivalente à celle <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong>. Ce type <strong>de</strong><br />

phares reste très onéreux, car ils nécessitent une alimentation haute tension et un<br />

système d'asservissement en azimut pour éviter l'éblouissement <strong>de</strong>s conducteurs<br />

venant en sens inverse. <strong>Le</strong>s phares xénon permettent d’augmenter <strong>la</strong> portée <strong>de</strong> 80<br />

mètres à 110 mètres en feux <strong>de</strong> croisement, ce qui offre au conducteur une secon<strong>de</strong><br />

<strong>de</strong> temps <strong>de</strong> réaction supplémentaire lorsqu’il roule à 110 Km/h. <strong>Le</strong> coût du phare<br />

xénon limite cependant sa diffusion.<br />

<strong>Le</strong>s LED (light emitting dio<strong>de</strong>) n’ont pas cet inconvénient et vont révolutionner<br />

l’éc<strong>la</strong>irage. Elles sont apparues sur le troisième feu stop puis sur les feux <strong>de</strong> jour en<br />

2003, sur les clignotants avant et les feux <strong>de</strong> croisement en 2007, enfin les premiers<br />

véhicules haut <strong>de</strong> gamme Audi sont apparus en 2008 avec un éc<strong>la</strong>irage tout LED.<br />

L’optoélectronique et <strong>la</strong> mécatronique permettent d’atteindre <strong>de</strong>s fonctionnalités<br />

impensables jusqu’alors. Par exemple, <strong>la</strong> fonction BeamAtic <strong>de</strong> Valeo gère<br />

automatiquement les transitions feux <strong>de</strong> croisement vers feux <strong>de</strong> route selon <strong>la</strong><br />

présence ou non d’un autre véhicule qu’il vienne <strong>de</strong> face ou qu’il précè<strong>de</strong>. <strong>Le</strong>s<br />

notions <strong>de</strong> feux <strong>de</strong> route et <strong>de</strong> feux <strong>de</strong> croisement n’existent plus, l’éc<strong>la</strong>irage<br />

adaptatif donne au conducteur l’éc<strong>la</strong>irage maximal sans jamais éblouir les autres<br />

véhicules. <strong>Le</strong>s feux <strong>de</strong> route sont en fait toujours allumés, mais l’électronique les<br />

occulte dans les zones où se trouvent les véhicules croisés ou suivis. Pour obtenir<br />

ces performances, une caméra p<strong>la</strong>cée <strong>de</strong>rrière le pare brise, au niveau du rétroviseur,<br />

analyse <strong>la</strong> scène routière, localise les autres véhicules et modifie le faisceau afin <strong>de</strong><br />

ne pas les éblouir.<br />

Écran tête haute sur <strong>la</strong> Citroën C6


40 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

<strong>Le</strong>s technologies <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité augmentée s’invitent également dans <strong>la</strong> vision<br />

nocturne. <strong>Le</strong>s corps chauds, véhicules en marche, piétons ou animaux émettent dans<br />

l’infrarouge un rayonnement non visible directement par le conducteur mais visible<br />

par une caméra sensible dans cette ban<strong>de</strong> spectrale. L’image binaire à <strong>la</strong> sortie <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

caméra infrarouge doit être présenté au conducteur sur un écran ou mieux sur un<br />

écran tête haute (Head Up Disp<strong>la</strong>y) pour qu’il puisse <strong>la</strong> fusionner avec ce qu’il voit<br />

en vision directe, obtenant dès lors une vision augmentée.<br />

<strong>Le</strong>s écrans tête haute fonctionnent avec un projecteur situé <strong>de</strong>rrière le tableau <strong>de</strong><br />

bord qui projette à l'ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> dio<strong>de</strong>s <strong>de</strong>s informations sur le pare-brise, le conducteur<br />

ayant l'illusion que ces <strong>de</strong>rnières se trouvent 2 mètres <strong>de</strong>vant lui. <strong>Le</strong> conducteur<br />

sélectionne <strong>la</strong> hauteur, l'intensité <strong>de</strong> l'affichage, qui peut être monochrome ou<br />

multicolore, et les informations souhaitées. L’image projetée peut être une image<br />

réelle en sortie <strong>de</strong> <strong>la</strong> caméra infrarouge, une image <strong>de</strong> synthèse ou un panneau à<br />

message variable embarqué.<br />

SYSTEME DE SURVEILLANCE DE LA PRESSION DES PNEUS<br />

<strong>Le</strong>s capteurs <strong>de</strong> pression sont obligatoires aux Etats-Unis sur tous les véhicules<br />

neufs d’un poids total autorisé inférieur à 4,5 tonnes <strong>de</strong>puis septembre 2007. <strong>Le</strong><br />

système doit contrôler <strong>la</strong> pression <strong>de</strong>s quatre pneus et alerter le conducteur si <strong>la</strong><br />

pression <strong>de</strong> l’un d’entre eux est inférieure <strong>de</strong> plus <strong>de</strong> 25% à <strong>la</strong> pression préconisée à<br />

froid.<br />

La surveil<strong>la</strong>nce <strong>de</strong> pression n’est pas encore obligatoire en Europe, mais <strong>la</strong><br />

commission s’en préoccupe car le gonf<strong>la</strong>ge correct <strong>de</strong>s pneus contribue à <strong>la</strong> sécurité<br />

routière, aux économies d’énergie et à <strong>la</strong> réduction <strong>de</strong> <strong>la</strong> pollution. En effet, un sousgonf<strong>la</strong>ge<br />

<strong>de</strong> seulement 0,2 bar augmente <strong>la</strong> consommation d’essence <strong>de</strong> 1% et<br />

accroît par là même l’émission <strong>de</strong>s gaz à effet <strong>de</strong> serre. De plus, pour l’usager, un<br />

écart <strong>de</strong> 0,6 bar réduit <strong>la</strong> durée <strong>de</strong> vie du pneu <strong>de</strong> 15%.<br />

<strong>Le</strong>s équipementiers ont progressé très vite dans <strong>la</strong> technologie et <strong>la</strong> production <strong>de</strong><br />

masse du capteur et <strong>de</strong> <strong>la</strong> solution intégrée capteur « affichage <strong>de</strong>s alertes ».<br />

Renault a été un pionnier en 2001 avec <strong>la</strong> Laguna, mais <strong>de</strong>puis les constructeurs<br />

proposent ce dispositif sur <strong>de</strong> nombreux véhicules <strong>de</strong> divers niveaux <strong>de</strong> gamme.<br />

<strong>Le</strong>s capteurs <strong>de</strong> pression piézoélectrique sont p<strong>la</strong>cés dans <strong>la</strong> jante au niveau <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

valve <strong>de</strong> gonf<strong>la</strong>ge. <strong>Le</strong> signal <strong>de</strong> pression numérisé est transmis par un réseau sans fil<br />

vers un boîtier situé sous le châssis du véhicule ou sous le capot et les données sont<br />

remontées vers le tableau <strong>de</strong> bord par le bus CAN du véhicule.<br />

<strong>Le</strong>s icônes <strong>de</strong> détection <strong>de</strong> pression au niveau du tableau <strong>de</strong> bord sont liés aux<br />

i<strong>de</strong>ntifiants <strong>de</strong>s capteurs <strong>de</strong> pression. Si on intervertit les roues en diagonale pour<br />

uniformiser l’usure, il faut évi<strong>de</strong>mment réinitialiser le système et transmettre les<br />

bons i<strong>de</strong>ntifiants au module d’affichage.


<strong>Le</strong>s systèmes d’assistance à <strong>la</strong> conduite 41<br />

Capteur <strong>de</strong> pression au niveau <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

valve dans <strong>la</strong> jante - photo Continental.<br />

Alerte <strong>de</strong> sous gonf<strong>la</strong>ge du pneu<br />

avant gauche - photo Continental.<br />

On mentionnera que le système <strong>de</strong> surveil<strong>la</strong>nce <strong>de</strong> <strong>la</strong> pression <strong>de</strong>s pneus (SSPP)<br />

peut être utilisé pour détecter le vol <strong>de</strong>s roues. Si le véhicule est à l'arrêt et<br />

verrouillé, le SSPP est en veille. Si une roue est manipulée, le SSPP se réactive. Dès<br />

que <strong>la</strong> roue s’éloigne du véhicule, <strong>la</strong> communication entre le calcu<strong>la</strong>teur et le capteur<br />

<strong>de</strong> pression est coupée et une a<strong>la</strong>rme, par exemple une sirène ou un f<strong>la</strong>sh, peut être<br />

déclenchée. Lorsque le véhicule est soulevé sur une ou plusieurs roues, le SSPP peut<br />

détecter le changement <strong>de</strong> pression et déclencher l’a<strong>la</strong>rme. En cas <strong>de</strong> vandalisme,<br />

par exemple crevaison volontaire d’un pneu, <strong>la</strong> variation subite <strong>de</strong> pression peut<br />

causer l'a<strong>la</strong>rme.<br />

PARKING ASSISTE<br />

Il existe <strong>de</strong> nombreuses manières d’assister le conducteur lors <strong>de</strong>s manœuvres <strong>de</strong><br />

stationnement parallèle. <strong>Le</strong>s plus simples qui sont <strong>la</strong>rgement déployées sont les<br />

radars à ultrasons <strong>de</strong> recul qui informent le conducteur par <strong>de</strong>s bips <strong>de</strong> fréquence<br />

croissante lorsqu’il se rapproche d’un obstacle.<br />

Une secon<strong>de</strong> assistance consiste à trouver <strong>de</strong> manière automatique une p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong><br />

longueur suffisante pour le véhicule. La mesure se fait à l'ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> capteurs ultrasons<br />

fixés <strong>de</strong> chaque côté dans les boucliers. <strong>Le</strong> conducteur enclenche <strong>la</strong> fonction en<br />

pressant un bouton sur le vo<strong>la</strong>nt. À l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong>s clignotants, il indique <strong>de</strong> quel côté il<br />

souhaite se garer. Il remonte alors <strong>la</strong> file <strong>de</strong> véhicules, sans dépasser <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong> 20<br />

Km/h, jusqu'à ce qu'un bip sonore indique un endroit adéquat. L'ordinateur <strong>de</strong> bord<br />

précise alors si le stationnement est possible, difficile ou non conseillé.<br />

<strong>Le</strong> sta<strong>de</strong> suivant est le parking quasi automatique. À titre d’exemple, le système<br />

Park4U <strong>de</strong> Valeo effectue automatiquement le stationnement parallèle en quelques<br />

secon<strong>de</strong>s. La p<strong>la</strong>ce disponible doit excé<strong>de</strong>r <strong>la</strong> longueur du véhicule <strong>de</strong> 80<br />

centimètres, le conducteur passe <strong>la</strong> marche arrière et contrôle <strong>la</strong> vitesse avec<br />

l’accélérateur et le frein pendant que l’automatisme prend en charge <strong>la</strong> gestion <strong>de</strong><br />

l’angle <strong>de</strong> braquage. Si le résultat n’est pas satisfaisant en une seule manœuvre, le<br />

système gui<strong>de</strong> le conducteur sur plusieurs manœuvres.


42 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

La sortie <strong>de</strong> parking en créneau est une autre modalité et correspond à un algorithme<br />

<strong>de</strong> contrôle différent. Il en est <strong>de</strong> même pour le parking en marche arrière, qui est<br />

plus simple lorsque le véhicule est pré positionné.<br />

Toutefois, les systèmes ne sont pas parfaits. On ne peut pas se garer entre <strong>de</strong>ux<br />

arbres par exemple ou encore si <strong>la</strong> p<strong>la</strong>ce est occupée par <strong>de</strong>s objets <strong>de</strong> faible taille<br />

qui ne sont pas détectés par les capteurs à ultrasons.<br />

Certaines difficultés peuvent être surmontées en utilisant une caméra grand angle à<br />

l’arrière et <strong>la</strong> fusion d’informations issues <strong>de</strong>s radars ultrasons et <strong>de</strong> l’analyse<br />

d’image.<br />

APPEL D’URGENCE<br />

En Europe, près <strong>de</strong> 2500 vies pourraient être sauvées chaque année si les secours<br />

pouvaient être présents plus rapi<strong>de</strong>ment sur les lieux d’acci<strong>de</strong>nt. <strong>Le</strong>s nouvelles<br />

technologies <strong>de</strong> localisation (GPS ou Galileo) et <strong>de</strong> communication (GSM ou<br />

GPRS) permettent d’apporter un progrès considérable dans <strong>la</strong> rapidité d’intervention<br />

<strong>de</strong>s secours à condition <strong>de</strong> conjuguer <strong>la</strong> technologie et l’organisation logistique <strong>de</strong>s<br />

services. C’est le but <strong>de</strong> l’appel d’urgence.<br />

De fait, <strong>la</strong> majorité <strong>de</strong>s automobilistes dispose <strong>de</strong> téléphones mobiles et beaucoup<br />

ont un GPS dans le navigateur noma<strong>de</strong> du véhicule ou <strong>de</strong> leur smart phone, mais en<br />

cas d’acci<strong>de</strong>nt, l’usager pris au dépourvu ne sait pas comment trouver l’information<br />

<strong>de</strong> localisation pertinente ni à qui <strong>la</strong> transmettre. L’appel d’urgence est un système<br />

automatique disposé <strong>de</strong> manière fixe dans le véhicule qui prend en charge ces<br />

problèmes.<br />

La plupart <strong>de</strong>s constructeurs automobiles ont développé <strong>de</strong>s systèmes propriétaires<br />

dans divers pays.<br />

<strong>Le</strong> constructeur français PSA a réussi une dissémination importante <strong>de</strong> sa solution<br />

grâce à plusieurs facteurs. <strong>Le</strong> système d’appel d’urgence est vendu avec une p<strong>la</strong>teforme<br />

télématique comprenant le navigateur GPS, le récepteur radio, le lecteur <strong>de</strong><br />

CD ou <strong>de</strong> clé USB et un module GSM d’accueil <strong>de</strong> carte SIM. Lancé dès 2003 en<br />

France, le service d’appel d’urgence est gratuit et s’appuie sur un partenariat établi<br />

avec Inter Mutuelles Assistance (IMA) qui reçoit et traite les appels d’urgence pour<br />

le compte <strong>de</strong> PSA Peugeot Citroën. En 2009, le service est disponible dans 9 pays<br />

européens et plus <strong>de</strong> 700 000 véhicules Peugeot et Citroën circulent en Europe avec<br />

ce dispositif d’appel d’urgence. <strong>Le</strong>s p<strong>la</strong>tes-formes IMA en Europe ont reçu et traité<br />

plus <strong>de</strong> 3000 appels d’urgence permettant <strong>de</strong> venir en ai<strong>de</strong> à <strong>de</strong>s automobilistes en<br />

détresse. Ce dispositif est le seul à avoir été agréé par <strong>la</strong> Direction <strong>de</strong> <strong>la</strong> Défense et<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> Sécurité Civile Française (2006).<br />

Signalons qu’en Italie, les « Pink Boxes » sont <strong>de</strong>s boîtiers contenant une puce GPS<br />

et une puce SIM dont le but est <strong>de</strong> sécuriser en cas d’agression les personnes seules,<br />

en particulier les femmes. Cette technologie qui présente les fonctionnalités <strong>de</strong><br />

l’eCall a eu une certaine dissémination.


<strong>Le</strong>s systèmes d’assistance à <strong>la</strong> conduite 43<br />

Toutefois les services propriétaires proposés par les divers constructeurs ne sont pas<br />

interopérables, c’est pourquoi, sous l’appel<strong>la</strong>tion eCall pour Emergency Call, <strong>la</strong><br />

Commission Européenne souhaite intégrer un service d’appel d’urgence harmonisé<br />

avec le numéro d’appel 112 qui est le numéro d’appel d’urgence unique pour tous<br />

les pays <strong>de</strong> l’Union Européenne, accessible gratuitement à partir <strong>de</strong> tout téléphone<br />

fixe ou mobile. Près <strong>de</strong> <strong>la</strong> moitié <strong>de</strong>s Etats membres <strong>de</strong> l’Union Européenne ont<br />

signé le protocole eCall qui conduit à équiper tous les véhicules neufs à partir <strong>de</strong><br />

2010.<br />

L’eCall est activé <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux manières :<br />

• d’une manière manuelle par un <strong>de</strong>s occupants du véhicule en pressant le<br />

bouton SOS sur le tableau <strong>de</strong> bord.<br />

• d’une manière automatique par <strong>de</strong>s capteurs p<strong>la</strong>cés dans le véhicule lors d’un<br />

acci<strong>de</strong>nt (lorsque l’Airbag se déclenche par exemple).<br />

Lorsque le signal est activé, le ou les occupants du véhicule sont connectés via le<br />

112 au centre <strong>de</strong> prise en charge le plus proche.<br />

L’opération doit durer moins <strong>de</strong> 34 secon<strong>de</strong>s (4 secon<strong>de</strong>s pour déclencher l’appel,<br />

20 secon<strong>de</strong>s pour l’établissement d’une conversation « voix » et 30 secon<strong>de</strong>s pour<br />

une éventuelle conversation visuelle). <strong>Le</strong> véhicule disposera d’un micro au niveau<br />

du tableau <strong>de</strong> bord, <strong>de</strong>s haut-parleurs <strong>de</strong> l’autoradio pour le son et éventuellement<br />

d’une Webcam et <strong>de</strong> l’écran du navigateur pour les images.<br />

L’unité télématique <strong>de</strong> <strong>la</strong> Peugeot 206<br />

La Commission Européenne estime le coût <strong>de</strong> mise en p<strong>la</strong>ce du système à 4,55<br />

milliards d’euros par an pour l’instal<strong>la</strong>tion du dispositif dans les véhicules (<strong>voiture</strong>s


44 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

et camions) et pour <strong>la</strong> mo<strong>de</strong>rnisation <strong>de</strong>s centres <strong>de</strong> réception d’appels d’urgence. En<br />

regard <strong>de</strong> ce coût, <strong>la</strong> CE évalue les économies liées au projet à 26 milliards d’euros<br />

chaque année tous secteurs confondus (sur les soins, l’intervention <strong>de</strong>s secours, les<br />

frais d’assurance, etc.).<br />

VIGILANCE<br />

Selon l’ASFA (Association <strong>de</strong>s Sociétés Françaises d’Autoroutes), <strong>la</strong> somnolence au<br />

vo<strong>la</strong>nt est <strong>la</strong> première cause <strong>de</strong> mortalité sur autoroute (30 à 35 % <strong>de</strong>s acci<strong>de</strong>nts).<br />

Elle est responsable <strong>de</strong> 15 à 20 % <strong>de</strong>s acci<strong>de</strong>nts sur l’ensemble du réseau routier.<br />

On connaît bien les nombreuses manifestations <strong>de</strong> l’hypovigi<strong>la</strong>nce lors <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

conduite automobile : lenteur <strong>de</strong> réaction face à un obstacle, difficultés à maintenir<br />

une vitesse constante, erreurs <strong>de</strong> coordination, inattention à <strong>la</strong> signalisation,<br />

incapacité à pouvoir maintenir <strong>la</strong> trajectoire du véhicule (écarts successifs),<br />

changements <strong>de</strong> voie involontaires, pério<strong>de</strong>s d’absence (aucun souvenir <strong>de</strong>s <strong>de</strong>rniers<br />

kilomètres parcourus), bâillements, une difficulté à gar<strong>de</strong>r les yeux ouverts et <strong>la</strong> tête<br />

droite, un désir <strong>de</strong> changer fréquemment <strong>de</strong> position, pério<strong>de</strong>s <strong>de</strong> « micro sommeils»<br />

(<strong>de</strong> 1 à 5 secon<strong>de</strong>s).<br />

<strong>Le</strong>s nombreux organismes qui s’occupent <strong>de</strong> <strong>la</strong> sécurité routière éditent <strong>de</strong>s<br />

brochures et diffusent <strong>de</strong>s mises en gar<strong>de</strong> et <strong>de</strong>s conseils aux usagers, en particulier<br />

au moment <strong>de</strong>s départs en vacances.<br />

C’est dire combien il serait important <strong>de</strong> disposer <strong>de</strong> systèmes <strong>de</strong> détection <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

baisse <strong>de</strong> vigi<strong>la</strong>nce pour prévenir le conducteur.<br />

De très nombreuses recherches sont conduites dans le mon<strong>de</strong> <strong>de</strong>puis une quinzaine<br />

d’années. À chaque congrès, <strong>de</strong>s chercheurs présentent <strong>de</strong>s publications et dans les<br />

expositions, les constructeurs automobiles et les équipementiers présentent <strong>de</strong>s<br />

démonstrateurs, mais aucun constructeur n’avait osé commercialiser un capteur<br />

d’hypovigi<strong>la</strong>nce sur ses modèles.<br />

Si l’on exclue les technologies invasives avec <strong>de</strong>s électro<strong>de</strong>s EEG (Electroencéphalogramme)<br />

utiles pour <strong>la</strong> recherche mais non applicables, il y a <strong>de</strong>ux gran<strong>de</strong>s<br />

approches pour détecter un manque <strong>de</strong> vigi<strong>la</strong>nce :<br />

• l’analyse par caméra <strong>de</strong>s temps <strong>de</strong> clignement <strong>de</strong>s yeux et <strong>de</strong>s mouvements <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> pupille,<br />

• l’analyse du contact main -vo<strong>la</strong>nt.<br />

Souvent lea<strong>de</strong>r dans l’introduction <strong>de</strong>s nouvelles technologies, Merce<strong>de</strong>s Benz vient<br />

<strong>de</strong> commercialiser début 2009 « Attention Assist » un système <strong>de</strong> surveil<strong>la</strong>nce <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

vigi<strong>la</strong>nce du conducteur sur <strong>la</strong> C<strong>la</strong>sse E.<br />

Nous disposons <strong>de</strong> peu d’informations sur les algorithmes utilisés, cependant le<br />

système utilise un capteur <strong>de</strong> pression et <strong>de</strong> micro rotation angu<strong>la</strong>ire du vo<strong>la</strong>nt très<br />

sensible capable d’analyser <strong>la</strong> pression <strong>de</strong>s mains sur le vo<strong>la</strong>nt.<br />

La vitesse, les accélérations <strong>la</strong>térales et longitudinales, les actions sur les pédales<br />

sont enregistrées et traitées pour définir un profil du comportement du conducteur.


<strong>Le</strong>s systèmes d’assistance à <strong>la</strong> conduite 45<br />

Une fenêtre glissante correspondant aux premières minutes <strong>de</strong> conduite du profil est<br />

comparée à <strong>la</strong> fenêtre courante pour détecter <strong>de</strong>s variations d’attention. Par le<br />

contact <strong>de</strong>s doigts sur le vo<strong>la</strong>nt, le système suit les pulsations cardiaques du<br />

conducteur. Ces pulsations ralentissent quand <strong>la</strong> somnolence guette le conducteur.


CHAPITRE 3<br />

LES NOUVELLES TECHNOLOGIES SUR LES<br />

INFRASTRUCTURES<br />

TELEPEAGE OU PEAGE ELECTRONIQUE<br />

<strong>Le</strong> télépéage ou péage électronique (en ang<strong>la</strong>is ETC pour Electronic Toll Collection)<br />

consiste à mettre en œuvre <strong>de</strong>s moyens automatisés pour collecter les droits d’usage<br />

<strong>de</strong>s automobilistes en ralentissant le moins possible <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion.<br />

Sur autoroute à péage, les automobilistes prennent un ticket au moment où ils<br />

pénètrent sur l’autoroute. Dans certains cas, le ticket permet <strong>de</strong> calculer le montant à<br />

acquitter en fonction <strong>de</strong> <strong>la</strong> sortie. Si l’automobiliste se présente à une sortie en ayant<br />

perdu son ticket d’entrée, il <strong>de</strong>vra payer le péage maximum. <strong>Le</strong>s routes à péage sans<br />

entrée ou sortie intermédiaire n’ont qu’une station <strong>de</strong> péage à <strong>la</strong>quelle les<br />

automobilistes acquittent leur dû selon qu’ils entrent ou qu’ils sortent <strong>de</strong> <strong>la</strong> section à<br />

péage.<br />

Si <strong>la</strong> section à péage est longue avec <strong>de</strong> multiples entrées et sorties, on trouve une<br />

barrière <strong>de</strong> péage aux <strong>de</strong>ux extrémités <strong>de</strong> l’axe principal et <strong>de</strong>s péages sur les rampes<br />

d’entrée et <strong>de</strong> sortie <strong>de</strong>s accès intermédiaires.<br />

L’acquittement du péage peut se faire en liqui<strong>de</strong>, par carte <strong>de</strong> crédit, par carte<br />

prépayée ou par un système <strong>de</strong> collecte électronique. <strong>Le</strong> péage varie en fonction <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> distance parcourue, du type <strong>de</strong> véhicule et du coût <strong>de</strong> construction et <strong>de</strong><br />

maintenance <strong>de</strong> l’ouvrage d’art.<br />

<strong>Le</strong>s péages et plus particulièrement les péages manuels sont critiqués car ils<br />

imposent l’arrêt du véhicule et souvent <strong>de</strong>s pertes <strong>de</strong> temps.<br />

<strong>Le</strong> télépéage avec barrières matérialisées sur l’infrastructure<br />

<strong>Le</strong> télépéage est un mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> paiement rapi<strong>de</strong> utilisant une communication véhicule<br />

infrastructure bidirectionnelle DSRC. <strong>Le</strong> DSRC pour (Dedicated Short Range<br />

Communications) est une norme <strong>de</strong> télécommunication utilisant <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> <strong>de</strong>s 5,8<br />

GHz ou 5,9GHz. <strong>Le</strong> principal intérêt <strong>de</strong> ce système est le faible temps <strong>de</strong> réponse.<br />

<strong>Le</strong> système embarqué dans les véhicules consiste en un boîtier fixé sur le pare-brise<br />

<strong>de</strong> l’automobile. Ce boîtier ou transpon<strong>de</strong>ur est capté par un récepteur installé aux<br />

barrières <strong>de</strong> péage sur une voie réservée à cet effet, et ce à l'entrée et à <strong>la</strong> sortie d'un<br />

tronçon payant.<br />

<strong>Le</strong> règlement s'effectue par prélèvement mensuel au bénéfice <strong>de</strong> <strong>la</strong> société où <strong>la</strong><br />

location du badge a été souscrite, qui adresse à son client une facture détail<strong>la</strong>nt<br />

l'historique <strong>de</strong>s trajets effectués dans le mois. Aujourd'hui, les sociétés d'autoroutes<br />

proposent aux usagers diverses formules d'abonnement à <strong>de</strong>s tarifs étudiés au plus<br />

près <strong>de</strong>s besoins <strong>de</strong> trajets.


48 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

L’une <strong>de</strong>s principales difficultés a été <strong>la</strong> standardisation et l’interopérabilité <strong>de</strong>s<br />

solutions offertes par les différentes sociétés <strong>de</strong> gestion d’autoroutes. <strong>Le</strong> télépéage<br />

fonctionne désormais sur l’ensemble du réseau français.<br />

<strong>Le</strong> télépéage est présent dans <strong>de</strong> nombreux pays européens, notamment en Italie,<br />

France et en Espagne :<br />

• TELEPASS sur le réseau italien.<br />

• Liber T en France.<br />

• VIA-Tor Telepeaje en Espagne.<br />

On travaille actuellement sur une possibilité d'utilisation sans rupture à l'ensemble<br />

du réseau autoroutier européen à péage, utilisant ce même système.<br />

<strong>Le</strong> système <strong>de</strong> télépéage poids lourds est un système stop and go, c'est-à-dire que<br />

pour un fonctionnement optimal, le chauffeur doit marquer un arrêt. Sur certains<br />

péages, une temporisation entre <strong>la</strong> détection du badge et l'ouverture <strong>de</strong> <strong>la</strong> barrière<br />

oblige le véhicule à marquer un arrêt. <strong>Le</strong>s transporteurs routiers souhaiteraient <strong>la</strong><br />

généralisation <strong>de</strong>s barrières <strong>de</strong> péage à <strong>la</strong> volée pour <strong>de</strong>s raisons économiques et<br />

écologiques. Ce système permettrait d'économiser 1,35 million <strong>de</strong> tonnes <strong>de</strong> CO 2 par<br />

an.<br />

1 2<br />

1 Une barrière <strong>de</strong> péage en France<br />

2 Barrière <strong>de</strong> télépéage Liber T<br />

3<br />

3 Balise RFID Liber-T


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies sur les infrastructures 49<br />

<strong>Le</strong> télépéage dématérialisé<br />

La France a déployé un réseau important <strong>de</strong> gares <strong>de</strong> péages car les autoroutes ont<br />

été financées par le péage. L’Allemagne au contraire n’avait pas <strong>de</strong> gares <strong>de</strong> péage<br />

puisque les « Autobahn » financées par l’Etat étaient gratuites. <strong>Le</strong>s gares <strong>de</strong> péages<br />

constituent déjà une solution technique du passé car elles sont encombrantes, et<br />

polluent le paysage visuel. La mise en p<strong>la</strong>ce du badge Liber-T fluidifie le trafic,<br />

mais seuls les usagers qui empruntent souvent l’autoroute s’abonnent, l’utilisateur<br />

occasionnel qui ne l’emprunte que pour son départ en vacance n’y trouvant pas<br />

d’intérêt. L’Allemagne a créé une rupture technologique en développant le système<br />

<strong>de</strong> péage dématérialisé « Toll Collect ». Ce système est limité aux seuls poids<br />

lourds, mais sera étendu aux véhicules particuliers et probablement adopté par <strong>de</strong><br />

nombreux pays tant il présente d’avantages par rapport aux gares <strong>de</strong> péage. La<br />

France a déjà décidé <strong>de</strong> sa mise en œuvre pour les poids lourds.<br />

Son principe est très simple. Il exploite une unité électronique embarquée contenant<br />

un GPS pour <strong>la</strong> fonction localisation, un GSM/GPRS pour <strong>la</strong> fonction<br />

communication et une carte grise électronique pour <strong>la</strong> fonction i<strong>de</strong>ntification. Ce<br />

boîtier, en ang<strong>la</strong>is OBU pour On Board Unit, sera fourni gratuitement par<br />

l’opérateur <strong>de</strong> service en charge du péage et <strong>de</strong>vra être présent dans le véhicule à<br />

l’instar <strong>de</strong>s papiers du véhicule aujourd’hui.<br />

<strong>Le</strong> prix d’un trajet peut être déterminé <strong>de</strong> plusieurs manières. La distance parcourue<br />

et le moment <strong>de</strong> <strong>la</strong> journée choisi pour effectuer le trajet constituent <strong>de</strong>s facteurs<br />

clés, mais le type <strong>de</strong> véhicule, sa consommation <strong>de</strong> carburant ou ses émissions <strong>de</strong><br />

CO2 sont autant <strong>de</strong> paramètres d’ajustement possibles. Une facturation mensuelle<br />

garantit une perception simple et sûre <strong>de</strong>s droits <strong>de</strong> péage. Mais, pour <strong>de</strong>s raisons <strong>de</strong><br />

confi<strong>de</strong>ntialité, il est également possible d’utiliser une carte prépayée ; dans ce cas,<br />

aucune information concernant le conducteur ou le trajet effectué ne sera<br />

communiquée.<br />

L’unité embarquée permet d’afficher à tout moment le montant dû pour les trajets<br />

réalisés. <strong>Le</strong>s forces <strong>de</strong> police ou les organismes <strong>de</strong> surveil<strong>la</strong>nce autorisés peuvent<br />

procé<strong>de</strong>r ponctuellement à un contrôle pour garantir que le conducteur utilise le<br />

système aux fins prévues et simplifier ainsi sa mise en application. À cet égard, un<br />

équipement portable utilisant <strong>la</strong> technologie NFC (Near Field Communication),<br />

c'est-à-dire communication en champ proche, sera fourni aux forces <strong>de</strong> police pour<br />

lire les informations contenues sur <strong>la</strong> vignette du pare-brise. La vignette servira<br />

également <strong>de</strong> mécanisme <strong>de</strong> sécurité, en garantissant que seule l’unité embarquée<br />

spécifiquement assignée à un véhicule soit utilisée et qu’elle ne puisse pas être<br />

installée dans un autre véhicule.<br />

Cette technologie offre évi<strong>de</strong>mment d’énormes avantages et un réservoir<br />

d’applications potentielles considérable.<br />

Pour ce qui est <strong>de</strong>s avantages immédiats, mentionnons :<br />

• l’élimination progressive et définitive <strong>de</strong>s barrières <strong>de</strong> péage,<br />

• <strong>la</strong> possibilité <strong>de</strong> faire du péage géo-localisé sur les nationales, sur les routes<br />

touristiques…


50 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

• <strong>la</strong> possibilité d’aiguiller les flux <strong>de</strong> poids lourds,<br />

• <strong>la</strong> possibilité <strong>de</strong> décongestionner les centres villes en créant un « octroi<br />

électronique » comme au Moyen Age. Ceci est déjà en service à Londres et à<br />

Singapour,<br />

• <strong>la</strong> possibilité <strong>de</strong> facturer le stationnement.<br />

<strong>Le</strong>s extensions <strong>de</strong>s fonctionnalités ne manquent pas non plus :<br />

• l’intégration <strong>de</strong> l’appel d’urgence E-call,<br />

• <strong>la</strong> création d’un enregistreur <strong>de</strong> conduite (« boîte noire ») consultable par les<br />

forces <strong>de</strong> police avec <strong>la</strong> technologie NFC. <strong>Le</strong>s policiers ne vérifieront plus <strong>de</strong>s<br />

papiers mais une carte grise électronique et <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> conduite. <strong>Le</strong><br />

contrôle du conducteur ne sera plus un contrôle aléatoire mais un contrôle<br />

continu,<br />

• <strong>la</strong> possibilité <strong>de</strong> s’assurer selon <strong>la</strong> distance parcourue et non plus <strong>de</strong> manière<br />

forfaitaire,<br />

• <strong>la</strong> possibilité d’encourager l’éco-conduite.<br />

LA BILLETTIQUE<br />

La billettique (en ang<strong>la</strong>is ticketing ou e-ticketing) est l’ensemble <strong>de</strong>s dispositifs<br />

utilisant les technologies <strong>de</strong> l’information et <strong>de</strong> <strong>la</strong> communication pour <strong>la</strong> fourniture<br />

et <strong>la</strong> gestion <strong>de</strong>s titres <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement dans les transports publics. On utilise aussi le<br />

terme monétique qui est plus associée aux systèmes mécatroniques utilisés pour<br />

assurer les transactions bancaires (distributeurs automatiques <strong>de</strong> billets, guichets<br />

bancaires électroniques, terminaux <strong>de</strong> points <strong>de</strong> vente, systèmes <strong>de</strong> banque à<br />

domicile, etc.).<br />

La « smart card » ou carte à puce (CI pour Circuit Intégré) est principalement<br />

utilisée comme moyen d'i<strong>de</strong>ntification personnelle (carte d'i<strong>de</strong>ntité, badge d'accès,<br />

carte santé, carte SIM) ou <strong>de</strong> paiement (carte bancaire, porte-monnaie électronique)<br />

ou preuve d'abonnement à <strong>de</strong>s services prépayés (carte <strong>de</strong> téléphone, titre <strong>de</strong><br />

transport). La lecture et l’écriture sur <strong>la</strong> carte nécessitent <strong>de</strong>s équipements<br />

spécialisés, et peuvent se faire avec ou sans contact avec <strong>la</strong> puce.<br />

1. VCC (alimentation)<br />

2. RST (remise à zéro)<br />

3. CLK (horloge)<br />

4. D+USB Inter-chip<br />

5. GND (masse)<br />

6. SWP<br />

7. I/O (entrée/sortie)<br />

8. D-USB Inter-chip<br />

La carte vitale avec son micromodule et les fonctions associées aux huit contacts


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies sur les infrastructures 51<br />

<strong>Le</strong> circuit intégré d'une carte typique est constitué d'un microprocesseur, d’une<br />

mémoire morte <strong>de</strong> 8 à 32ko, d’une mémoire vive <strong>de</strong> quelques kilo-octets et d’une<br />

mémoire effaçable et réinscriptible (EEPROM).<br />

<strong>Le</strong> circuit intégré (puce) peut être accessible :<br />

• par contact avec <strong>de</strong>s électro<strong>de</strong>s <strong>de</strong> cuivre. L'interface entre les contacts <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

puce et ceux du lecteur est le circuit imprimé doré très mince appelé<br />

micromodule. Il est divisé en 8 parties, chacune ayant un rôle précis permettant<br />

l'échange <strong>de</strong>s données entre <strong>la</strong> puce et le lecteur. <strong>Le</strong> circuit intégré est situé<br />

sous les contacts, il n’est pas visible et l’on confond souvent le micromodule<br />

avec <strong>la</strong> puce.<br />

• sans contact: par radiofréquence à courte ou moyenne portée, via une antenne<br />

interne dont les spires sont moulées dans l'épaisseur <strong>de</strong> <strong>la</strong> carte.<br />

• par une combinaison <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux précé<strong>de</strong>ntes : on parle alors <strong>de</strong> cartes Avec et<br />

Sans Contact (ASC).<br />

Dans le cas <strong>de</strong> lecture sans contact physique, on parle d’étiquette RFID (Radio<br />

Frequence I<strong>de</strong>ntification), <strong>de</strong> carte <strong>de</strong> proximité (Prox Card) ou encore <strong>de</strong><br />

transpon<strong>de</strong>ur. La technologie RFID permet <strong>la</strong> lecture <strong>de</strong>s étiquettes même sans<br />

contact physique et peut traverser <strong>de</strong> fines couches <strong>de</strong> matériaux (sac, embal<strong>la</strong>ge,<br />

etc.). La Prox Card fait l’objet du standard ISO/IEC 14443, développé par le<br />

Groupe <strong>de</strong> Travail 8 du sous comité 17 <strong>de</strong> ISO/IEC Comité Technique Commun. La<br />

communication entre <strong>la</strong> carte et l’émetteur lecteur se fait à 13,56 MHz.<br />

La communication sans contact est mise à profit dans les transports. Un bon<br />

exemple <strong>de</strong> son déploiement est le passe Navigo <strong>de</strong> <strong>la</strong> RATP. La RATP souhaitait se<br />

débarrasser <strong>de</strong>s péages magnétiques <strong>de</strong>venus une source <strong>de</strong> coûts récurrents et <strong>de</strong><br />

problèmes liés à <strong>la</strong> démagnétisation <strong>de</strong>s cartes.<br />

Passe NAVIGO <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

RATP<br />

Guichet <strong>de</strong> contrôle<br />

d’accès<br />

Station <strong>de</strong> recharge du<br />

passe Navigo<br />

Un passe Navigo contient le circuit intégré (puce) et un circuit Inductance Capacité.<br />

Lorsque <strong>la</strong> carte Navigo passe dans le voisinage du portique <strong>de</strong> contrôle d’accès, le<br />

circuit LC stocke une quantité d’énergie capable d’alimenter <strong>la</strong> puce pendant


52 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

quelques millisecon<strong>de</strong>s et autorise ainsi l’échange bidirectionnel <strong>de</strong> données entre <strong>la</strong><br />

carte et le portique.<br />

<strong>Le</strong> passage au portique est <strong>de</strong> 3 à 4 fois plus rapi<strong>de</strong> qu’avec le coupon magnétique<br />

ancien, ce qui contribue à fluidifier le trafic aux heures <strong>de</strong> pointe.<br />

La carte Navigo peut être rechargée dans les stations avec <strong>de</strong>s automates qui<br />

débitent une carte bancaire et créditent le passe Navigo, ou pour les abonnés, <strong>la</strong> carte<br />

est automatiquement validée et l’abonnement débité sur le compte bancaire <strong>de</strong><br />

l’usager.<br />

<strong>Le</strong> passe Navigo est compatible avec VELIB <strong>de</strong> <strong>la</strong> ville <strong>de</strong> Paris et les premières<br />

expériences d’utilisation avec <strong>la</strong> SNCF sur le train Thalys sont en cours.<br />

En marche vers l’UPICA<br />

L’UPICA (Universal Personal Information and Communication Assistant) est un<br />

concept inventé par l’auteur <strong>de</strong> ce livre, qui - sous ce nom ou un autre - va se<br />

développer <strong>de</strong> manière massive dans les prochaines années.<br />

L’UPICA naîtra <strong>de</strong> <strong>la</strong> convergence <strong>de</strong>s assistants personnels (PDA), <strong>de</strong>s téléphones<br />

portables (Smart phone) et <strong>de</strong> <strong>la</strong> RFID, plus précisément <strong>de</strong> <strong>la</strong> communication en<br />

champ proche (NFC pour Near Field Communication).<br />

Expliquons un peu tout ce<strong>la</strong>.<br />

Comparons tout d’abord une carte à puce c<strong>la</strong>ssique, par exemple une carte bancaire,<br />

et un passe Navigo. Il y a <strong>de</strong>ux différences technologiques entre les <strong>de</strong>ux :<br />

• Si on considère l’échange <strong>de</strong> données, il se fait par contact métallique dans le<br />

cas <strong>de</strong> <strong>la</strong> carte bancaire, ce qui suppose l’introduction physique <strong>de</strong> <strong>la</strong> carte dans<br />

le lecteur que ce soit pour retirer <strong>de</strong> l’argent dans le cas d’un automate<br />

bancaire ou pour payer à <strong>la</strong> pompe à essence par exemple. En revanche,<br />

l’échange se fait sans contact physique par RFID selon une norme d’échange à<br />

13,65 MHz dans le cas <strong>de</strong> <strong>la</strong> carte Navigo.<br />

• Si on considère l’alimentation en énergie <strong>de</strong> <strong>la</strong> puce électronique présente dans<br />

<strong>la</strong> carte bancaire et dans le passe Navigo, l’énergie est fournie par le lecteur<br />

dans le cas <strong>de</strong> <strong>la</strong> carte bancaire et par induction dans le cas <strong>de</strong> <strong>la</strong> carte Navigo.<br />

Examinons maintenant un smart phone ou un PDA. <strong>Le</strong> smart phone ou le PDA<br />

disposent d’un processeur et d’un ensemble <strong>de</strong> mémoires. Il est donc possible<br />

d’émuler sur l’un ou l’autre les structures <strong>de</strong> données d’une carte à puce. Si on leur<br />

rajoute un module <strong>de</strong> communication RFID, on obtient les mêmes fonctionnalités<br />

qu’une carte Navigo. Bien mieux, le smart phone ou le PDA ont leur propre source<br />

d’énergie, ils n’ont donc pas besoin d’être alimentés par induction et <strong>de</strong> fait<br />

<strong>de</strong>viennent <strong>de</strong>s émetteurs capables <strong>de</strong> lire les passes Navigo ou d’échanger avec<br />

d’autres appareils.<br />

Remontons dans le temps, d’une vingtaine d’années, pour faire un peu d’histoire <strong>de</strong>s<br />

technologies.


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies sur les infrastructures 53<br />

L’assistant personnel (PDA) était initialement une calcu<strong>la</strong>trice <strong>de</strong> poche, puis on lui<br />

a ajouté <strong>de</strong>s fonctions <strong>de</strong> montre, <strong>de</strong> chronomètre, d’agenda, <strong>de</strong> carnet d’adresses, <strong>de</strong><br />

bloc-notes, <strong>de</strong>s fonctionnalités issues du multimédia (<strong>de</strong>s jeux, un appareil photo<br />

puis une caméra, un lecteur mp3, <strong>la</strong> reconnaissance <strong>de</strong> parole), <strong>de</strong>s fonctionnalités<br />

bureautiques (traitement <strong>de</strong> texte, tableur, base <strong>de</strong> données, grapheur…), <strong>de</strong>s<br />

fonctions <strong>de</strong> localisation les transformant en navigateurs <strong>de</strong> poche, <strong>de</strong>s c<strong>la</strong>viers<br />

miniatures ou <strong>de</strong>s écrans tactiles avec c<strong>la</strong>viers virtuels ou reconnaissance d’écriture,<br />

et enfin <strong>de</strong>s fonctions <strong>de</strong> communication, d’abord d’échange à courte distance<br />

(Bluetooth puis Wifi) puis finalement GSM, GPRS …et ils sont <strong>de</strong>venus <strong>de</strong>s smart<br />

phones.<br />

Parallèlement, le smart phone était à l’origine, c'est-à-dire dans les années 1990, un<br />

simple téléphone portable ayant <strong>la</strong> même fonctionnalité qu’un téléphone fixe mais<br />

permettant <strong>de</strong> téléphoner <strong>de</strong> n’importe quel point couvert par le réseau. Puis, pour le<br />

promouvoir au niveau économique, on lui a ajouté <strong>la</strong> possibilité d’envoyer <strong>de</strong>s<br />

messages numériques courts SMS (Short Message Services), puis un microphone et<br />

un chip caméra pour générer les MMS (Multimédia Message Services). Disposant<br />

d’un système d’exploitation et <strong>de</strong> processeurs <strong>de</strong> plus en plus puissants, il est <strong>de</strong>venu<br />

tour à tour, console <strong>de</strong> jeu, caméscope, dictaphone, récepteur FM, navigateur GPS,<br />

navigateur sur le Web. Il a accaparé les fonctionnalités les plus avancées <strong>de</strong>s PDA<br />

pour <strong>de</strong>venir un assistant personnel communicant.<br />

<strong>Le</strong>s smart phones sont avant tout <strong>de</strong>s objets communicants. Ils communiquent<br />

évi<strong>de</strong>mment sur le réseau <strong>de</strong>s opérateurs téléphoniques selon les normes<br />

GSM/GPRS/EDGE/UMTS, mais beaucoup disposent en plus <strong>de</strong> communications à<br />

courtes distances selon les normes Bluetooth et Wifi.<br />

La norme Bluetooth a été conçue avec l’objectif <strong>de</strong> remp<strong>la</strong>cer les câbles entre les<br />

ordinateurs et les imprimantes, les scanners, les c<strong>la</strong>viers, les souris, les manettes <strong>de</strong><br />

jeu vidéo, les téléphones portables, les PDA, les systèmes et kits mains libres, les<br />

autoradios, les appareils photo numériques, les lecteurs <strong>de</strong> co<strong>de</strong> barres, les bornes<br />

publicitaires interactives.<br />

WiFi est un standard international permettant <strong>de</strong> créer <strong>de</strong>s réseaux locaux sans fil à<br />

haut débit. Dans <strong>la</strong> pratique, le WiFi permet <strong>de</strong> relier <strong>de</strong>s ordinateurs portables, <strong>de</strong>s<br />

machines <strong>de</strong> bureau, <strong>de</strong>s assistants personnels, <strong>de</strong>s smart phones, <strong>de</strong>s objets<br />

communicants à une liaison haut débit.<br />

Bluetooth et Wifi diffèrent entre autres par leurs distances d’accès et leurs débits.<br />

Une troisième norme <strong>de</strong> communication, <strong>la</strong> NFC, va venir enrichir les<br />

fonctionnalités <strong>de</strong>s smart phones pour en faire <strong>de</strong>s Upicas.<br />

La communication en champ proche (Near Field Communication ou NFC) est une<br />

technologie d'échanges <strong>de</strong> données à une distance <strong>de</strong> quelques centimètres. C'est une<br />

application <strong>de</strong>s technologies RFID. NFC a été reconnu par les instances<br />

internationales (ISO, ECMA, ETSI). Cette technologie a été promue par Sony et<br />

Philips qui ont été rejoints par Nokia, Samsung, Panasonic, Microsoft …<br />

<strong>Le</strong> principal avantage <strong>de</strong> NFC par rapport à Bluetooth ou Wifi tient au fait que <strong>la</strong><br />

technologie est non-intrusive. NFC est utilisable sur <strong>de</strong> très courtes distances, moins


54 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

<strong>de</strong> 10 centimètres alors que <strong>la</strong> portée <strong>de</strong> Bluetooth et Wifi varient <strong>de</strong> quelques<br />

mètres à plusieurs centaines <strong>de</strong> mètres. NFC suppose une démarche volontaire <strong>de</strong><br />

l'utilisateur et ne peut donc normalement pas être utilisée à son insu.<br />

<strong>Le</strong> NFC a enrichi puissamment les fonctionnalités du smart phone qui est <strong>de</strong>venu un<br />

Upica.<br />

L’Upica permet d’émuler le fonctionnement d'une carte à puce sans contact, <strong>la</strong> carte<br />

SIM étant utilisée comme élément <strong>de</strong> sécurité.<br />

<strong>Le</strong>s usages sont multiples et forment un sur-ensemble <strong>de</strong>s usages <strong>de</strong> type « carte<br />

sans contact ».<br />

L’Upica constitue un porte-monnaie électronique. Il permet donc <strong>de</strong> dématérialiser<br />

les échanges financiers pour les petites sommes entre usagers, commerçants ou non.<br />

On peut anticiper le remp<strong>la</strong>cement progressif <strong>de</strong>s cartes bancaires traditionnelles<br />

par <strong>de</strong>s cartes ASC (Avec et Sans Contact) et <strong>la</strong> disparition progressive <strong>de</strong>s<br />

terminaux <strong>de</strong> lecture <strong>de</strong>s cartes bancaires puisque cette fonction pourra être assurée<br />

par l’Upica.<br />

L’Upica est un lecteur <strong>de</strong> cartes sans contacts ou <strong>de</strong> « tags » passifs (étiquettes<br />

électroniques). Ce mo<strong>de</strong> permet à un usager <strong>de</strong> lire <strong>de</strong>s informations en approchant<br />

son mobile <strong>de</strong>vant <strong>de</strong>s étiquettes électroniques disposées dans <strong>la</strong> rue, sur <strong>de</strong>s<br />

affiches, sur <strong>de</strong>s colis ou dans <strong>de</strong>s abris bus ...<br />

Deux UPICAs peuvent échanger <strong>de</strong> l'information, par exemple <strong>de</strong>s vCard, <strong>de</strong>s<br />

photos, <strong>de</strong>s vidéos, etc. Un Upica peut aussi échanger avec <strong>de</strong>s nouveaux objets<br />

communicants tels que <strong>de</strong>s serrures RFID dans <strong>de</strong>s bâtiments comportant <strong>de</strong><br />

nombreuses portes, permettant ainsi leur ouverture avec une clef RFID intégrée dans<br />

l’Upica. Cette solution permettra également une meilleure gestion <strong>de</strong> <strong>la</strong> sécurité, par<br />

exemple en ajoutant <strong>de</strong>s p<strong>la</strong>ges horaires d'ouverture <strong>de</strong>s portes.<br />

Au Maroc le permis <strong>de</strong> conduire puis <strong>la</strong> carte grise <strong>de</strong>s véhicules sont délivrés sur<br />

<strong>de</strong>s cartes à puce sécurisées. La technologie NFC <strong>de</strong> lecture à champ proche mise à<br />

<strong>la</strong> disposition <strong>de</strong>s forces <strong>de</strong> gendarmerie, permet notamment un gain <strong>de</strong> productivité<br />

considérable dans le contrôle <strong>de</strong>s papiers <strong>de</strong>s conducteurs. <strong>Le</strong> permis à point,<br />

l’assurance et <strong>de</strong> nombreux paramètres peuvent être ajoutés. <strong>Le</strong>s responsables<br />

songent à étendre le système à une billettique uniformisée facilitant les transports<br />

multimodaux et même à en faire un porte-monnaie électronique. Cette expérience<br />

constitue une première mondiale. La technologie est fournie par SAGEM Sécurité.<br />

Cet exemple qui présente certaines <strong>de</strong>s fonctionnalités <strong>de</strong> l’UPICA montre que ce<br />

<strong>de</strong>rnier est appelé à se déployer à l’avenir, sous cette forme ou sous une autre.<br />

LES NOUVELLES TECHNOLOGIES AU SERVICE DE LA REPRESSION<br />

Chaque année, dans l’Union Européenne, les acci<strong>de</strong>nts <strong>de</strong> <strong>la</strong> route sont <strong>la</strong> cause <strong>de</strong><br />

plus <strong>de</strong> 40 000 morts et 1 700 000 blessés. <strong>Le</strong> coût <strong>de</strong> ces acci<strong>de</strong>nts, direct ou<br />

indirect, a été évalué à 160 milliards d'euros, soit 2 % du PNB <strong>de</strong> l'Union<br />

Européenne. Certains groupes <strong>de</strong> popu<strong>la</strong>tion ou catégories d'usagers sont<br />

particulièrement vulnérables : les jeunes <strong>de</strong> 15 à 24 ans (10 000 tués par an), les


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies sur les infrastructures 55<br />

piétons (7 000 tués) ou les cyclistes (1 800 tués). <strong>Le</strong>s causes <strong>de</strong>s acci<strong>de</strong>nts sont : <strong>la</strong><br />

vitesse excessive, <strong>la</strong> consommation d'alcool, <strong>la</strong> non-utilisation <strong>de</strong>s ceintures,<br />

l'insuffisance <strong>de</strong> protection, l'existence <strong>de</strong> points noirs, le non-respect <strong>de</strong>s temps <strong>de</strong><br />

conduite et <strong>de</strong> repos pour le transport professionnel et <strong>la</strong> mauvaise visibilité.<br />

La Commission Européenne a décidé en 2003 « <strong>de</strong> recomman<strong>de</strong>r aux États membres<br />

d'intégrer dans un p<strong>la</strong>n national <strong>de</strong> contrôle les meilleures pratiques en fait <strong>de</strong><br />

mesures <strong>de</strong> contrôle ». Parmi les mesures figure « l'utilisation <strong>de</strong> dispositifs<br />

automatisés <strong>de</strong> contrôle <strong>de</strong> <strong>la</strong> vitesse ». L'objectif final est <strong>de</strong> réduire d'au moins<br />

50 % le nombre <strong>de</strong>s tués à l'horizon 2010. La France s’est montrée <strong>la</strong> première <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

c<strong>la</strong>sse Europe <strong>de</strong>vant le Portugal et le Luxembourg. Ces résultats ont été obtenus<br />

essentiellement par le déploiement <strong>de</strong> plus <strong>de</strong> 2500 radars <strong>de</strong> vitesse et une politique<br />

répressive ferme, notamment par l’instauration du permis à points.<br />

Évolution <strong>de</strong>s acci<strong>de</strong>nts routiers en Europe sur 2001 – 2007. Source: PIN projet<br />

ETSC<br />

<strong>Le</strong> radar automatique d’excès <strong>de</strong> vitesse<br />

Un radar <strong>de</strong> contrôle routier est un instrument servant à mesurer <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong>s<br />

véhicules circu<strong>la</strong>nt sur <strong>la</strong> voie publique à l'ai<strong>de</strong> d'on<strong>de</strong>s radar. Ce type <strong>de</strong><br />

cinémomètre est utilisé afin d'i<strong>de</strong>ntifier les contrevenants aux limites <strong>de</strong> vitesse. Il<br />

était autrefois utilisé par un policier qui détectait l’excès <strong>de</strong> vitesse et communiquait<br />

par téléphone avec un autre policier p<strong>la</strong>cé en aval, lequel interpel<strong>la</strong>it le fautif. <strong>Le</strong><br />

contrôle ne se faisait qu’aux heures <strong>de</strong> travail et <strong>de</strong> manière échantillonnée. La


56 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

nouveauté est le contrôle exhaustif <strong>de</strong> tous les véhicules, <strong>de</strong> jour comme <strong>de</strong> nuit, par<br />

<strong>de</strong>s radars automatiques couplés à <strong>de</strong>s caméras numériques haute définition.<br />

Ces radars utilisent le principe <strong>de</strong> l'effet Doppler pour mesurer <strong>la</strong> vitesse. Ils<br />

émettent une on<strong>de</strong> continue qui est réfléchie par toute cible se trouvant dans <strong>la</strong><br />

direction pointée. Par effet Doppler, cette on<strong>de</strong> réfléchie possè<strong>de</strong> une fréquence<br />

légèrement différente <strong>de</strong> celle émise : plus gran<strong>de</strong> fréquence pour les véhicules<br />

s'approchant du radar et plus petite pour ceux s'éloignant. En mesurant <strong>la</strong> différence<br />

<strong>de</strong> fréquence entre l'on<strong>de</strong> émise et celle retournée, on peut calculer <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

cible. Ceci se fait en trouvant le battement entre les <strong>de</strong>ux on<strong>de</strong>s.<br />

<strong>Le</strong>s données ainsi obtenues ne montrent que <strong>la</strong> vitesse radiale entre le radar et le<br />

véhicule. Il faut donc que le sens <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement <strong>de</strong> <strong>la</strong> cible soit colinéaire avec le<br />

radar. Si <strong>la</strong> cible se dép<strong>la</strong>ce avec un angle par rapport à cette direction, <strong>la</strong> vitesse<br />

notée n'est que <strong>la</strong> projection sur <strong>la</strong> radiale au radar, soit <strong>la</strong> vitesse réelle fois le<br />

cosinus <strong>de</strong> l'angle (facteur variant <strong>de</strong> 0 pour un dép<strong>la</strong>cement perpendicu<strong>la</strong>ire au<br />

radar à 1 pour celui vers le radar).<br />

Radar <strong>de</strong> vitesse<br />

Camera <strong>de</strong> feu rougeMESTA<br />

3000 SAGEM<br />

Radar mobile sur<br />

trépied MESTA 1000<br />

SAGEM<br />

Une caméra numérique haute définition permet <strong>de</strong> réaliser <strong>la</strong> prise <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux vues<br />

d'un véhicule dont <strong>la</strong> vitesse a préa<strong>la</strong>blement été déterminée par le cinémomètre<br />

auquel elle est couplée, d'adjoindre à ces prises <strong>de</strong> vues les données réglementaires<br />

(<strong>la</strong> vitesse mesurée, <strong>la</strong> date et l'heure <strong>de</strong> <strong>la</strong> mesure) et d'autres données (telles que le<br />

numéro <strong>de</strong> <strong>la</strong> vue, les références du lieu, l'i<strong>de</strong>ntification <strong>de</strong> l'unité qui opère le<br />

contrôle, ainsi qu'un commentaire facultatif). Un f<strong>la</strong>sh couplé à <strong>la</strong> caméra numérique<br />

illumine le véhicule, garantissant un éc<strong>la</strong>irage correct <strong>de</strong> <strong>la</strong> p<strong>la</strong>que<br />

d'immatricu<strong>la</strong>tion.


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies sur les infrastructures 57<br />

<strong>Le</strong>s images numériques <strong>de</strong>s p<strong>la</strong>ques minéralogiques associées aux véhicules<br />

verbalisés font l’objet d’une procédure <strong>de</strong> reconnaissance <strong>de</strong> caractères pour<br />

i<strong>de</strong>ntifier les conducteurs à partir <strong>de</strong>s bases <strong>de</strong> données <strong>de</strong>s préfectures.<br />

<strong>Le</strong>s caméras <strong>de</strong> feu rouge et caméras <strong>de</strong> stop<br />

Dans le radar <strong>de</strong> vitesse, le véritable capteur d’infraction est le radar alors que <strong>la</strong><br />

caméra sert à i<strong>de</strong>ntifier le contrevenant. Dans le cas <strong>de</strong> <strong>la</strong> caméra <strong>de</strong> feu rouge, <strong>la</strong><br />

caméra sert à <strong>la</strong> fois <strong>de</strong> capteur <strong>de</strong> franchissement au feu rouge et d’i<strong>de</strong>ntificateur <strong>de</strong><br />

l’automobiliste. <strong>Le</strong> problème technique n’est pas simple pour autant car il faut<br />

prouver que le prévenu n’est pas passé à l’orange mais se trouvait bien engagé dans<br />

le carrefour alors que le feu était au rouge. La caméra est dès lors p<strong>la</strong>cée à plusieurs<br />

mètres en amont du feu et connaît les instants <strong>de</strong> commutation <strong>de</strong>s feux. Ces<br />

évènements sont utilisés pour prendre simultanément <strong>de</strong>s images du feu tricolore et<br />

<strong>de</strong> l’arrière <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> avec sa p<strong>la</strong>que bien visible alors que le véhicule se trouve<br />

avant et dans le carrefour.<br />

La caméra peut être utilisée <strong>de</strong> <strong>la</strong> même manière pour détecter les véhicules<br />

n’observant pas l’arrêt à un panneau stop. Dans ce cas, pour apporter <strong>la</strong> preuve <strong>de</strong><br />

l’infraction, il faut une séquence vidéo sur <strong>la</strong>quelle le panneau stop est bien visible<br />

et le dép<strong>la</strong>cement du véhicule sans marquer l’arrêt avéré.<br />

<strong>Le</strong>s applications potentielles répressives <strong>de</strong> <strong>la</strong> vidéosurveil<strong>la</strong>nce ne manquent pas et<br />

nous pouvons mentionner par exemple :<br />

• Caméras <strong>de</strong> franchissement <strong>de</strong> passages à niveau.<br />

• Caméra <strong>de</strong> parking signa<strong>la</strong>nt les stationnements illégaux.<br />

• Caméras <strong>de</strong> péage routier pour i<strong>de</strong>ntifier les véhicules franchissant un péage<br />

sans payer.<br />

• Caméras <strong>de</strong> franchissement <strong>de</strong> lignes continues.<br />

• Caméras <strong>de</strong> couloir <strong>de</strong> bus pour i<strong>de</strong>ntifier les véhicules non autorisés circu<strong>la</strong>nt<br />

sur les voies réservées aux bus. Ces caméras peuvent être fixes ou embarquées<br />

dans les bus, le chauffeur <strong>la</strong> déclenchant quand il constate une infraction.<br />

Observons que les chauffeurs <strong>de</strong> bus parisiens ont refusé <strong>de</strong> col<strong>la</strong>borer avec <strong>la</strong><br />

police sur ce problème précis.<br />

<strong>Le</strong>s radars <strong>de</strong> vitesse sont déployés massivement aujourd’hui en France, les<br />

premières centaines <strong>de</strong> caméras <strong>de</strong> feu tricolores sont en cours d’instal<strong>la</strong>tion en<br />

2009. <strong>Le</strong>s autres applications seront probablement développées et déployées dans les<br />

prochaines années. À terme, c’est une véritable armée <strong>de</strong> robots policiers, ayant<br />

chacun leur spécialité, qui attend le citoyen du futur.<br />

La vidéosurveil<strong>la</strong>nce<br />

<strong>Le</strong>s réseaux <strong>de</strong> caméras <strong>de</strong> surveil<strong>la</strong>nce existent <strong>de</strong>puis <strong>de</strong>s décennies dans les gares,<br />

les stations <strong>de</strong> métros, les grands magasins, les zones <strong>de</strong> forte <strong>de</strong>nsité <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion.<br />

Pour <strong>la</strong> surveil<strong>la</strong>nce <strong>de</strong>s zones publiques <strong>de</strong>s gran<strong>de</strong>s agglomérations, les images<br />

sont centralisées vers un Poste <strong>de</strong> Comman<strong>de</strong>ment comme c’est le cas à <strong>la</strong>


58 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

préfecture <strong>de</strong> Police pour Paris. Elles permettent surtout au surveil<strong>la</strong>nt <strong>de</strong> police <strong>de</strong><br />

vérifier <strong>la</strong> véracité <strong>de</strong>s alertes radio ou téléphoniques.<br />

<strong>Le</strong>s progrès au cours <strong>de</strong> cette <strong>de</strong>rnière décennie dans le traitement <strong>de</strong> l'image ont<br />

permis <strong>de</strong> considérablement automatiser les contrôles d'inci<strong>de</strong>nts par imagerie vidéo.<br />

Auparavant, les caméras étaient reliées à un poste <strong>de</strong> contrôle (PC) en charge <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

surveil<strong>la</strong>nce d'un réseau routier ou d'une infrastructure (pont, tunnel, etc.) où un<br />

opérateur visionnait plusieurs écrans en continu.<br />

Désormais, si les images sont toujours renvoyées vers un poste <strong>de</strong> contrôle, elles<br />

sont <strong>de</strong> plus en plus numérisées et traitées par <strong>de</strong>s algorithmes <strong>de</strong> vision artificielle<br />

permettant <strong>de</strong> détecter automatiquement <strong>de</strong>s inci<strong>de</strong>nts. L’automatisation du<br />

traitement permet <strong>de</strong> concentrer un plus grand nombre <strong>de</strong> caméras sur un seul Poste<br />

<strong>de</strong> Contrôle <strong>de</strong> sécurité.<br />

LECTURE AUTOMATIQUE DE PLAQUES MINERALOGIQUES<br />

La lecture automatique <strong>de</strong> p<strong>la</strong>ques minéralogiques est un outil <strong>de</strong> base que l’on<br />

trouve dans <strong>de</strong> nombreuses applications liées aux systèmes <strong>de</strong> transports intelligents.<br />

La technique utilisée est un sous-ensemble <strong>de</strong>s métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> lecture automatique par<br />

vision artificielle, appelées « métho<strong>de</strong>s OCR » pour « Optical Caracter<br />

Recognition ». Elle est utilisée dans les banques ou à <strong>la</strong> Poste pour vérifier les<br />

chèques et notamment <strong>la</strong> correspondance entre les montants libellés en chiffres et en<br />

lettres, ce qui constitue un exercice difficile sur <strong>de</strong> l’écriture manuscrite et multi<br />

sources. <strong>Le</strong>s progrès <strong>de</strong> <strong>la</strong> recherche ont toutefois été tellement impressionnants que<br />

les scanners à bas coût sont livrés aujourd’hui avec <strong>de</strong>s logiciels OCR tout à fait<br />

corrects. On trouve même <strong>de</strong>s logiciels gratuits sur Internet.<br />

La littérature annonce pour les systèmes <strong>de</strong>s performances <strong>de</strong> lecture d’environ une<br />

p<strong>la</strong>que minéralogique par secon<strong>de</strong> sur <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s rou<strong>la</strong>nt jusqu'à 160 Km/h.<br />

<strong>Le</strong> ministère <strong>de</strong> l’intérieur publie <strong>de</strong>s statistiques dans lesquelles, un système<br />

automatisé peut contrôler <strong>de</strong> 4000 à 5000 véhicules pendant une patrouille <strong>de</strong> huit<br />

heures, avec 95% <strong>de</strong>s p<strong>la</strong>ques bien localisées et 94% lues correctement. <strong>Le</strong> temps <strong>de</strong><br />

calcul est d’environ dix millisecon<strong>de</strong>s.<br />

En France, <strong>la</strong> Sagem a développé un logiciel <strong>de</strong> reconnaissance <strong>de</strong>s formes<br />

(détection <strong>de</strong> silhouette géométrique du véhicule), qui, associé au logiciel <strong>de</strong> lecture<br />

automatique <strong>de</strong>s p<strong>la</strong>ques et aux bases <strong>de</strong> données <strong>de</strong>s préfectures, peut détecter les<br />

p<strong>la</strong>ques échangées ou les véhicules volés.<br />

En Italie, <strong>la</strong> lecture automatique <strong>de</strong>s p<strong>la</strong>ques minéralogiques par vision a trouvé une<br />

application à <strong>la</strong> détection <strong>de</strong>s dépassements <strong>de</strong> vitesse. <strong>Le</strong> radar <strong>de</strong> vitesse détecte<br />

<strong>de</strong>s dépassements instantanés. La lecture <strong>de</strong> <strong>la</strong> p<strong>la</strong>que d’immatricu<strong>la</strong>tion d’un même<br />

véhicule effectuée en <strong>de</strong>ux points consécutifs séparés d’une distance connue permet<br />

<strong>de</strong> calculer une vitesse moyenne et <strong>de</strong> verbaliser le cas échéant le contrevenant.<br />

Cette solution a été déployée en Italie sous le nom <strong>de</strong> système TUTOR pour<br />

sécuriser les autoroutes. <strong>Le</strong>s résultats ont été probants.


<strong>Le</strong>s nouvelles technologies sur les infrastructures 59<br />

<strong>Le</strong>s p<strong>la</strong>ques ne sont pas uniformisées au niveau européen et les logiciels sont<br />

paramétrés pour tel ou tel pays. La caméra est souvent associée à un éc<strong>la</strong>irage dans<br />

l’infrarouge pour permettre <strong>de</strong> photographier à toute heure du jour.<br />

Variabilité <strong>de</strong>s couleurs et <strong>de</strong>s<br />

orientations<br />

Étapes <strong>de</strong> l’algorithme OCR<br />

L’algorithme <strong>de</strong> reconnaissance est décomposé en plusieurs phases :<br />

• Localisation et extraction <strong>de</strong> <strong>la</strong> p<strong>la</strong>que proprement dite dans l’image brute,<br />

• Compensation éventuelle <strong>de</strong> l'orientation et normalisation géométrique <strong>de</strong><br />

l’image,<br />

• Métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> calcul du seuil optimal <strong>de</strong> binarisation,<br />

• Segmentation <strong>de</strong>s caractères sur <strong>la</strong> p<strong>la</strong>que,<br />

• Reconnaissance optique <strong>de</strong> caractères par <strong>de</strong>s métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> type réseaux <strong>de</strong><br />

neurones, arbres <strong>de</strong> décision ou autres.<br />

La figure ci-<strong>de</strong>ssous reconstitue le circuit logique d’automatisation <strong>de</strong> <strong>la</strong> répression<br />

<strong>de</strong>s excès <strong>de</strong> vitesse.


CHAPITRE 4<br />

LES SYSTEMES D’INFORMATION ROUTIERE ET D’AIDE<br />

AU DEPLACEMENT<br />

En France, le Centre National d’Information Routière (CNIR), créé en 1967, assure<br />

le recueil <strong>de</strong> données sur l’état <strong>de</strong> <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion routière et l’information aux usagers.<br />

C’est un organisme interministériel (Transport et Equipement, Intérieur, Défense)<br />

qui s’appuie sur sept centres régionaux d’information et <strong>de</strong> coordination routières<br />

(CRICR). Son site d’information au public est :<br />

http://www.bison-fute.equipement.gouv.fr/diri/Accueil.do<br />

Qu’il s’agisse d’une gran<strong>de</strong> ville comme Paris, d’un réseau régional comme l’Ile <strong>de</strong><br />

France ou <strong>de</strong> tout un pays, <strong>la</strong> gestion du trafic suppose d’abord <strong>de</strong> s’informer sur<br />

l’état <strong>de</strong> <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion.<br />

Paris est le centre d’une agglomération <strong>de</strong> plus <strong>de</strong> 10 millions d’habitants qui<br />

effectuent plus <strong>de</strong> 20 millions <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cements journaliers, dont 7 millions dans<br />

Paris et entre Paris et banlieue. Parmi ces dép<strong>la</strong>cements, 60 % sont assurés par les<br />

transports en commun et 35 % par les <strong>voiture</strong>s. Chaque jour, 3 millions <strong>de</strong> véhicules<br />

entrent ou sortent <strong>de</strong> Paris.<br />

Un bon moyen <strong>de</strong> qualifier quantitativement l’état du trafic est <strong>de</strong> diviser le réseau<br />

en cantons auxquels sont associés <strong>de</strong>s triplets Q, T, V où Q est le débit en nombre <strong>de</strong><br />

véhicules par heure, T le taux d’occupation en nombre <strong>de</strong> véhicules par kilomètre et<br />

V <strong>la</strong> vitesse en Km/H.<br />

<strong>Le</strong> système d’information routière se divise en trois grands modules :<br />

La collecte <strong>de</strong> l’information<br />

<strong>Le</strong>s principales sources disponibles pour rassembler l’information trafic sont les<br />

boucles magnétiques, <strong>la</strong> Police et <strong>la</strong> Gendarmerie qui disposent <strong>de</strong> moyens <strong>de</strong><br />

surveil<strong>la</strong>nce et <strong>de</strong> communication, <strong>la</strong> surveil<strong>la</strong>nce aérienne à certaines occasions ou<br />

certaines heures, <strong>la</strong> RATP qui suit chacun <strong>de</strong> ses bus et est ainsi informée <strong>de</strong> l’état<br />

du trafic le long <strong>de</strong> ses lignes, les patrouilleurs et le Réseau d’Appel d’Urgence<br />

(RAU) sur les autoroutes, <strong>la</strong> surveil<strong>la</strong>nce par caméras.<br />

<strong>Le</strong> traitement <strong>de</strong> l’information<br />

Ce traitement peut se faire à différents niveaux. <strong>Le</strong>s données <strong>de</strong>s boucles<br />

magnétiques sont <strong>de</strong>s données élémentaires qui doivent être prétraitées, cumulées<br />

sur <strong>de</strong>s horizons temporels courts avant d’être transmises à un calcu<strong>la</strong>teur frontal.<br />

<strong>Le</strong>s régions géographiques sont sous le contrôle <strong>de</strong> Postes <strong>de</strong> Comman<strong>de</strong> (PC) qui<br />

doivent agréger les données dans le temps sur <strong>de</strong>s horizons plus longs, consoli<strong>de</strong>r les<br />

informations <strong>de</strong>s diverses sources et qualifier l’état du trafic. <strong>Le</strong>s divers PC doivent<br />

à leur tour être interconnectés pour obtenir une vision globale.


62 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

La diffusion <strong>de</strong> l’information et <strong>la</strong> comman<strong>de</strong> en réaction sur le réseau<br />

<strong>Le</strong>s principaux moyens <strong>de</strong> réaction directe sur le réseau <strong>de</strong> transport sont les<br />

Panneaux à Messages Variables (P.M.V.), les Feux d’Affectation <strong>de</strong>s Voies<br />

(F.A.V.), les Contrôles d’Accès (C.A.). Par ailleurs l’information peut être diffusée<br />

vers les usagers et le public par divers médias : radio, Internet, terminaux<br />

embarqués….<br />

LA COLLECTE DE L’INFORMATION TRAFIC<br />

On peut distinguer <strong>de</strong>ux ensembles <strong>de</strong> métho<strong>de</strong>s :<br />

• <strong>Le</strong> recueil <strong>de</strong> données automatisé : boucles magnétiques, réseau <strong>de</strong> caméras<br />

avec traitement numérique <strong>de</strong>s images, les véhicules traceurs (« floating car<br />

data »).<br />

• La collecte manuelle non automatisable : surveil<strong>la</strong>nce aérienne, réseaux <strong>de</strong><br />

taxis ou <strong>de</strong> transports publics, gendarmerie et police, taux <strong>de</strong> remplissage <strong>de</strong>s<br />

parkings …<br />

<strong>Le</strong> recueil <strong>de</strong> données par capteurs magnétiques<br />

La boucle magnétique reste aujourd’hui le principal capteur utilisé pour détecter le<br />

passage <strong>de</strong>s véhicules et obtenir une image du trafic. Une station <strong>de</strong> recueil <strong>de</strong><br />

données <strong>de</strong> trafic référence a été préconisée par le ministère <strong>de</strong> l'équipement et <strong>de</strong>s<br />

transports français <strong>de</strong>puis 1990 et fait l'objet d'une normalisation AFNOR (NF P-<br />

99-300). Plusieurs fabricants les produisent conformes à <strong>la</strong> norme et elles sont donc<br />

interchangeables.<br />

(http://fr.wikipedia.org/wiki/Mesures_<strong>de</strong>_trafic)<br />

Schéma d’une double boucle sur une route à <strong>de</strong>ux voies<br />

On distingue <strong>de</strong>ux entités technologiques : l’unité <strong>de</strong> détection (le capteur<br />

proprement dit) enfoui dans <strong>la</strong> chaussée et l’unité <strong>de</strong> traitement et <strong>de</strong> transmission,<br />

composée d’un processeur <strong>de</strong> traitement <strong>de</strong> signal et d’un module <strong>de</strong> transmission.<br />

La pose <strong>de</strong> capteurs à boucles sur <strong>la</strong> chaussée nécessite le découpage d'un rectangle<br />

d'environ <strong>de</strong>ux mètres sur un mètre cinquante (<strong>la</strong> quasi-totalité <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>la</strong>rgeur <strong>de</strong>s<br />

voies) et sur une profon<strong>de</strong>ur d'environ sept centimètres.


<strong>Le</strong>s systèmes d’information routière et d’ai<strong>de</strong> au dép<strong>la</strong>cement 63<br />

Empreinte au sol d’une boucle<br />

magnétique<br />

Boîtier <strong>de</strong> traitement et <strong>de</strong> transmission<br />

La boucle électromagnétique est constituée <strong>de</strong> quelques spires <strong>de</strong> câble <strong>de</strong> cuivre.<br />

Cette boucle est <strong>la</strong> partie inductive d'un circuit oscil<strong>la</strong>nt entretenu et contenu dans le<br />

détecteur. Lorsqu’un véhicule passe à <strong>la</strong> verticale <strong>de</strong> <strong>la</strong> boucle, ses parties<br />

métalliques en mouvement modifient l'inductance <strong>de</strong> <strong>la</strong> boucle, faisant varier les<br />

caractéristiques <strong>de</strong> l'oscil<strong>la</strong>tion. <strong>Le</strong> passage d'un véhicule sur une boucle se traduit<br />

par un front montant et un front <strong>de</strong>scendant sur le signal <strong>de</strong> <strong>la</strong> boucle. Chaque couple<br />

<strong>de</strong> <strong>de</strong>ux fronts (t1, t2) forme normalement <strong>la</strong> trace du passage d'un véhicule.<br />

L’intervalle <strong>de</strong> temps entre les <strong>de</strong>ux fronts dépend <strong>de</strong> <strong>la</strong> vitesse et <strong>de</strong> <strong>la</strong> longueur du<br />

véhicule, alors que <strong>la</strong> forme du signal entre les <strong>de</strong>ux fronts dépend <strong>de</strong> <strong>la</strong> masse<br />

métallique et <strong>de</strong> sa géométrie, cette <strong>de</strong>rnière constituant donc une signature du<br />

véhicule. Des contrôles <strong>de</strong> p<strong>la</strong>usibilité sont effectués qui prennent en compte par<br />

exemple <strong>de</strong>s vitesses maximales <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement. Certaines boucles spéciales ont<br />

une géométrie et une sensibilité telles qu'une analyse <strong>de</strong> forme du signal produit<br />

permet, par comparaison avec une bibliothèque, d'i<strong>de</strong>ntifier le type <strong>de</strong> véhicule. <strong>Le</strong><br />

traitement du signal reste délicat lorsqu’il faut traiter les véhicules multi essieux, les<br />

atte<strong>la</strong>ges caravanes, les <strong>de</strong>ux roues.<br />

On peut ajouter aux boucles inductives <strong>de</strong>s capteurs piézoélectriques ou <strong>de</strong>s capteurs<br />

à magnétostriction qui permettent d’accé<strong>de</strong>r au poids par essieu.<br />

La pose convenable et le bon entretien <strong>de</strong>s boucles permettent d’obtenir <strong>de</strong>s<br />

informations <strong>de</strong> gran<strong>de</strong> qualité selon le nombre <strong>de</strong> boucles p<strong>la</strong>cées les unes après les<br />

autres sur <strong>la</strong> même voie.<br />

Ainsi, lorsqu'une voie <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion est équipée d'une boucle <strong>de</strong> présence unique,<br />

pour chaque véhicule rou<strong>la</strong>nt, on obtient les mesures suivantes :<br />

• l'heure <strong>de</strong> passage (timbre temporel),<br />

• le numéro <strong>de</strong> <strong>la</strong> voie <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion,<br />

• les intervalles <strong>de</strong> temps avec les véhicules précé<strong>de</strong>nt et suivant,<br />

• le temps <strong>de</strong> présence du véhicule au-<strong>de</strong>ssus du capteur.


64 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Si <strong>la</strong> voie <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion est équipée d'un <strong>de</strong>uxième capteur, on peut accé<strong>de</strong>r à<br />

• <strong>la</strong> vitesse du véhicule,<br />

• sa longueur.<br />

Si <strong>la</strong> voie <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion est équipée d'un troisième capteur d'essieu (boucle ou<br />

force), les mesures <strong>de</strong> trafic supplémentaires suivantes peuvent être générées :<br />

• <strong>la</strong> catégorie en silhouette du véhicule,<br />

• le nombre d'essieux élémentaires.<br />

Si <strong>la</strong> voie <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion est équipée d'un troisième capteur <strong>de</strong> force, on peut<br />

mesurer :<br />

• le poids total rou<strong>la</strong>nt,<br />

• le poids <strong>de</strong> chaque essieu.<br />

La précision <strong>de</strong>s mesures fournies à l'ai<strong>de</strong> <strong>de</strong>s boucles est excellente lorsque leur<br />

pose a été faite soigneusement et selon les tolérances dimensionnelles prescrites par<br />

<strong>la</strong> norme NF P 99-301.<br />

Selon <strong>la</strong> Direction <strong>de</strong>s Routes, le réseau <strong>de</strong> recueil automatisé <strong>de</strong> données du trafic<br />

en Ile <strong>de</strong> France est constitué <strong>de</strong> près <strong>de</strong> 2 500 stations, soit plus <strong>de</strong> 6 000 boucles <strong>de</strong><br />

comptage. À titre d’exemple, le périphérique parisien est instrumenté avec <strong>de</strong>s<br />

stations tous les cinq cents mètres ce qui fait environ 80 stations sur chacun <strong>de</strong>s<br />

périphériques intérieur et extérieur. On conçoit que les investissements sont très<br />

importants ainsi que les frais <strong>de</strong> maintenance. Ces équipements lourds ne sont<br />

présents que dans les gran<strong>de</strong>s agglomérations.<br />

Certaines boucles ont été mises au point pour le comptage <strong>de</strong>s cyclistes en ignorant<br />

les <strong>voiture</strong>s. En <strong>de</strong>hors <strong>de</strong> <strong>la</strong> mesure du trafic, les boucles magnétiques peuvent être<br />

utilisées pour <strong>la</strong> gestion <strong>de</strong>s feux <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion, pour déclencher les bornes<br />

amovibles dans les zones piétonnières….<br />

Une technologie plus récente mais toujours à base <strong>de</strong> capteurs magnétiques a été<br />

proposée à partir <strong>de</strong>s travaux <strong>de</strong> l’Université <strong>de</strong> Berkeley et a donné naissance à une<br />

start-up, SENSYS Networks (http://www.sensysnetworks.com/), qui commercialise<br />

déjà <strong>la</strong> solution.<br />

C’est une première application du concept <strong>de</strong> réseau <strong>de</strong> capteurs.<br />

Chaque capteur est composé d’une boucle magnétique miniature qui détecte le<br />

passage <strong>de</strong>s véhicules, d’un émetteur radio et d’une batterie à longue durée <strong>de</strong> vie.<br />

<strong>Le</strong> principal avantage par rapport à <strong>la</strong> boucle traditionnelle est qu’il n’y a<br />

pratiquement pas <strong>de</strong> travaux <strong>de</strong> génie civil pour les p<strong>la</strong>cer au niveau <strong>de</strong> <strong>la</strong> chaussée.<br />

Enfin, nous mentionnons pour mémoire les solutions temporaires à base <strong>de</strong> tubes<br />

creux en caoutchouc, tendus en travers <strong>de</strong> <strong>la</strong> voie qui permettent <strong>de</strong> déceler le<br />

passage d’un essieu par mesure <strong>de</strong> pression. La technologie est peu précise, mais<br />

elle est peu coûteuse, amovible et permet <strong>de</strong> faire <strong>de</strong>s relevés <strong>de</strong> débit et <strong>de</strong> vitesse<br />

<strong>de</strong> manière temporaire sur une route.


<strong>Le</strong>s systèmes d’information routière et d’ai<strong>de</strong> au dép<strong>la</strong>cement 65<br />

<strong>Le</strong> capteur dans son boîtier avec son<br />

circuit <strong>de</strong> détection, son émetteur et sa<br />

batterie (photo SENSYS Networks).<br />

Réseau <strong>de</strong> capteurs sans fil déployés au<br />

niveau d’un carrefour avec les<br />

capteurs, le point d’accès et le répéteur<br />

(photo SENSYS Networks).<br />

<strong>Le</strong> recueil <strong>de</strong> données du trafic par vision<br />

Depuis longtemps, <strong>de</strong>s caméras <strong>de</strong> vidéo surveil<strong>la</strong>nce sont positionnées sur<br />

l’ensemble du réseau <strong>de</strong>s voies rapi<strong>de</strong>s. Elles permettent <strong>de</strong> surveiller le réseau<br />

24H/24. <strong>Le</strong>s écrans <strong>de</strong> visualisation se situent dans les postes <strong>de</strong> comman<strong>de</strong>ment où<br />

ils permettent une observation visuelle <strong>de</strong>s voies pour les opérateurs. <strong>Le</strong>s<br />

informations recueillies remontent vers les centres <strong>de</strong> gestion du trafic.<br />

<strong>Le</strong> passage <strong>de</strong> l’image analogique à l’image numérisée permet <strong>de</strong> mettre en œuvre<br />

les techniques <strong>de</strong> vision artificielle pour automatiser <strong>la</strong> recherche d’informations<br />

dans les flux vidéo. <strong>Le</strong> principal avantage tient au fait qu’il n’y a pas à effectuer <strong>de</strong><br />

travaux <strong>de</strong> génie civil dans l’infrastructure, toutefois les caméras doivent être fixées<br />

sur <strong>de</strong>s supports, ponts ou pylônes, et sont ainsi positionnées une fois pour toutes.<br />

La vision artificielle a un <strong>la</strong>rge spectre d’applications potentielles et réelles, par<br />

exemple le relevé <strong>de</strong>s marquages au sol et <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalétique verticale pour <strong>la</strong><br />

création <strong>de</strong> cartes numériques actualisées, <strong>la</strong> répression <strong>de</strong>s délits au co<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

route : franchissement <strong>de</strong> feu rouge, <strong>de</strong> stop, excès <strong>de</strong> vitesse ….<br />

Nous n’examinons ici l’usage <strong>de</strong> <strong>la</strong> vision que pour <strong>la</strong> gestion du trafic.<br />

<strong>Le</strong>s ouvrages d’art, tunnels, ponts, grands échangeurs, ont été équipés d’instal<strong>la</strong>tions<br />

<strong>de</strong> surveil<strong>la</strong>nce télévisée afin d’assurer un contrôle visuel permanent <strong>de</strong> l’état du<br />

trafic. Toutefois, l’opérateur ne peut pas concentrer simultanément son attention sur<br />

plusieurs moniteurs. L’imagerie numérique a permis le développement <strong>de</strong> systèmes<br />

<strong>de</strong> détection automatique d’inci<strong>de</strong>nts (DAI). La mise en œuvre <strong>de</strong> cette<br />

fonctionnalité au niveau <strong>de</strong>s postes <strong>de</strong> surveil<strong>la</strong>nce <strong>de</strong>s tunnels permet d’assister


66 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

l’opérateur dans ses missions <strong>de</strong> contrôle <strong>de</strong>s ouvrages en l’informant <strong>de</strong> l’apparition<br />

d’un événement pouvant être à l’origine d’une situation périlleuse pour les usagers.<br />

Dans ces conditions, l’opérateur peut déclencher le scénario d’intervention le mieux<br />

adapté dans les dé<strong>la</strong>is les plus brefs.<br />

<strong>Le</strong>s principaux inci<strong>de</strong>nts détectés par traitement d'images sont :<br />

• un embouteil<strong>la</strong>ge,<br />

• un véhicule arrêté sur <strong>la</strong> chaussée,<br />

• l’incendie d'un véhicule,<br />

• un véhicule à contre-sens,<br />

• un objet sur <strong>la</strong> voie.<br />

Véhicule acci<strong>de</strong>nté dans un<br />

tunnel détecté par <strong>de</strong>ux<br />

caméras en moins <strong>de</strong> 10<br />

secon<strong>de</strong>s<br />

Véhicule arrêté sur <strong>la</strong> ban<strong>de</strong><br />

d’arrêt d’urgence détecté 7<br />

secon<strong>de</strong>s après l’arrêt<br />

Véhicule arrêté sur <strong>la</strong> ban<strong>de</strong><br />

d’arrêt d’urgence détecté 9<br />

secon<strong>de</strong>s après l’arrêt<br />

<strong>Le</strong> tunnel Duplex A86 qui achève le périphérique A86 à l’ouest <strong>de</strong> Paris entre<br />

Rueil-Malmaison et Pont Colbert est un bel exemple d’utilisation massive <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

vision artificielle au service <strong>de</strong> <strong>la</strong> sécurité. Cet ouvrage futuriste a été mis<br />

partiellement en service en juillet 2009. <strong>Le</strong> système DAI-DIVA (Détection<br />

Automatique d’Inci<strong>de</strong>nts - Détection Instantanée <strong>de</strong> Véhicules Arrêtés) développé<br />

par Citilog (http://www.citilog.com/) comptera près <strong>de</strong> 500 caméras <strong>de</strong> vidéo<br />

surveil<strong>la</strong>nce numérique.<br />

On observe que les applications <strong>de</strong> <strong>la</strong> vision artificielle se concentrent sur <strong>la</strong><br />

détection automatique d’inci<strong>de</strong>nts et sur <strong>la</strong> surveil<strong>la</strong>nce en général. Bien que ce<strong>la</strong><br />

soit techniquement possible et fasse partie <strong>de</strong> l’offre référencée <strong>de</strong>s industriels du<br />

domaine, on peine à trouver <strong>de</strong>s références <strong>de</strong> vision appliquée au comptage et au<br />

recueil <strong>de</strong> données en remp<strong>la</strong>cement <strong>de</strong>s boucles magnétiques c<strong>la</strong>ssiques.<br />

<strong>Le</strong>s algorithmes <strong>de</strong> vision travaillent le plus souvent sur <strong>de</strong>s masques p<strong>la</strong>cés sur les<br />

voies <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion. <strong>Le</strong> logiciel Media TD <strong>de</strong> Citilog fournit le comptage <strong>de</strong><br />

véhicules ainsi que <strong>la</strong> c<strong>la</strong>ssification <strong>de</strong>s véhicules en trois catégories basées sur <strong>la</strong><br />

longueur <strong>de</strong>s véhicules. Il fournit aussi <strong>la</strong> vitesse moyenne du flux, l'occupation<br />

moyenne (pourcentage du temps pendant lequel une zone est occupée par un<br />

véhicule) ainsi que le temps inter véhicu<strong>la</strong>ire moyenné (temps moyen entre <strong>de</strong>ux


<strong>Le</strong>s systèmes d’information routière et d’ai<strong>de</strong> au dép<strong>la</strong>cement 67<br />

fronts <strong>de</strong> véhicules consécutifs). <strong>Le</strong>s logiciels peuvent fonctionner sous <strong>de</strong>s<br />

conditions d’éc<strong>la</strong>irage et météorologiques variées à l’exception du brouil<strong>la</strong>rd et<br />

doivent gérer <strong>de</strong> façon optimale les situations extrêmes telles que les ombres en<br />

mouvement, les masquages, les pelotons <strong>de</strong> véhicules.<br />

Équipements <strong>de</strong> sécurité du Duplex<br />

A86<br />

• Caméras installées tous les<br />

80 mètres avec détection<br />

automatique d’inci<strong>de</strong>nt<br />

• Panneaux à messages<br />

variables tous les 400 mètres<br />

• Boutons-poussoirs d’appel<br />

d’urgence, tous les 40 mètres<br />

• Refuges tous les 200 mètres<br />

Contrairement aux boucles magnétiques, <strong>la</strong> vision se prête bien à <strong>la</strong> mesure <strong>de</strong><br />

longueur <strong>de</strong>s files d’attente. Il est aussi possible <strong>de</strong> distinguer les poids lourds, <strong>de</strong>s<br />

véhicules légers et <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux roues. En revanche, <strong>la</strong> vision ne donne aucune<br />

information sur le poids <strong>de</strong>s véhicules. L’utilisation <strong>de</strong>s caméras motorisées PTZ<br />

(Pan - Tilt - Zoom) étend considérablement les possibilités <strong>de</strong>s caméras numériques.<br />

<strong>Le</strong> capteur le mieux adapté pour obtenir <strong>la</strong> géométrie <strong>de</strong>s véhicules est le télémètre à<br />

ba<strong>la</strong>yage <strong>la</strong>ser p<strong>la</strong>cé sur un portique sous lequel le véhicule passe.<br />

<strong>Le</strong>s masques <strong>de</strong> recherche <strong>de</strong> véhicules dans l’imagerie numérique (photo Citilog)


68 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Recueil <strong>de</strong> données par véhicules traceurs<br />

<strong>Le</strong>s véhicules traceurs (Floating Car Data en ang<strong>la</strong>is) constituent une alternative<br />

récente aux approches c<strong>la</strong>ssiques <strong>de</strong> recueil <strong>de</strong> données du trafic. <strong>Le</strong>s autres<br />

métho<strong>de</strong>s automatiques, boucles magnétiques et vision artificielle, nécessitent<br />

d’instrumenter l’infrastructure en p<strong>la</strong>çant <strong>de</strong>s équipements sous ou sur <strong>la</strong> route. Ces<br />

équipements sont positionnés définitivement en un endroit donné où ils délivrent <strong>de</strong>s<br />

informations précises mais locales. Autrement dit, ces métho<strong>de</strong>s qui consistent à<br />

faire « parler » l’infrastructure, sont d’autant plus coûteuses en instal<strong>la</strong>tion et en<br />

maintenance que le territoire à couvrir est grand. Ce<strong>la</strong> explique que le recueil <strong>de</strong><br />

données ne se fasse que dans les gran<strong>de</strong>s agglomérations et non dans les zones<br />

rurales ou même les villes moyennes.<br />

La métho<strong>de</strong> par véhicules traceurs consiste à transformer le véhicule en capteur.<br />

Pour ce<strong>la</strong>, il suffit <strong>de</strong> collecter en permanence <strong>la</strong> position <strong>de</strong>s véhicules en<br />

mouvement pour reconstruire l’état du trafic. Il faut donc que chaque véhicule<br />

dispose d’une fonction <strong>de</strong> localisation et d’une fonction <strong>de</strong> communication avec un<br />

serveur.<br />

Au niveau <strong>de</strong> <strong>la</strong> localisation, <strong>de</strong>ux solutions existent : <strong>la</strong> localisation d’une puce<br />

GSM p<strong>la</strong>cée dans le véhicule par triangu<strong>la</strong>tion sur le réseau cellu<strong>la</strong>ire d’une part et<br />

le GPS d’autre part.<br />

Véhicules traceurs sur réseau cellu<strong>la</strong>ire<br />

Comme le téléphone mobile GSM assure à lui seul <strong>la</strong> localisation et <strong>la</strong><br />

communication, il constitue une solution théoriquement économique. <strong>Le</strong>s grands<br />

opérateurs <strong>de</strong>s réseaux mobiles sont les mieux p<strong>la</strong>cés pour exploiter cette possibilité.<br />

Toutefois, ce<strong>la</strong> suppose que le téléphone mobile soit allumé et se trouve dans le<br />

véhicule en mouvement. Or, <strong>de</strong> nombreux téléphones mobiles sont sur les piétons<br />

qui se dép<strong>la</strong>cent à 5 Km/H ou bien sont immobiles chez les particuliers ou dans les<br />

bureaux. Au contraire, <strong>de</strong> nombreux véhicules circulent sans qu’un téléphone mobile<br />

actif ne soit à bord.<br />

La localisation du téléphone mobile est faite par triangu<strong>la</strong>tion sur les antennes du<br />

réseau maillé <strong>de</strong> l’opérateur. Par chance, les distances entre les antennes sont moins<br />

gran<strong>de</strong>s dans les zones urbaines, ce qui accroît <strong>la</strong> précision <strong>de</strong>s données récoltées là<br />

où, justement, les informations sur le trafic sont les plus nécessaires. D’autre part,<br />

plus il y a <strong>de</strong> trafic, plus il y a <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s, plus il y <strong>de</strong> téléphones mobiles donc plus<br />

il y a <strong>de</strong> données et <strong>de</strong> précision sur l'information globale obtenue.<br />

La localisation est cependant moins précise qu'avec les systèmes <strong>de</strong> positionnement<br />

GPS.<br />

Véhicules traceurs avec localisation GPS<br />

<strong>Le</strong>s smart phones <strong>de</strong> plus en plus nombreux possè<strong>de</strong>nt à <strong>la</strong> fois le positionnement<br />

GPS et <strong>la</strong> communication GSM, GPRS, 3G - autrement dit, offrent une solution<br />

simi<strong>la</strong>ire aux véhicules traceurs purement communicants mais avec, en plus, une<br />

précision accrue.


<strong>Le</strong>s systèmes d’information routière et d’ai<strong>de</strong> au dép<strong>la</strong>cement 69<br />

Signalons l’exemple <strong>de</strong> <strong>la</strong> flotte <strong>de</strong>s véhicules traceurs <strong>de</strong> <strong>la</strong> communauté « Coyote »<br />

qui permet à son partenaire Infotrafic (http://www.infotrafic.com/home.php) <strong>de</strong><br />

proposer une carte routière <strong>de</strong> l’état du trafic avec 150 000 véhicules équipés sur<br />

l’ensemble du territoire. Coyote est un petit boîtier <strong>de</strong>stiné à ai<strong>de</strong>r les conducteurs à<br />

respecter les vitesses limites, en particulier en signa<strong>la</strong>nt les radars fixes ou mobiles.<br />

<strong>Le</strong> boîtier « Coyote » contient un récepteur GPS et une carte SIM intégrée,<br />

autrement dit les fonctionnalités indispensables au véhicule traceur. L’usager<br />

« Coyote » contribue à <strong>la</strong> communauté en signa<strong>la</strong>nt les radars mobiles et les<br />

ralentissements par une pression sur un bouton, en échange il reçoit une alerte en<br />

cas <strong>de</strong> dépassement <strong>de</strong> vitesse, l’annonce <strong>de</strong>s radars fixes ou mobiles.<br />

Un autre avantage offert par <strong>la</strong> localisation GPS est que <strong>la</strong> transmission <strong>de</strong>s données<br />

<strong>de</strong> localisation ne se fait pas forcément par GSM ou GPRS mais peut être fait sur un<br />

réseau <strong>de</strong> points d’accès WIFI.<br />

À titre d’information, le fournisseur d’accès à Internet Free annonce l'ouverture du<br />

plus grand réseau WIFI communautaire, soit 3 millions <strong>de</strong> points d’accès WIFI pour<br />

ses abonnés ADSL situés en zone dégroupée.<br />

<strong>Le</strong>s opérateurs <strong>de</strong> téléphonie mobile, les fabricants <strong>de</strong> systèmes <strong>de</strong> navigation<br />

noma<strong>de</strong>s, les fournisseurs d’accès à Internet se trouvent en compétition, avec <strong>de</strong>s<br />

atouts différents mais complémentaires pour occuper le marché du recueil <strong>de</strong><br />

données du trafic et l’offre <strong>de</strong> routage optimal dynamique qui en résulte. Ceci<br />

explique les gran<strong>de</strong>s manœuvres économiques récentes entre ces acteurs comme le<br />

rachat <strong>de</strong> TeleAt<strong>la</strong>s (cartographie numérique) par Tomtom (navigateur noma<strong>de</strong>) ou<br />

le rachat <strong>de</strong> Navteq (cartographie numérique) par Nokia (téléphonie mobile).<br />

Dans les solutions traditionnelles, le financement <strong>de</strong>s boucles magnétiques ou <strong>de</strong>s<br />

réseaux vidéo était assuré par les collectivités publiques. Avec les nouvelles<br />

technologies, <strong>la</strong> donne est changée, <strong>de</strong> nouveaux modèles économiques apparaissent<br />

inaccessibles aux pouvoirs publics.<br />

On assiste à un bouleversement <strong>de</strong>s mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> pensée tant au niveau technique<br />

qu’économique. <strong>Le</strong>s géants mondiaux <strong>de</strong>s technologies <strong>de</strong> l’information et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

communication Google, Yahoo, Microsoft et d’autres comme Tomtom, Nokia<br />

viennent offrir à l’usager (avec l’illusion <strong>de</strong> <strong>la</strong> gratuité) <strong>de</strong>s services qui relevaient a<br />

priori <strong>de</strong>s responsabilités <strong>de</strong>s états.<br />

Ces nouveaux services, avec ou sans GPS, apparaissent comme <strong>de</strong>s sous-produits <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> diffusion massive <strong>de</strong>s communications. Une couverture extensive du réseau<br />

routier, y compris les zones rurales, est assurée. Aucune infrastructure ou matériel<br />

supplémentaire ne sont nécessaires. Ce<strong>la</strong> n’implique aucune immobilisation d'une<br />

partie <strong>de</strong>s routes pour cause <strong>de</strong> chantiers, et supprime une maintenance onéreuse.<br />

<strong>Le</strong> recueil manuel <strong>de</strong> données trafic<br />

Des accords <strong>de</strong> coopération existent entre les autorités <strong>de</strong> police et <strong>de</strong> gendarmerie et<br />

les autorités en charge <strong>de</strong> <strong>la</strong> gestion routière. <strong>Le</strong>s patrouilles sur le terrain font<br />

remonter les informations dont elles disposent.


70 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Sur le réseau autoroutier, les barrières <strong>de</strong> péages aux entrées et sorties du réseau<br />

constituent <strong>de</strong>s capteurs. <strong>Le</strong>s patrouilleurs <strong>de</strong>s sociétés <strong>de</strong> gestion d’autoroutes<br />

collectent <strong>de</strong>s informations au même titre que les forces <strong>de</strong> police et <strong>de</strong> gendarmerie.<br />

La surveil<strong>la</strong>nce aérienne constitue un outil puissant. Elle n’est pas permanente et a<br />

lieu principalement les jours <strong>de</strong> départ en vacances ou pour les grands week-end.<br />

Plusieurs avions observent <strong>de</strong>s secteurs bien déterminés et transmettent les<br />

informations au CRICR par radio. Ces avions sont dirigés vers les zones les plus<br />

sensibles du point <strong>de</strong> vue <strong>de</strong> <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion routière (échangeurs importants et péages<br />

principalement).<br />

Dans les agglomérations urbaines, les réseaux <strong>de</strong> transports publics (<strong>la</strong> RATP à<br />

Paris) et les réseaux <strong>de</strong> taxis ont <strong>de</strong>s accords avec les autorités <strong>de</strong> gestion du trafic et<br />

les informent sur les difficultés <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion qu’elles rencontrent.<br />

Ces informations souvent qualitatives apportent néanmoins une contribution<br />

significative à <strong>la</strong> vision d’ensemble <strong>de</strong> l’état du trafic.<br />

LA DIFFUSION DE L’INFORMATION TRAFIC.<br />

Même si les technologies nouvelles <strong>de</strong> localisation et <strong>de</strong> communication permettent<br />

à <strong>de</strong>s sociétés privées <strong>de</strong> disposer d’informations enrichies ou inaccessibles par les<br />

moyens traditionnels, il n’en reste pas moins vrai que le recueil <strong>de</strong> données trafic et<br />

l’usage qui en est fait est assuré en gran<strong>de</strong> partie par <strong>la</strong> puissance publique au travers<br />

<strong>de</strong>s 7 centres régionaux CRICR, dont les données sont agrégées au niveau national<br />

par le CNIR.<br />

Il suffit <strong>de</strong> rappeler que les trois ministères <strong>de</strong> <strong>la</strong> Défense, <strong>de</strong> l’Intérieur et <strong>de</strong>s<br />

Transports assurent <strong>la</strong> gouvernance du Centre National d’Information Routière et<br />

<strong>de</strong>s 7 Centres régionaux pour souligner <strong>la</strong> prééminence <strong>de</strong>s pouvoirs publics dans ce<br />

domaine sensible <strong>de</strong> <strong>la</strong> sécurité.<br />

La mission <strong>de</strong>s CRICR ne se limite pas à recueillir les flux <strong>de</strong> trafic mais à collecter<br />

également les informations concernant les chantiers, les acci<strong>de</strong>nts, les bouchons, les<br />

coupures <strong>de</strong> routes avec les déviations mises en p<strong>la</strong>ce, les manifestations, les<br />

conditions météorologiques. De nombreux partenaires, sociétés d’autoroutes,<br />

conseils généraux, acteurs du tourisme, Météo France et aussi les usagers,<br />

contribuent à cette collecte.<br />

<strong>Le</strong>s informations rassemblées sont vérifiées, analysées puis re<strong>la</strong>yées jusqu’au<br />

dispositif Bison Futé composé du Centre National d’Information Routière basé à<br />

Rosny-sous-Bois (CNIR) et <strong>de</strong>s 7 centres régionaux d’information et <strong>de</strong><br />

coordination routières (CRICR) imp<strong>la</strong>ntés à Bor<strong>de</strong>aux, Créteil, Lille, Lyon,<br />

Marseille, Metz et Rennes.<br />

<strong>Le</strong> problème qui se pose alors est : à quoi peut servir cette masse d’informations ? À<br />

qui <strong>la</strong> faire connaître ? Faut-il <strong>la</strong> faire payer ?<br />

De nombreuses informations telles que les acci<strong>de</strong>nts, les routes indisponibles, les<br />

zones <strong>de</strong> verg<strong>la</strong>s etc. concernent directement <strong>la</strong> sécurité <strong>de</strong>s usagers <strong>de</strong> <strong>la</strong> route et<br />

sont diffusées par les autorités publiques.


<strong>Le</strong>s systèmes d’information routière et d’ai<strong>de</strong> au dép<strong>la</strong>cement 71<br />

La diffusion sur Internet<br />

Si on va sur Internet, on trouve une multitu<strong>de</strong> <strong>de</strong> sites qui proposent gratuitement <strong>de</strong><br />

l’information trafic : Google Maps, Yahoo, Pages Jaunes, Sytadin, ViaMichelin,<br />

Médiamobile, InfoTrafic, Autoroute Trafic, Mappy… et bien sûr Bison Futé qui est<br />

le site officiel <strong>de</strong>s pouvoirs publics.<br />

Parmi tous ces fournisseurs d’informations trafic gratuites, <strong>de</strong>ux font l’essentiel du<br />

recueil <strong>de</strong> données : Bison Futé qui est le site du CNIR et Autoroute Trafic qui<br />

collecte directement l’information sur l’ensemble <strong>de</strong>s réseaux <strong>de</strong>s Sociétés<br />

Françaises d’Autoroutes (ASFA).<br />

<strong>Le</strong>s sites se différencient par l’ergonomie et les informations qu’ils présentent. Ces<br />

sites sont en général très bien faits et très utiles avant le voyage… mais<br />

malheureusement, l’usager n’a plus en général accès à Internet en conduisant.<br />

À titre d’exemple, V-trafic (qui est le site <strong>de</strong> Médiamobile) renseigne <strong>la</strong> France<br />

entière, les régions, Paris et l’Ile <strong>de</strong> France ainsi que les gran<strong>de</strong>s villes. Il est<br />

possible d’accé<strong>de</strong>r à <strong>la</strong> météo, aux bouchons, aux acci<strong>de</strong>nts, aux travaux, aux<br />

fermetures <strong>de</strong> voies, aux radars fixes, stations services, parkings, webcams et aux<br />

stations Vélib pour Paris.<br />

La diffusion RDS/TMC<br />

<strong>Le</strong>s informations concernant l’état du trafic intéressent beaucoup l’usager qui<br />

cherche à diminuer ses temps <strong>de</strong> conduite en évitant les bouchons. Dès lors qu’il y a<br />

un besoin et une <strong>de</strong>man<strong>de</strong>, une activité marchan<strong>de</strong> se crée. C’est ainsi que se<br />

développe une activité économique autour <strong>de</strong> <strong>la</strong> commercialisation <strong>de</strong>s données<br />

trafic en temps réel.


72 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Certains opérateurs apportent <strong>de</strong> <strong>la</strong> valeur ajoutée à l’information basique gratuite en<br />

particulier en trouvant d’autres sources <strong>de</strong> données et en les diffusant en temps réel<br />

dans les véhicules afin d’alimenter les navigateurs dynamiques. C’est le cas <strong>de</strong><br />

Médiamobile et <strong>de</strong> ViaMichelin, pionniers <strong>de</strong> <strong>la</strong> télématique embarquée.<br />

Pour comprendre les mécanismes, il faut remonter le temps et faire un peu <strong>de</strong><br />

technique.<br />

<strong>Le</strong> radio data system (RDS) désigne un service <strong>de</strong> transmission <strong>de</strong> données<br />

numériques en parallèle avec les signaux audio diffusés par un émetteur radio<br />

principalement en ban<strong>de</strong> FM. La normalisation et les premiers déploiements <strong>de</strong> cette<br />

technologie datent d’une vingtaine d’années. <strong>Le</strong> RDS présente <strong>la</strong> particu<strong>la</strong>rité par<br />

rapport aux transmissions c<strong>la</strong>ssiques <strong>de</strong> données informatiques d’être<br />

unidirectionnel. <strong>Le</strong> récepteur, en général un autoradio RDS/TMC, ne peut pas<br />

envoyer d’acquittement en cas <strong>de</strong> mauvaise réception. Par suite, <strong>de</strong>s co<strong>de</strong>s<br />

détecteurs et correcteurs sont ajoutés aux messages ce qui consomme 40% <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

ban<strong>de</strong> passante du RDS ne <strong>la</strong>issant plus que <strong>de</strong>s débits <strong>de</strong> 700 bits/sec. RDS est<br />

l’ancêtre <strong>de</strong> <strong>la</strong> radio numérique et a le mérite d’exister mais on peut penser qu’il<br />

disparaîtra avec l’avènement <strong>de</strong> DAB (Digital Audio Broadcast) dont les normes<br />

sont définies mais qui tar<strong>de</strong> à diffuser.<br />

RDS est souvent associé à TMC, acronyme <strong>de</strong> Trafic Message Chanel. Chaque<br />

information trafic est transmise dans un message TMC, codée selon <strong>la</strong> norme Alert-<br />

C. Cette norme contient une liste <strong>de</strong> 1460 évènements qui peuvent être traduits par<br />

le récepteur TMC dans <strong>la</strong> <strong>la</strong>ngue <strong>de</strong> l'utilisateur.<br />

La norme définit <strong>la</strong> manière <strong>de</strong> co<strong>de</strong>r un événement trafic survenant sur le réseau<br />

routier et contient:<br />

• Un co<strong>de</strong> i<strong>de</strong>ntifiant <strong>la</strong> nature <strong>de</strong> l'événement (acci<strong>de</strong>nt, bouchon,<br />

manifestation, etc.).<br />

• Un localisant pour situer l'endroit où l’événement a eu lieu.<br />

• Des informations complémentaires optionnelles.<br />

Alert-C est en même temps un protocole <strong>de</strong> transmission <strong>de</strong>s messages RDS-TMC.<br />

<strong>Le</strong>s messages TMC inaudibles sur l’autoradio apparaissaient aux débuts <strong>de</strong><br />

RDS/TMC sur <strong>de</strong>s afficheurs à une ou <strong>de</strong>ux lignes.<br />

De plus en plus, on trouve <strong>de</strong>s « tuners » RDS/TMC intégrés à <strong>de</strong>s navigateurs GPS,<br />

ce qui permet <strong>de</strong> déco<strong>de</strong>r les messages, <strong>de</strong> les traduire graphiquement et <strong>de</strong> les<br />

afficher en temps réel sur l'écran d'un navigateur GPS. Ils peuvent alors être utilisés<br />

pour faire du routage dynamique permettant d’éviter les bouchons. La diffusion<br />

RDS/TMC est gratuite pour l’usager, mais le faible débit du canal TMC constitue<br />

un handicap. On peut penser que le RDS/TMC disparaîtra avec le déploiement <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

radio numérique DAB qui permet un débit utile <strong>de</strong> 1.2 Mbit/s (débit global 2,4<br />

Mbit/s).


<strong>Le</strong>s systèmes d’information routière et d’ai<strong>de</strong> au dép<strong>la</strong>cement 73<br />

L’Internet mobile et le WAP<br />

L’idéal serait d’avoir Internet dans le véhicule. Avec l'émergence <strong>de</strong>s réseaux sans<br />

fil, ce<strong>la</strong> <strong>de</strong>vient possible mais avec <strong>de</strong>ux contraintes qui sont le débit et <strong>la</strong> taille<br />

réduite <strong>de</strong>s écrans.<br />

Qu’il s’agisse d’une console télématique intégrée par le constructeur automobile,<br />

d’un smart phone, d’un PDA ou d’un navigateur noma<strong>de</strong>, <strong>la</strong> liaison avec Internet se<br />

fait par un réseau sans fil. Dès lors, le débit du terminal est lié à <strong>la</strong> technologie,<br />

GSM, GPRS ou UMTS <strong>de</strong> l’usager abonné.<br />

Pour animer les terminaux graphiques <strong>de</strong>s nouvelles générations <strong>de</strong> smart phone<br />

(type Iphone <strong>de</strong> Apple) ou les navigateurs GPS, <strong>la</strong> technologie 3G UMTS donne <strong>de</strong>s<br />

performances acceptables. L’UMTS permet théoriquement <strong>de</strong>s débits <strong>de</strong> transfert <strong>de</strong><br />

1,920 Mbit/s, mais les débits offerts par les opérateurs dépassent rarement<br />

400 kbit/s. Par ailleurs, le débit est différent suivant le lieu d'utilisation et <strong>la</strong> vitesse<br />

<strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement <strong>de</strong> l’utilisateur, 150 kbit/s pour une utilisation mobile en zone rurale<br />

(<strong>voiture</strong>, train, etc.) et 400 kbit/s pour une utilisation piétonne en zone urbaine. Ceci<br />

a une influence importante sur <strong>la</strong> qualité <strong>de</strong> service à l’usager.<br />

<strong>Le</strong> téléphone mobile GSM <strong>de</strong> base avec un débit <strong>de</strong> 9,6 kbit/secon<strong>de</strong> ou même le<br />

GPRS ne peuvent donner satisfaction à l’usager pour <strong>de</strong> tels services.<br />

WAP (Wireless Application Protocol) définit <strong>la</strong> façon par <strong>la</strong>quelle les terminaux<br />

mobiles accè<strong>de</strong>nt à <strong>de</strong>s services Internet.<br />

<strong>Le</strong> WAP définit aussi <strong>la</strong> manière dont les documents doivent être structurés, grâce à<br />

un <strong>la</strong>ngage dérivant du HTML et nommé WML (Wireless Markup Language) et un<br />

<strong>la</strong>ngage <strong>de</strong> script baptisé WMLScript.<br />

L’Open Mobile Alliance, l’équivalent pour WAP du W3C (World Wi<strong>de</strong> Web<br />

Consortium), pour le HTML rédige les spécifications du protocole WAP afin <strong>de</strong><br />

permettre :<br />

• à n'importe quel terminal <strong>de</strong> pouvoir accé<strong>de</strong>r à <strong>de</strong>s services en ligne,<br />

• <strong>de</strong> créer un protocole pouvant être utilisé sur n'importe quel réseau sans fil,<br />

• <strong>de</strong> définir les applications pouvant être réalisées,<br />

La diffusion <strong>de</strong>s informations routières sur <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> FM 107.7 MHz<br />

<strong>Le</strong>s radios généralistes (France Inter, Europe, Luxembourg..) diffusent <strong>de</strong>s bulletins<br />

d’informations routières et <strong>de</strong> conseil aux conducteurs surtout lors <strong>de</strong>s week-ends et<br />

<strong>de</strong>s vacances. Mais le réseau autoroutier français est couvert par <strong>de</strong>s radios<br />

spécialisées.<br />

La fréquence FM <strong>de</strong> 107.7 a été attribuée en 1989 par le CSA, et exclusivement en<br />

France à l'information routière. Toutes les radios d'informations routières doivent<br />

émettre sur 107.7 MHz.<br />

Autoroute FM, qui émet sur le réseau Cofiroute, est <strong>la</strong> plus ancienne radio<br />

autoroutière française, Radio Trafic FM couvre le réseau <strong>de</strong> 3000 Km <strong>de</strong> ASF et


74 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Escota au centre et au sud, Autoroute Info couvre le réseau APRR, Autoroutes Paris<br />

Rhin Rhône et 107.7 FM le réseau SANEF au nord.<br />

Ces radios diffusent <strong>de</strong>s « f<strong>la</strong>sh » d’information trafic tous les quarts d’heure, <strong>de</strong>s<br />

bulletins météo, <strong>la</strong> liste <strong>de</strong>s chantiers et <strong>de</strong>s reportages. L’intérêt <strong>de</strong> ces radios<br />

spécialisées est l’arrosage complet et sur une <strong>la</strong>rge zone <strong>de</strong>s automobilistes qui sont<br />

directement concernés par le trafic. Mais peu d’usagers sont formés à l’interprétation<br />

<strong>de</strong>s informations qui sont géo-localisées à <strong>de</strong>s points kilométriques (PK).<br />

<strong>Le</strong>s P.M.V. (Panneaux à Messages Variables)<br />

<strong>Le</strong>s P.M.V. (Panneaux à Messages Variables) constituent un système d'information<br />

à l'usager. Ces P.M.V. peuvent être gérés <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux façons : automatiquement par<br />

l'unité <strong>de</strong> gestion, manuellement par l'opérateur.<br />

Un PMV possè<strong>de</strong> un certain nombre d’attributs : un numéro logique, le nom <strong>de</strong><br />

l'axe, le sens <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion, le point <strong>de</strong> repère d'imp<strong>la</strong>ntation sur <strong>la</strong> voirie, le numéro<br />

<strong>de</strong> l'unité <strong>de</strong> gestion à <strong>la</strong>quelle il est rattaché, le numéro <strong>de</strong> <strong>la</strong> fonction <strong>de</strong> gestion<br />

(manuelle ou automatique), le nombre <strong>de</strong> lignes du P.M.V. (au plus 2), le nombre <strong>de</strong><br />

caractères par ligne (au plus 18), <strong>la</strong> puissance électrique consommée en mo<strong>de</strong> jour,<br />

nuit…<br />

<strong>Le</strong>s PMV sont <strong>de</strong>s équipements dynamiques qui diffusent <strong>de</strong>s messages en temps<br />

réel. Ceux-ci doivent être conformes aux normes, décrets et règlements en vigueur.<br />

Ces messages peuvent porter sur les caractéristiques du trafic automobile, bouchons<br />

ou ralentissements, les conditions météos, <strong>la</strong> température, le temps <strong>de</strong> parcours<br />

prévisionnel, etc.<br />

Affichage <strong>de</strong>s temps <strong>de</strong> parcours par P.M.V sur le périphérique <strong>de</strong> Paris<br />

<strong>Le</strong>s temps <strong>de</strong> parcours qui sont annoncés sur les P.M.V. du périphérique parisien<br />

sont re<strong>la</strong>tivement fiables.


<strong>Le</strong>s systèmes d’information routière et d’ai<strong>de</strong> au dép<strong>la</strong>cement 75<br />

Notons toutefois que les P.M.V constituent <strong>de</strong>s canaux d’informations limités, et<br />

onéreux. Un panneau coûte <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 150 K€…et son intérêt est local.<br />

On peut imaginer dans un futur proche un serveur <strong>de</strong> PMV tel que les PMV seront<br />

restitués sur le tableau <strong>de</strong> bord du véhicule par une communication « infrastructure<br />

vers véhicule » du type DSRC ou par communication 3G.<br />

Signalons enfin que le CNIR offre un service téléphonique permanent et gratuit sur<br />

le n° VERT 0 800 100 200, permettant <strong>de</strong> choisir le meilleur itinéraire, d’avoir un<br />

aperçu <strong>de</strong> l’état <strong>de</strong>s routes principales et <strong>de</strong>s conditions <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion ou bien encore<br />

<strong>de</strong> connaître les risques <strong>de</strong> difficultés, voire d’impossibilité <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement.<br />

Un peu d’humour


CHAPITRE 5<br />

LES NOUVEAUX MODES DE MOBILITE<br />

COVOITURAGE<br />

<strong>Le</strong> covoiturage (en ang<strong>la</strong>is le car pooling) est une solution très simple qui n’a rien <strong>de</strong><br />

technique et relève du bon sens. C’est un mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement dans lequel plusieurs<br />

usagers partagent sur un trajet donné le même véhicule plutôt que <strong>de</strong> rouler seuls et<br />

séparément dans leurs <strong>voiture</strong>s.<br />

L’autostop est une forme ancienne du covoiturage. À <strong>la</strong> différence <strong>de</strong> l’autostop qui<br />

est une démarche à sens unique d’une personne qui cherche une <strong>voiture</strong> pour le<br />

transporter et ne participe pas aux frais, le covoiturage est une p<strong>la</strong>nification <strong>de</strong> trajet<br />

entre personnes qui négocient le partage <strong>de</strong>s frais, déci<strong>de</strong>nt <strong>de</strong> qui fournit le véhicule<br />

et qui assure <strong>la</strong> conduite.<br />

Pour mesurer l’efficacité <strong>de</strong> <strong>la</strong> solution, prenons un exemple simple dans lequel<br />

quarante personnes habitent <strong>la</strong> même zone rési<strong>de</strong>ntielle et se ren<strong>de</strong>nt tous les jours<br />

dans <strong>la</strong> même zone d’activité économique. Faute <strong>de</strong> transports publics, <strong>la</strong> solution <strong>la</strong><br />

plus efficace serait d’affréter un bus <strong>de</strong> quarante p<strong>la</strong>ces. La plus mauvaise solution<br />

consiste à ce que les quarante personnes aillent seules au travail dans leur <strong>voiture</strong>.<br />

<strong>Le</strong> covoiturage consiste à ce que les personnes se regroupent par quatre et utilisent<br />

dix <strong>voiture</strong>s. On observe que l’auto partage apporte <strong>de</strong>s réponses positives à tous les<br />

problèmes : on a diminué <strong>de</strong> 75% <strong>la</strong> consommation d’énergie et par conséquent les<br />

émissions <strong>de</strong> gaz à effet <strong>de</strong> serre, on a divisé par quatre le nombre <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s ce qui<br />

augmente d’autant <strong>la</strong> fluidité du trafic et diminue <strong>la</strong> probabilité d’acci<strong>de</strong>nt. Et au<br />

niveau individuel, les quarante usagers divisent leurs coûts <strong>de</strong> transport par quatre.<br />

La solution usuelle<br />

La solution <strong>la</strong> meilleure<br />

La solution covoiturage<br />

On distingue <strong>de</strong>ux types <strong>de</strong> covoiturage : le covoiturage régulier souvent <strong>de</strong> type<br />

domicile - travail et le covoiturage ponctuel qui correspond à <strong>de</strong> plus longs trajets.


78 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Internet constitue un outil puissant pour favoriser les nombreuses variantes du<br />

covoiturage. <strong>Le</strong>s sites se spécialisent, ainsi pour les grands trajets en <strong>voiture</strong> <strong>de</strong>s<br />

sites tels que http://www.123en<strong>voiture</strong>.com/, http://www.covoiturage.com/, mettent<br />

en re<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s propriétaires <strong>de</strong> véhicules effectuant <strong>de</strong> longs trajets avec d’éventuels<br />

autostoppeurs. Ce type <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement a un réel succès auprès <strong>de</strong>s jeunes qui<br />

peuvent se dép<strong>la</strong>cer avec <strong>de</strong>s budgets limités. <strong>Le</strong> propriétaire annonce son type <strong>de</strong><br />

véhicule, son trajet, ses horaires et le coût qui peut être partagé par plusieurs. <strong>Le</strong>s<br />

« co<strong>voiture</strong>urs » doivent s’inscrire sur le site, mais l’inscription peut être gratuite. La<br />

tenue du site est financée par <strong>la</strong> publicité et constitue une vitrine <strong>de</strong> savoir-faire pour<br />

vendre <strong>de</strong>s sites privés à <strong>de</strong>s entreprises ou à <strong>de</strong>s collectivités.<br />

Pour les dép<strong>la</strong>cements réguliers et <strong>de</strong> courtes distances du type domicile - travail,<br />

l’ADEME (Agence De l’Environnement et <strong>de</strong> <strong>la</strong> Maîtrise <strong>de</strong> l’Energie) encourage<br />

les entreprises, les établissements sco<strong>la</strong>ires, les collectivités à mettre en œuvre <strong>de</strong>s<br />

p<strong>la</strong>ns <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cements visant à économiser l’énergie et à diminuer les émissions <strong>de</strong><br />

gaz à effet <strong>de</strong> serre.<br />

Une incitation financière pour développer le covoiturage est <strong>la</strong> création <strong>de</strong> voies<br />

privilégiées sur les autoroutes à péage. <strong>Le</strong>s HOV « High Occupancy Vehicles<br />

Lanes » sont très répandues en Amérique du Nord où les autoroutes urbaines à péage<br />

sont nombreuses.<br />

En région parisienne, sur l’autoroute à péage A14, <strong>la</strong> gratuité à tout véhicule<br />

transportant au moins trois personnes effectuant, au plus, un aller-retour par jour<br />

ouvré est accordé pour favoriser le covoiturage.<br />

Malgré les efforts <strong>de</strong> l’ADEME, du CERTU (Centre d’Etu<strong>de</strong>s sur les Réseaux, les<br />

Transports et l’Urbanisme) et <strong>de</strong> nombreuses collectivités, comités d’entreprises ou<br />

compagnies d’assurance, le covoiturage peine à se développer en France.<br />

L’AUTOPARTAGE<br />

L’autopartage (en ang<strong>la</strong>is car sharing) est un mo<strong>de</strong> d’usage <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> dans lequel<br />

un véhicule est mis à disposition <strong>de</strong> l’adhérent du service d’autopartage, sur<br />

réservation, pour une durée donnée. La principale spécificité tient à <strong>la</strong> notion <strong>de</strong><br />

propriété. L’usager n’achète plus un véhicule, autrement dit un bien matériel, mais<br />

un service sous forme d’un droit d’usage.<br />

Il y a plus <strong>de</strong> trente millions <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s particulières en France et, en moyenne,<br />

chaque <strong>voiture</strong> roule moins d’une <strong>de</strong>mi-heure par jour. Il suffit <strong>de</strong> se promener dans<br />

une gran<strong>de</strong> ville pour se persua<strong>de</strong>r du fait qu’il y a beaucoup plus <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s qui<br />

sont en stationnement (donc qui ne servent à rien) que <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s qui roulent. <strong>Le</strong><br />

parc <strong>de</strong> trente-cinq millions <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s qui ne servent qu’une <strong>de</strong>mi-heure par jour<br />

représente <strong>la</strong> quintessence <strong>de</strong> l’absurdité et <strong>de</strong> <strong>la</strong> mauvaise gestion au niveau <strong>de</strong><br />

l’économie du pays.<br />

Selon ses besoins du moment, l’usager souhaite tel ou tel type <strong>de</strong> véhicule. Il a<br />

besoin d’un petit véhicule pour ses dép<strong>la</strong>cements domicile - travail, d’un véhicule<br />

familial plus spacieux pour ses week-ends ou ses vacances, d’un utilitaire pour


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 79<br />

dép<strong>la</strong>cer <strong>de</strong>s objets encombrants. L’autopartage permet <strong>de</strong> répondre à ses besoins<br />

variés.<br />

<strong>Le</strong>s coûts d'achat, d'entretien <strong>de</strong>s véhicules et les tracas <strong>de</strong> recherche <strong>de</strong> p<strong>la</strong>ces <strong>de</strong><br />

stationnement sont mutualisés au service d'autopartage.<br />

En milieu urbain, l’autopartage <strong>de</strong>vient une véritable alternative à <strong>la</strong> propriété<br />

individuelle d'une <strong>voiture</strong> et <strong>de</strong>vrait continuer à se développer dans les années à<br />

venir.<br />

L’autopartage se distingue <strong>de</strong> <strong>la</strong> location <strong>de</strong> <strong>voiture</strong> traditionnelle sur plusieurs<br />

points :<br />

• <strong>Le</strong>s usagers <strong>de</strong> l’autopartage sont membres. <strong>Le</strong>ur permis <strong>de</strong> conduire a été au<br />

préa<strong>la</strong>ble vérifié et un mécanisme <strong>de</strong> contrôle d’i<strong>de</strong>ntité et <strong>de</strong> paiement a été<br />

enregistré.<br />

• L’autopartage n’est pas limité aux heures ouvrables.<br />

• La réservation, <strong>la</strong> prise en main et le retour du véhicule sont faites par l’usager.<br />

• <strong>Le</strong> véhicule peut être loué à l’heure ou à <strong>la</strong> journée.<br />

• <strong>Le</strong>s véhicules sont disponibles souvent près <strong>de</strong>s points d’accès aux transports<br />

publics pour assurer <strong>la</strong> multi modalité.<br />

Autolib est un grand projet <strong>de</strong> mise en p<strong>la</strong>ce sur <strong>la</strong> ville <strong>de</strong> Paris d’un parc<br />

significatif <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s en autopartage qui en plus seraient à motorisation électrique<br />

donc non polluante. En attendant le déploiement <strong>de</strong> Autolib, <strong>la</strong> Mairie <strong>de</strong> Paris a<br />

créé un <strong>la</strong>bel Autopartage « autopartage, <strong>la</strong>bel Paris » qui a été attribué à cinq<br />

acteurs <strong>de</strong> l'autopartage (Caisse-Commune, Carbox, Connect by Hertz, Mobizen et<br />

Okigo). Ce <strong>la</strong>bel permet aux opérateurs <strong>de</strong> mettre <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s en autopartage sur <strong>de</strong>s<br />

« p<strong>la</strong>ces sur voirie » réservées et gardées par <strong>de</strong>s arceaux. Il existe aussi <strong>de</strong>s<br />

solutions d'autopartage réservées aux entreprises et à leurs sa<strong>la</strong>riés.<br />

La ville <strong>de</strong> La Rochelle a été pionnière dans le déploiement <strong>de</strong> l’autopartage. <strong>Le</strong><br />

retour d’expérience montre que les usagers sont satisfaits <strong>de</strong> <strong>la</strong> formule mais que les<br />

principales réserves concernent le nombre limité <strong>de</strong> stations où l’on peut se procurer<br />

et retourner les véhicules.<br />

<strong>Le</strong> projet Autolib est très prometteur, mais sa mise en p<strong>la</strong>ce est plus complexe car<br />

les véhicules sont à motorisation électrique et que les p<strong>la</strong>ces <strong>de</strong> stationnement<br />

réservées à ces <strong>voiture</strong>s <strong>de</strong>vront être multipliées. Outre le système électronique <strong>de</strong><br />

tarification pour accé<strong>de</strong>r au véhicule, il faut concevoir les dispositifs <strong>de</strong> recharge <strong>de</strong>s<br />

batteries sur les p<strong>la</strong>ces <strong>de</strong> stationnement.


80 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

VELIB<br />

Vélib est une forme d’autopartage<br />

pour les vélos en<br />

service à Paris <strong>de</strong>puis 2007.<br />

<strong>Le</strong> service a enregistré plus <strong>de</strong><br />

50 millions <strong>de</strong> locations et 6<br />

millions d’abonnements à durée<br />

limitée.<br />

Il y a déjà 170 000 abonnés à<br />

l’année et Vélib est compatible<br />

avec <strong>la</strong> carte Navigo.<br />

L’autopartage et le covoiturage sont <strong>de</strong>s concepts voisins et parfois confondus par le<br />

grand public. Ils ont en commun <strong>de</strong> chercher à augmenter <strong>la</strong> productivité <strong>de</strong>s<br />

véhicules qui sont <strong>de</strong>s moyens <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement onéreux, l’un en remplissant au<br />

maximum le véhicule sur un temps limité, l’autre en faisant circuler le même<br />

véhicule le plus <strong>de</strong> temps possible sur une journée.<br />

<strong>Le</strong> réseau <strong>de</strong> stations « Autopartage » déjà en service à Paris


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 81<br />

<strong>Le</strong>s <strong>de</strong>ux concepts peuvent d’ailleurs coexister et on peut faire du covoiturage dans<br />

une <strong>voiture</strong> autopartagée.<br />

S’il était généralisé, l’autopartage conduirait à réduire <strong>de</strong> manière très significative<br />

le parc <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s dans les villes. Ce<strong>la</strong> contribuerait à résoudre les problèmes <strong>de</strong><br />

congestion en abaissant le nombre <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s inutilisées qui encombrent les rues.<br />

La qualité <strong>de</strong> vie <strong>de</strong>s citadins augmenterait <strong>de</strong> manière significative. Il suffit<br />

d’imaginer les villes avec 20% <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s en moins le long <strong>de</strong>s trottoirs.<br />

Observons qu’un taxi est une <strong>voiture</strong> en autopartage dans <strong>la</strong>quelle le conducteur est<br />

fourni en même temps que <strong>la</strong> <strong>voiture</strong>. C’est pourquoi l’augmentation du nombre <strong>de</strong><br />

taxis en service dans les agglomérations constitue une solution efficace pour<br />

diminuer <strong>la</strong> congestion et augmenter <strong>la</strong> sécurité tout en créant <strong>de</strong>s emplois. <strong>Le</strong><br />

rapport Attali a bien mis en relief ces points, mais <strong>la</strong> gestion <strong>de</strong> ce secteur par les<br />

pouvoirs publics au travers <strong>de</strong>s licences d’exploitation empêche d’exploiter ce<br />

réservoir <strong>de</strong> gains en termes d’énergie, <strong>de</strong> sécurité et <strong>de</strong> mobilité. Nous <strong>de</strong>vons<br />

souhaiter qu’un dirigeant politique vienne enfin résoudre cette aberration<br />

économique et écologique.<br />

L’autopartage constitue aussi <strong>la</strong> solution efficace pour compléter les transports <strong>de</strong><br />

masse (qui sont très efficaces lorsque <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong> est assez forte) soit<br />

géographiquement (le <strong>de</strong>rnier kilomètre), soit temporairement (pour offrir un<br />

transport aux heures creuses).<br />

LE TRANSPORT AUTOMATISE PERSONNALISE (TAP)<br />

En ang<strong>la</strong>is, il s’agit du PRT (Personal Rapid Transit), parfois appelé PAT (Personal<br />

Automated Transport) ou encore podcar. Il n’y a pas <strong>de</strong> PRT en France même si<br />

notre pays a été pionnier avec le concept ARAMIS qui n’a pas abouti, et<br />

aujourd’hui, nous nous trouvons non seulement sans PRT mais aussi sans nom dans<br />

notre <strong>la</strong>ngue pour le désigner…. alors je propose TAP.<br />

Ceci n’est pas tout à fait vrai car le VAL (Véhicule Léger Automatisé) qui <strong>de</strong>ssert<br />

Lille ressemble à bien <strong>de</strong>s égards à un PRT, en particulier par ses automatismes,<br />

mais <strong>de</strong> par sa structure en ligne, sa taille et son débit, il rentre dans <strong>la</strong> catégorie <strong>de</strong>s<br />

minis métros ou tramways.<br />

<strong>Le</strong> TAP est un mini réseau <strong>de</strong> transport totalement automatisé qui, à <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />

l’usager, effectue <strong>de</strong>s trajets directs entre <strong>de</strong>s stations fixes. On peut le percevoir<br />

comme un ascenseur horizontal, dont les points d’appel aux étages sont <strong>de</strong>s stations<br />

mais qui disposerait d’aiguil<strong>la</strong>ges permettant <strong>de</strong> passer d’immeuble en immeuble.<br />

La figure ci-<strong>de</strong>ssous représente un exemple <strong>de</strong> réseau possible dont les mailles<br />

peuvent être <strong>de</strong> quelques centaines <strong>de</strong> mètres. <strong>Le</strong>s rectangles noirs sur les mailles<br />

représentent les stations avec un dédoublement <strong>de</strong> voie permettant les dép<strong>la</strong>cements.<br />

<strong>Le</strong>s trains <strong>de</strong> banlieue, les RER, les métros et les tramways sont <strong>de</strong>s moyens <strong>de</strong><br />

transport linéaires <strong>de</strong> gran<strong>de</strong> capacité sur <strong>de</strong>s distances <strong>de</strong> plusieurs dizaines <strong>de</strong><br />

kilomètres avec un mail<strong>la</strong>ge <strong>de</strong>s stations al<strong>la</strong>nt <strong>de</strong> 500m à plusieurs kilomètres. Au<br />

contraire, le TAP propose <strong>de</strong>s petites <strong>voiture</strong>s <strong>de</strong> quatre à une vingtaine <strong>de</strong> p<strong>la</strong>ces


82 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

fonctionnant sur un réseau maillé avec <strong>de</strong>s arrêts espacés <strong>de</strong> quelques centaines <strong>de</strong><br />

mètres.<br />

Schéma explicatif d’un réseau maillé <strong>de</strong> TAP.<br />

Typiquement, le TAP est adapté pour <strong>de</strong>sservir les zones habitées autour <strong>de</strong>s gares<br />

<strong>de</strong> trains ou RER, les aéroports, les zones d’activité économique, les centres villes,<br />

les campus universitaires ou hospitaliers, les grands centres d’affaires, les parc<br />

nationaux …<br />

<strong>Le</strong>s principales caractéristiques qui définissent un TAP sont :<br />

• <strong>Le</strong>s véhicules sont totalement automatisés c'est-à-dire sans conducteur humain,<br />

• <strong>Le</strong>s véhicules circulent en site dédié, sur un mail<strong>la</strong>ge <strong>de</strong> voies réservées,<br />

• <strong>Le</strong>s véhicules sont <strong>de</strong> faible taille (<strong>de</strong> 2 à 20 personnes),<br />

• La <strong>de</strong>sserte <strong>de</strong>s stations peut être p<strong>la</strong>nifiée et fixe aux heures <strong>de</strong> forte<br />

affluence ou à <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong> aux heures creuses,<br />

• <strong>Le</strong>s usagers montent et <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nt à <strong>de</strong>s points fixes comme pour les arrêts <strong>de</strong><br />

bus ou les stations <strong>de</strong> taxis,<br />

• <strong>Le</strong>s points d’arrêt se font en quittant <strong>la</strong> voie <strong>de</strong> façon à ne pas empêcher les<br />

autres <strong>voiture</strong>s <strong>de</strong> doubler,


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 83<br />

• La traction électrique utilisée réduit <strong>la</strong> pollution et les nuisances sonores,<br />

• <strong>Le</strong> TAP est totalement automatisé au niveau <strong>de</strong> <strong>la</strong> conduite, du routage et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

billettique,<br />

• <strong>Le</strong> mouvement <strong>de</strong>s véhicules est coordonné pour optimiser les flux,<br />

• <strong>Le</strong>s véhicules peuvent circuler en peloton, permettant <strong>la</strong> création en<br />

dynamique <strong>de</strong> trains.<br />

Il existe assez peu <strong>de</strong> réalisations en service qui satisfont à ces critères et, en<br />

particulier, qui ont un véritable réseau maillé automatisé.<br />

La notion d’appel à <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong> d’un véhicule par l’usager est un concept fort et<br />

beaucoup <strong>de</strong> systèmes n’y satisfont que partiellement : on parle alors <strong>de</strong> quasi PAT.<br />

C’est le cas <strong>de</strong> <strong>la</strong> ville universitaire américaine <strong>de</strong> Morgantown aux USA où le TAP<br />

fut mis en service en 1975. Il s’agit en fait d’une liaison linéaire <strong>de</strong> 14 Km entre les<br />

campus disjoints <strong>de</strong> <strong>la</strong> West Virginia University. <strong>Le</strong> réseau comprend 5 stations<br />

d’arrêt et dép<strong>la</strong>ce en moyenne 16 000 personnes par jour dans <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s <strong>de</strong> 20<br />

p<strong>la</strong>ces environ.<br />

Un projet en cours d’instal<strong>la</strong>tion et très médiatisé est celui <strong>de</strong> l’ULTra (pour Urban<br />

Light Transport) dont <strong>la</strong> première instal<strong>la</strong>tion commerciale est <strong>la</strong> <strong>de</strong>sserte <strong>de</strong><br />

l’aéroport <strong>de</strong> Heathrow à Londres. L’ULTra <strong>de</strong> <strong>la</strong> société ATS (Advanced Transport<br />

System) bénéficie d’un <strong>de</strong>sign soigné. La première tranche comprend 18 véhicules<br />

sur une ligne <strong>de</strong> 3,9 Km. <strong>Le</strong>s simu<strong>la</strong>tions montrent que l’usager appe<strong>la</strong>nt une <strong>voiture</strong><br />

sera servie dans un temps moyen <strong>de</strong> 12 secon<strong>de</strong>s avec 95% <strong>de</strong>s personnes attendant<br />

moins d’une minute. Si elles sont vérifiées, ces performances sont tout à fait<br />

acceptables. La vitesse maximale est <strong>de</strong> 40 Km/H. <strong>Le</strong>s <strong>voiture</strong>s possè<strong>de</strong>nt 4 p<strong>la</strong>ces<br />

assises et peuvent transporter 500kg. Un pack batterie aci<strong>de</strong> plomb <strong>de</strong> 2 KW assure<br />

<strong>la</strong> traction, <strong>la</strong> recharge se faisant en « biberonnage » en station. <strong>Le</strong> guidage sur <strong>la</strong><br />

voie <strong>de</strong> roulement en béton est assuré par mesure <strong>la</strong>ser <strong>de</strong>s distances aux parois.<br />

Masdar dans l’émirat d’Abou Dhabi est, avec Dongtan en Chine, un projet<br />

ambitieux d’urbanisme écologique visant à concevoir et construire <strong>de</strong>s villes <strong>de</strong><br />

<strong>de</strong>main avec les technologies les plus évoluées d’aujourd’hui. L'objectif écologique<br />

consiste à utiliser les énergies renouve<strong>la</strong>bles pour atteindre un niveau zéro<br />

d’émission <strong>de</strong> gaz carbonique. L’électricité sera générée par <strong>de</strong>s panneaux<br />

photovoltaïques, et l’air conditionné sera produit via l’énergie so<strong>la</strong>ire. La société<br />

hol<strong>la</strong>ndaise 2GetThere a été choisie pour équiper <strong>la</strong> ville future <strong>de</strong> Masdar d’un<br />

réseau TAP. La technologie <strong>de</strong> 2GetThere est semb<strong>la</strong>ble à celle <strong>de</strong> ATS pour ce qui<br />

est <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s, du réseau, <strong>de</strong>s fonctionnalités mais diffère sur <strong>de</strong>ux points<br />

essentiels :<br />

• <strong>Le</strong> guidage <strong>de</strong>s véhicules à Masdar est assuré par <strong>de</strong>s plots magnétiques p<strong>la</strong>cés<br />

dans <strong>la</strong> chaussée tous les cinq mètres environ alors que ATS a retenu un<br />

guidage <strong>la</strong>ser.<br />

• 2GetThere utilise <strong>de</strong>s batteries lithium iron phosphate en p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong>s c<strong>la</strong>ssiques<br />

batteries aci<strong>de</strong> plomb pour ATS.


84 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

<strong>Le</strong> réseau <strong>de</strong> Masdar sera souterrain et les habitants ne <strong>de</strong>vront pas marcher plus <strong>de</strong><br />

200 mètres pour atteindre une station. <strong>Le</strong>s cabines pourront être appelées sur<br />

pression d'un bouton en station, et choisiront en fonction du trafic et <strong>de</strong>s trajets<br />

possibles le plus court chemin.<br />

<strong>Le</strong>s cabines assureront le transport <strong>de</strong>s passagers, mais aussi du fret en ville ainsi<br />

que l'évacuation <strong>de</strong>s déchets.<br />

L’ULTra en gare lors <strong>de</strong>s<br />

expérimentations<br />

Prototype <strong>de</strong> cabine à Masdar<br />

LES CYBERCARS<br />

Si les mots en <strong>la</strong>ngue française manquent pour désigner les technologies émergentes,<br />

les frontières entre les concepts sont souvent imprécises. Ainsi les Transports<br />

Automatiques Personnalisés (TAP) et les cybercars ont bien <strong>de</strong>s points communs.<br />

<strong>Le</strong>s TAP sont <strong>de</strong>s cabines d’ascenseurs horizontaux et automatisées évoluant sur un<br />

réseau maillé fixe et ces cabines sont contrôlées par un système informatique<br />

centralisé. La possibilité d’un service sur appel à <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong> tient au fait que chaque<br />

cabine est dérivée au niveau <strong>de</strong> <strong>la</strong> station, ce qui permet aux autres cabines <strong>de</strong><br />

doubler.<br />

<strong>Le</strong>s cybercars sont <strong>de</strong>s véhicules routiers avec <strong>de</strong>s capacités <strong>de</strong> conduite totalement<br />

automatique. Une flotte <strong>de</strong> tels véhicules constitue un système <strong>de</strong> transport à <strong>la</strong><br />

<strong>de</strong>man<strong>de</strong> avec <strong>de</strong>s services porte-à-porte sur une infrastructure ordinaire ou<br />

légèrement instrumentée. La gran<strong>de</strong> différence est <strong>la</strong> possibilité d’utiliser <strong>de</strong>s<br />

infrastructures ordinaires, même si les spécialistes pensent qu’il ne sera pas possible<br />

<strong>de</strong> faire circuler les cybercars au milieu du trafic c<strong>la</strong>ssique (ne serait-ce pour <strong>de</strong>s<br />

questions <strong>de</strong> réglementation). Mais <strong>la</strong> présence <strong>de</strong> piétons ou <strong>de</strong> cyclistes ne semble<br />

pas poser <strong>de</strong> problèmes trop difficiles, au moins pour <strong>de</strong>s vitesses inférieures à<br />

30km/h. Bien entendu, il est possible <strong>de</strong> réaliser un TAP avec <strong>de</strong>s cybercars et les<br />

systèmes <strong>de</strong> ATS et <strong>de</strong> 2GetThere sont d’ailleurs basés sur <strong>de</strong>s cybercars. Mais ceci<br />

n’est pas le cas <strong>de</strong> tous les TAP (cf. le système Vectus http://www.vectusprt.com/ ).


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 85<br />

La première expérimentation d’un TAP basé sur les cybercars est le park shuttle à<br />

l’aéroport Schiphol en Hol<strong>la</strong>n<strong>de</strong>, qui date <strong>de</strong> 1997. <strong>Le</strong>s autorités aéroportuaires<br />

d’Amsterdam ont choisi <strong>de</strong> mettre une navette automatisée à l‘intérieur du parking<br />

<strong>voiture</strong>s longue durée pour rejoindre les navettes <strong>de</strong> l’aéroport. <strong>Le</strong> park shuttle est<br />

donc une navette sans chauffeur sur un parcours linéaire ayant les caractéristiques<br />

suivantes : service à <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong>, capacité <strong>de</strong> 400 passagers par heure, service 24H<br />

sur 24, 7 jours sur sept, 7 stations d’arrêt, vitesse <strong>de</strong> 40 Km/H maximum. <strong>Le</strong><br />

véhicule se dép<strong>la</strong>ce sur une chaussée asphaltée normale, franchit les intersections<br />

qui sont protégées par <strong>de</strong>s feux contrôlés par le superviseur et dispose <strong>de</strong> capteurs<br />

<strong>de</strong> détections d’obstacles faisant office <strong>de</strong> bouclier <strong>de</strong> sécurité.<br />

D’autres réalisations ont été conduites comme lors <strong>de</strong>s Floria<strong>de</strong>s 2002 (également en<br />

Hol<strong>la</strong>n<strong>de</strong>) avec les cybercars développés par Yamaha. Près <strong>de</strong> 400 000 passagers ont<br />

été transportés sur six mois par 25 cybercars au sommet d’une colline pour observer<br />

l’exposition florale.<br />

<strong>Le</strong> concept Serpentine, inventé par Bernard Saugy à l’EPFL (Ecole Polytechnique<br />

Fédérale <strong>de</strong> Lausanne) a été testé sur les quais du <strong>la</strong>c <strong>de</strong> Genève à Ouchy pendant<br />

trois années. Sa principale caractéristique est d’être alimenté par induction et dirigé<br />

par un rail magnétique invisible p<strong>la</strong>cé dans <strong>la</strong> chaussée.<br />

En France, dans le parc Vulcania, près <strong>de</strong> Clermont-Ferrand, trois véhicules<br />

autonomes construits par Robosoft et guidés par GPS différentiel sont en service<br />

pour transporter les visiteurs.<br />

Franchissement d’une intersection par<br />

une navette automatisée à Schiphol<br />

<strong>Le</strong>s cybercars <strong>de</strong> Yamaha à Floria<strong>de</strong><br />

2002 sont filoguidés<br />

<strong>Le</strong>s cybercars et les CTS (Cyber Transport Systems) ont été étudiés <strong>de</strong>puis une<br />

dizaine d’années dans le cadre <strong>de</strong> plusieurs contrats financés par l’Europe, en<br />

particulier, les projets CyberCars, CyberMove, Edict, Netmobil, CityMobil. Michel<br />

Parent à l’INRIA a joué un rôle moteur dans l’animation <strong>de</strong> ces projets.<br />

De nombreuses démonstrations <strong>de</strong> savoir-faire ont été faites à travers l’Europe, mais<br />

aucun système en réseau maillé n’a encore été déployé au niveau opérationnel.


86 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

<strong>Le</strong>s applications concernent le transport <strong>de</strong>s visiteurs sur <strong>de</strong>s sites touristiques ou<br />

d’exposition à basse vitesse. <strong>Le</strong>s freins au déploiement sont probablement <strong>la</strong> prise <strong>de</strong><br />

risque au niveau économique et les problèmes <strong>de</strong> responsabilité juridique puisque <strong>la</strong><br />

convention <strong>de</strong> Vienne n’autorise pas <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> véhicules sans conducteur.<br />

Cependant, on peut penser que les cybercars, qui sont en fait <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s, pourront<br />

se développer <strong>de</strong> façon économique en bénéficiant du savoir-faire <strong>de</strong>s constructeurs<br />

automobiles puisque <strong>de</strong> nombreux composants sont les mêmes.<br />

L’aspect économique<br />

Il est naturellement difficile <strong>de</strong> conduire <strong>de</strong>s analyses économiques sur <strong>de</strong>s<br />

technologies qui n’existent pas encore.<br />

On peut toutefois dire <strong>de</strong> manière qualitative, que dans les zones à forte<br />

concentration démographique, les transports collectifs constituent <strong>la</strong> solution<br />

optimale. Au contraire dans les zones peu urbanisées, avec un habitat dispersé, <strong>la</strong><br />

<strong>voiture</strong> individuelle constitue <strong>la</strong> solution <strong>la</strong> plus économique.<br />

Pour chaque mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> transport, il faut analyser <strong>la</strong> formation <strong>de</strong>s coûts, et le partage<br />

<strong>de</strong> ces coûts entre <strong>la</strong> collectivité et les particuliers. Chaque mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> transport<br />

conduit notamment à :<br />

• Un coût d’investissement initial.<br />

• Un coût d’exploitation : coût annuel <strong>de</strong> l’entretien et <strong>de</strong> <strong>la</strong> maintenance.<br />

• Un coût social tenant compte <strong>de</strong>s acci<strong>de</strong>nts, <strong>de</strong> <strong>la</strong> pollution, <strong>de</strong> <strong>la</strong> congestion,<br />

du bruit, <strong>de</strong> l’espace occupé.<br />

Avec <strong>la</strong> fiscalité, le pouvoir politique dispose d’un puissant outil d’arbitrage entre le<br />

coût privé et le coût public, en jouant sur <strong>la</strong> tarification <strong>de</strong>s transports publics ou sur<br />

<strong>la</strong> taxe sur les produits pétroliers par exemple.<br />

<strong>Le</strong> coût privé est constitué du coût direct pour l’automobiliste (comprenant les<br />

charges d’acquisition, <strong>de</strong> possession et d’utilisation <strong>de</strong> son véhicule), <strong>de</strong>s recettes<br />

tarifaires acquittées par les usagers <strong>de</strong>s transports collectifs, <strong>de</strong> <strong>la</strong> valorisation du<br />

temps passé par l’usager dans les transports.<br />

<strong>Le</strong> coût public est constitué <strong>de</strong> <strong>la</strong> différence entre le coût global (présenté net <strong>de</strong><br />

toute fiscalité) et le coût privé. Il correspond au financement public au titre <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

voirie, et aux subventions d’exploitation et d’investissement pour les transports<br />

collectifs. Il comprend aussi les coûts sociaux supportés par <strong>la</strong> collectivité.<br />

Une étu<strong>de</strong> comparative entre le RER et l’automobile sur voirie c<strong>la</strong>ssique, utilisant<br />

l’analyse précé<strong>de</strong>nte a établi que, actuellement, dans un cercle <strong>de</strong> 20 Km <strong>de</strong> rayon<br />

autour <strong>de</strong> Paris, l’efficacité socio-économique du RER est plus gran<strong>de</strong> que celle <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> <strong>voiture</strong>. À 20 Km environ du centre <strong>de</strong> Paris, se situe le « point » pour lequel il est<br />

indifférent pour <strong>la</strong> collectivité que soit utilisé un mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> transport plutôt qu’un<br />

autre.<br />

Un calcul même approché sur les aspects économiques <strong>de</strong> <strong>la</strong> route automatisée est<br />

difficile, car il suppose <strong>la</strong> modification du parc <strong>de</strong> véhicules existant.


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 87<br />

On peut cependant faire <strong>de</strong>s remarques qualitatives. Actuellement, <strong>la</strong> <strong>la</strong>rgeur d’une<br />

voie routière est en France <strong>de</strong> 3,5 m, alors que <strong>la</strong> majorité <strong>de</strong>s véhicules particuliers<br />

fait moins <strong>de</strong> 2 mètres <strong>de</strong> <strong>la</strong>rge. La précision du guidage <strong>la</strong>téral, que nous limitons à<br />

10 centimètres, permettrait <strong>de</strong> faire <strong>de</strong>s voies <strong>de</strong> roulement <strong>de</strong> 2,5 m <strong>de</strong> <strong>la</strong>rge, soit<br />

une économie <strong>de</strong> près <strong>de</strong> 50 % en surface circu<strong>la</strong>nte.<br />

De <strong>la</strong> même façon, en ce qui concerne le contrôle longitudinal, les distances<br />

sécuritaires <strong>de</strong> suivi <strong>de</strong> véhicules prennent en compte les temps <strong>de</strong> réflexes moyens<br />

<strong>de</strong>s conducteurs, soit 1,5 secon<strong>de</strong>s. Ceci limite le débit maximum d’une voie <strong>de</strong><br />

roulement <strong>de</strong> 3,5 m <strong>de</strong> <strong>la</strong>rge à 2200 véhicules/heure environ. Si les véhicules sont<br />

automatisés et communiquent entre eux, le dé<strong>la</strong>i <strong>de</strong> réaction peut être ramené à 100<br />

ms, voire moins et le débit d’une voie, en exploitant <strong>la</strong> conduite en peloton, peut être<br />

doublé, voire triplé.<br />

Ainsi, un mètre carré <strong>de</strong> route automatisée représente pour <strong>la</strong> collectivité une<br />

productivité au mètre carré <strong>de</strong> route <strong>de</strong> 400 à 500 % supérieure à <strong>la</strong> productivité<br />

actuelle.<br />

Faute <strong>de</strong> présenter une analyse coût/bénéfice globale <strong>de</strong> <strong>la</strong> route automatisée, nous<br />

proposons néanmoins un exemple significatif sur <strong>la</strong> base d’une ligne <strong>de</strong> <strong>de</strong>sserte par<br />

une navette <strong>de</strong> transport public automatisée.<br />

Étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> cas<br />

Une liaison <strong>de</strong> transport public <strong>de</strong> 10 kilomètres doit être mise en p<strong>la</strong>ce en zone<br />

périurbaine. On souhaite un arrêt tous les 500 mètres et une périodicité <strong>de</strong> 10<br />

minutes, soit 6 passages à l’heure à toutes les stations d’arrêt sur une durée<br />

journalière d’exploitation <strong>de</strong> 14 heures (entre 7 et 21 heures). Ce<strong>la</strong> fait donc 14 x 6 =<br />

84 trajets. Chaque trajet aller-retour dure 1 heure, y compris les arrêts.<br />

Chaque chauffeur étant assujetti à 6 heures <strong>de</strong> conduite par jour, il faut donc 14<br />

chauffeurs pour assurer <strong>la</strong> ligne. Ceux-ci se re<strong>la</strong>ient pour conduire les bus<br />

nécessaires pour garantir le service.<br />

Si on compare les coûts d’une solution automatisée à ceux d’une solution c<strong>la</strong>ssique,<br />

on a d’un côté un investissement initial important pour <strong>la</strong> ligne automatisée, qui<br />

comprend l’équipement <strong>de</strong> l’infrastructure en site propre et le surcoût <strong>de</strong>s cybercars.<br />

Évaluons le surcoût d’équipement <strong>de</strong> chaque véhicule à 50 K€ (ce coût <strong>de</strong>vrait<br />

diminuer rapi<strong>de</strong>ment si ces solutions sont <strong>la</strong>rgement diffusées) soit en tout 300K€ et<br />

le coût d’équipement <strong>de</strong> <strong>la</strong> chaussée à 50 K€ par kilomètre (essentiellement pour <strong>la</strong><br />

protection du site mais ceci <strong>de</strong>vrait pouvoir diminuer) soit 500K€, l’investissement<br />

total est <strong>de</strong> 800K€.<br />

De l’autre côté, les économies liées à l’automatisation comprennent essentiellement<br />

les sa<strong>la</strong>ires chargés <strong>de</strong>s 14 chauffeurs soit environ 1600 x 1,6 x 14 x 12 ~ 450 K€<br />

par an.<br />

L’investissement <strong>de</strong> 800 K€ est amorti en <strong>de</strong>ux ou trois ans si on prend aussi en<br />

compte les coûts <strong>de</strong> maintenance.


88 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

1. Magnétomètre pour <strong>la</strong><br />

mesure <strong>de</strong> <strong>la</strong> position<br />

<strong>la</strong>térale (guidage)<br />

2. Parechoc sensible<br />

(déclenche l'arrêt<br />

d'urgence en cas <strong>de</strong><br />

choc)<br />

3. Liaison radio avec le<br />

PC (interphone,<br />

a<strong>la</strong>rme en cas<br />

d'inci<strong>de</strong>nt, télécomman<strong>de</strong><br />

<strong>de</strong> secours)<br />

4. Avertisseur optique<br />

(gyrophare)<br />

5. Portes automatiques<br />

avec asservissement<br />

Cyberbus et son équipement standard<br />

6. Détecteur d'obstacle<br />

infrarouge<br />

LA MOBILITE MULTIMODALE<br />

L’avènement du chemin <strong>de</strong> fer au 19 e <strong>siècle</strong> a été une révolution dans les transports<br />

et plus <strong>la</strong>rgement dans les sociétés humaines. En quelques dizaines d’années, tout<br />

point du territoire a pu être atteint au départ <strong>de</strong> <strong>la</strong> capitale en moins d’une journée, là<br />

où il fal<strong>la</strong>it avant jusqu’à une semaine <strong>de</strong> transports fatigants. Mais les limites du<br />

train tiennent à <strong>de</strong>ux contraintes :<br />

• spatiale car le train ne passe pas forcément par vos points souhaités <strong>de</strong> départ<br />

et d’arrivée,<br />

• temporelle car il ne part pas forcément au moment où vous en auriez besoin.<br />

L’automobile a éliminé ces <strong>de</strong>ux contraintes. <strong>Le</strong> réseau routier peut être vu comme<br />

un gigantesque graphe dont les arcs sont les routes, les nœuds les intersections et les<br />

feuilles les parkings ou les garages où se tiennent nos <strong>voiture</strong>s. L’usager peut partir<br />

en quittant sa feuille quand il veut et atteindre tout point du territoire sans <strong>de</strong>scendre<br />

<strong>de</strong> sa <strong>voiture</strong> donc en « monomodal ». Sa liberté est totale et c’est ce qui a expliqué<br />

le succès <strong>de</strong> l’automobile. Tout au long <strong>de</strong> <strong>la</strong> première partie du vingtième <strong>siècle</strong>, il<br />

en a été ainsi pour les heureux possesseurs d’une <strong>voiture</strong>, mais <strong>la</strong> croissance rapi<strong>de</strong><br />

et soutenue du parc automobile a engendré les phénomènes <strong>de</strong> congestion. La<br />

conduite qui était un p<strong>la</strong>isir est <strong>de</strong>venue une nécessité et parfois même un<br />

cauchemar.


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 89<br />

L’exo<strong>de</strong> rural et l’urbanisation considérable <strong>de</strong> nos pays ont été impactés par<br />

l’automobile. En permettant <strong>de</strong> s’éloigner <strong>de</strong>s centres-villes où l’immobilier est cher,<br />

<strong>la</strong> <strong>voiture</strong> a contribué à l’étalement urbain, à l’abaissement <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>de</strong>nsité <strong>de</strong><br />

popu<strong>la</strong>tion et à <strong>la</strong> ségrégation fonctionnelle <strong>de</strong>s agglomérations urbaines entre zones<br />

d’activités et zones rési<strong>de</strong>ntielles.<br />

<strong>Le</strong> développement <strong>de</strong>s transports publics <strong>de</strong> masse (train, RER, métros, tramways)<br />

s’est fait sur les zones à haute <strong>de</strong>nsité urbaine. <strong>Le</strong>s métros ne peuvent pas irriguer<br />

toutes les banlieues en raison <strong>de</strong>s coûts d’investissements. Cette irrigation s’est faite<br />

avec <strong>de</strong>s réseaux <strong>de</strong> bus le long <strong>de</strong> lignes pré-établies. Ces services <strong>de</strong> transports<br />

publics, qui doivent assurer l’équilibre économique <strong>de</strong> l’opérateur et <strong>la</strong> satisfaction<br />

<strong>de</strong>s usagers, conduisent souvent à <strong>de</strong>s temps d'attente, à <strong>de</strong>s arrêts fréquents aux<br />

stations intermédiaires, à <strong>de</strong>s dép<strong>la</strong>cements <strong>de</strong>bout et entassés qui sont autant<br />

d’images négatives du transport public.<br />

On retrouve pour les transports publics les <strong>de</strong>ux contraintes spatiale et temporelle et<br />

les usagers qui le peuvent tentent d’y échapper en utilisant leur véhicule personnel.<br />

Des milliers <strong>de</strong> banlieusards, souvent seuls dans un véhicule qui pourrait transporter<br />

quatre personnes ou plus, partent ainsi chaque matin à l’assaut <strong>de</strong>s kilomètres <strong>de</strong><br />

bouchons, dans lesquels ils consomment <strong>de</strong> l’énergie, polluent et per<strong>de</strong>nt leur temps.<br />

Peut-on encore parler <strong>de</strong> p<strong>la</strong>isir <strong>de</strong> conduire pour l’usager et <strong>de</strong> solution économique<br />

acceptable pour <strong>la</strong> collectivité ?<br />

Un dép<strong>la</strong>cement est « multimodal » dès lors qu’il fait appel à <strong>de</strong>ux moyens <strong>de</strong><br />

transport différents ou plus. L’offre multimodale couvre l’ensemble <strong>de</strong>s mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong><br />

transport : <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> particulière, les transports collectifs urbains (métro, tram,<br />

bus…) et interurbains (train, autocar, bateau, avion…). Il faut même leur ajouter les<br />

mo<strong>de</strong>s alternatifs ou émergents que sont <strong>la</strong> marche à pied, les <strong>de</strong>ux roues, le<br />

covoiturage, l’autopartage, le transport à <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong>, les taxis et taxis collectifs, le<br />

vélo partagé …<br />

<strong>Le</strong>s transferts intermodaux - autrement dit les correspondances - restent encore<br />

souvent un vrai casse-tête qui dissua<strong>de</strong> le voyageur d’utiliser différents mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong><br />

transport pour un même voyage. Il rencontre <strong>de</strong>s difficultés à obtenir <strong>de</strong>s<br />

informations et à comman<strong>de</strong>r son billet lorsque le trajet implique plusieurs<br />

compagnies ou différents moyens <strong>de</strong> transport et il arrive que les transferts soient<br />

compliqués par <strong>de</strong>s infrastructures inadaptées (manque <strong>de</strong> p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong> stationnement<br />

pour <strong>voiture</strong>s ou vélos par exemple).<br />

Pour encourager le transport multimodal, il faut accompagner l’usager en simplifiant<br />

son travail. Il faut fournir <strong>de</strong> manière simple à l’usager toute information utile et<br />

pertinente sur les différents mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement existants (<strong>voiture</strong>, transports


90 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

collectifs, covoiturage, etc.), afin d’accroître le confort et l’efficacité <strong>de</strong>s trajets à un<br />

niveau individuel.<br />

À nouveau, les TIC fournissent <strong>de</strong>s outils facilitant l’intégration <strong>de</strong>s services<br />

d’information au voyageur. La mise en correspondance <strong>de</strong>s bases d’horaires,<br />

associées aux différentes lignes <strong>de</strong> transports <strong>de</strong>s différents opérateurs (SNCF,<br />

RATP, réseaux d’autobus…), permet <strong>de</strong> préparer <strong>de</strong>s routages sur <strong>de</strong>s trajets<br />

multimodaux à l’image d’un routage sur une carte routière numérique qui, elle, se<br />

limite à un routage spatial. <strong>Le</strong> voyageur exprime sa requête sous <strong>la</strong> forme d’adresse<br />

<strong>de</strong> départ et d’arrivée, le moteur <strong>de</strong> routage va explorer les données spatiales <strong>de</strong>s<br />

lignes <strong>de</strong>s différents opérateurs et proposer un itinéraire multimodal avant<br />

d’appliquer <strong>la</strong> requête temporelle pour proposer le voyage complet. Il reste le<br />

problème du paiement qui sera facilité si <strong>de</strong>s accords entre opérateurs permettent<br />

une billetterie intégrée.<br />

<strong>Le</strong> site <strong>de</strong> <strong>la</strong> RATP (http://www.ratp.fr/ ) qui couvre l’Ile <strong>de</strong> France et prend en<br />

compte les mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> transport publics par RER, métro, train, tramway, bus, est très<br />

bien conçu et convivial.<br />

<strong>Le</strong> site donne l’état du trafic, le p<strong>la</strong>n et les horaires <strong>de</strong>s lignes, un p<strong>la</strong>n interactif<br />

offrant <strong>de</strong> nombreux services. Par exemple, en cliquant sur une ligne, les services<br />

p<strong>la</strong>n <strong>de</strong> ligne et horaires <strong>de</strong> <strong>la</strong> ligne sont directement accessibles. En cliquant sur une<br />

station, il en est <strong>de</strong> même pour les services itinéraire, fiche information, prochains<br />

passages et p<strong>la</strong>n <strong>de</strong> quartier qui sont disponibles. Une attention particulière est<br />

accordée aux PMR (Personnes à Mobilité Réduite), malvoyants, malentendants,<br />

handicapés moteur.<br />

<strong>Le</strong> site web est évi<strong>de</strong>mment très utile pour préparer le voyage, mais le voyageur ne<br />

doit pas être abandonné après. <strong>Le</strong>s nouvelles générations <strong>de</strong> smart phones permettent<br />

au voyageur d’accé<strong>de</strong>r aux informations en cours <strong>de</strong> trajet.


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 91<br />

Toutefois, cette qualité <strong>de</strong> service offerte aux franciliens n’est pas disponible pour<br />

l’ensemble <strong>de</strong> <strong>la</strong> France. <strong>Le</strong>s serveurs <strong>de</strong> <strong>la</strong> SNCF ne prennent en charge qu’au<br />

départ <strong>de</strong>s gares. Toutefois, certaines sociétés privées, comme MOVIKEN<br />

(http://itransports.fr/) offrent les premières versions <strong>de</strong> routage multimodal sur<br />

l’ensemble du territoire. Il reste encore beaucoup à faire pour étendre les services <strong>de</strong><br />

multimodalité à l’échelon national puis européen.<br />

Pour promouvoir les transports publics, il faut continuer à assister le voyageur y<br />

compris à bord <strong>de</strong>s véhicules ou dans les gares.<br />

Dans le RER, un service d’assistance visuelle et sonore est fourni aux passagers . Un<br />

p<strong>la</strong>n <strong>de</strong> <strong>la</strong> ligne affiche les stations suivantes (en tenant compte <strong>de</strong>s éventuelles<br />

branches) avec <strong>de</strong>s points lumineux indiquant les stations à <strong>de</strong>sservir (et<br />

accessoirement <strong>la</strong> prochaine station en clignotant). <strong>Le</strong> nom <strong>de</strong> <strong>la</strong> gare est diffusé par<br />

les haut-parleurs, et aux embranchements, <strong>la</strong> direction est précisée.<br />

Signalétique à bord du RER<br />

Affichage <strong>de</strong>s temps d’attente aux arrêts <strong>de</strong> bus<br />

Pour les autobus, <strong>la</strong> présence au niveau <strong>de</strong>s arrêts <strong>de</strong> bus <strong>de</strong> panneaux annonçant le<br />

temps d’attente pour le prochain bus constitue un progrès considérable. Si les<br />

horaires p<strong>la</strong>nifiés permettent un routage statique, <strong>la</strong> réalité du trafic fait que les<br />

horaires ne peuvent pas être respectés avec une gran<strong>de</strong> précision par les bus en trafic<br />

chargé. L’usager apprécie donc particulièrement ce nouveau service.<br />

Signalons une technologie émergente susceptible d’un déploiement important dans<br />

l’assistance à <strong>la</strong> mobilité. Il s’agit <strong>de</strong> « f<strong>la</strong>sh co<strong>de</strong>» qui est une marque <strong>de</strong><br />

l’Association Française du Multimédia Mobile.


92 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Nous sommes familiarisés avec les étiquettes co<strong>de</strong>-barres p<strong>la</strong>cées sur tous les<br />

produits dans les magasins et qui accélèrent le passage aux caisses enregistreuses.<br />

Déjà, on peut parler d’objets communicants, même si <strong>la</strong> lecture <strong>de</strong> ces étiquettes<br />

requiert <strong>de</strong>s lecteurs <strong>la</strong>ser spécialisés. Lorsque les barres sont remp<strong>la</strong>cées par <strong>de</strong><br />

petits carrés ou points, on obtient un co<strong>de</strong> en <strong>de</strong>ux dimensions ayant une capacité <strong>de</strong><br />

stockage <strong>de</strong> l’information bien plus gran<strong>de</strong>.<br />

L’Association Française du Multimédia Mobile a retenu <strong>la</strong> norme Datamatrix<br />

permettant <strong>de</strong> représenter une quantité importante d'informations sur une surface<br />

réduite : jusqu'à 2 335 caractères alphanumériques ou 3 116 caractères numériques<br />

sur environ 1 cm 2 . <strong>Le</strong> co<strong>de</strong> Datamatrix est dans le domaine public, ce qui signifie<br />

qu'il peut être utilisé dans toute application sans <strong>de</strong>voir acquitter une re<strong>de</strong>vance. Il<br />

répond à <strong>la</strong> norme ISO IEC16022.<br />

La quasi-totalité <strong>de</strong>s téléphones mobiles disposent <strong>de</strong> caméras numériques<br />

permettant <strong>de</strong> transformer le téléphone mobile en lecteur <strong>de</strong> f<strong>la</strong>sh co<strong>de</strong>. <strong>Le</strong>s<br />

nouvelles générations <strong>de</strong> mobiles disposent du lecteur <strong>de</strong> f<strong>la</strong>sh co<strong>de</strong> en natif, mais<br />

on peut télécharger gratuitement le co<strong>de</strong> du lecteur pour les autres. Dès lors, on<br />

accélère l’entrée dans le mon<strong>de</strong> <strong>de</strong>s objets communicants.<br />

<strong>Le</strong> Japon fait un <strong>la</strong>rge usage <strong>de</strong>s co<strong>de</strong>s barres 2D <strong>de</strong>puis longtemps (on parle <strong>de</strong> co<strong>de</strong><br />

QR pour Quick Response). <strong>Le</strong>s applications potentielles sont considérables.<br />

On peut, par exemple, créer sa carte <strong>de</strong> visite (ou tout document) sous forme <strong>de</strong> tag<br />

et communiquer ainsi rapi<strong>de</strong>ment, évitant les pertes <strong>de</strong>s versions papier et les<br />

travaux <strong>de</strong> saisie.<br />

La RATP a mis en p<strong>la</strong>ce les premières applications c<strong>la</strong>irement illustrées par le<br />

schéma ci-<strong>de</strong>ssous.<br />

D’autres services à <strong>la</strong> mobilité sont en gestation dans les <strong>la</strong>boratoires. Si le<br />

téléphone mobile contient une caméra permettant d’exploiter les potentialités <strong>de</strong>s<br />

objets communicants, il contient aussi le plus souvent une puce GPS permettant<br />

d’exploiter <strong>la</strong> géolocalisation du voyageur en lui délivrant un contenu


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 93<br />

informationnel contextuel. L’information peut même être personnalisée en fonction<br />

du voyageur. Celui-ci est immergé dans le mon<strong>de</strong> réel composé <strong>de</strong>s rues, <strong>de</strong>s<br />

immeubles qu’il perçoit en vision directe mais aussi dans un mon<strong>de</strong> qui lui est<br />

révélé en réalité augmentée au travers <strong>de</strong> <strong>la</strong> géolocalisation et <strong>de</strong>s serveurs <strong>de</strong><br />

données.<br />

L’IMMOBILITE AU SECOURS DE LA MOBILITE<br />

Partons du principe que l’abaissement <strong>de</strong>s limites <strong>de</strong> vitesse autorisées accroît <strong>la</strong><br />

sécurité routière. Si on pousse le raisonnement à l’extrême en annu<strong>la</strong>nt <strong>la</strong> vitesse,<br />

non seulement on obtient une sécurité maximale mais aussi une réelle contribution à<br />

l’amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong> mobilité <strong>de</strong>s autres usagers. Cette forme d’humour traduit le fait<br />

que les technologies <strong>de</strong> l’information et <strong>de</strong> <strong>la</strong> communication permettent <strong>de</strong><br />

supprimer <strong>de</strong> nombreux dép<strong>la</strong>cements. Nous évoquerons simplement le e-travail, le<br />

e-commerce et le e-meeting.<br />

<strong>Le</strong> e-travail<br />

<strong>Le</strong> e-travail, encore appelé télétravail, consiste à dép<strong>la</strong>cer le travail vers le travailleur<br />

plutôt que le travailleur vers l’entreprise grâce aux technologies <strong>de</strong> l’information et<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> communication.<br />

On peut e-travailler <strong>de</strong>puis son domicile, <strong>de</strong>puis un télécentre spécialisé (appartenant<br />

à l’entreprise, ou partagé), ou encore <strong>de</strong> manière « mobile » dans d’autres lieux :<br />

chez un client, dans un cybercafé, sur un chantier... <strong>Le</strong> e-travail peut être quasipermanent<br />

(on passe rarement « au bureau »), ou plus fréquemment partiel (par<br />

exemple, un ou <strong>de</strong>ux jours à distance, et le reste au bureau).<br />

Enfin, le télétravailleur peut être un sa<strong>la</strong>rié, un indépendant, un sous-traitant. <strong>Le</strong><br />

nouveau statut d’auto-entrepreneur créé en 2009 est <strong>de</strong> nature à favoriser cette forme<br />

<strong>de</strong> travail.<br />

Bien sûr, le télétravail n’est pas adapté à tous les postes, toutes les entreprises,<br />

toutes les personnes. <strong>Le</strong> e-travail concerne principalement les travailleurs du<br />

savoir (chercheurs, enseignants, informaticiens, ingénieurs d’étu<strong>de</strong>, journalistes…),<br />

<strong>de</strong>s professions indépendantes, les cadres, certaines activités <strong>de</strong> services.<br />

<strong>Le</strong>s pays nordiques (Suè<strong>de</strong>, Norvège, Fin<strong>la</strong>n<strong>de</strong>) sont les pays où le télétravail est le<br />

plus développé.<br />

Il est certain que chaque journée télétravaillée correspond a priori à <strong>la</strong> suppression<br />

d’un dép<strong>la</strong>cement domicile/travail. Dès lors le e-travail représente une contribution<br />

significative à <strong>la</strong> mobilité, contribution dans <strong>la</strong>quelle les « autoroutes <strong>de</strong><br />

l’information » se substituent aux autoroutes bitumées.<br />

Dans les gran<strong>de</strong>s agglomérations, le e-travail permet l’élimination ou <strong>la</strong> réduction<br />

<strong>de</strong>s dép<strong>la</strong>cements pendu<strong>la</strong>ires <strong>de</strong>s travailleurs aux heures <strong>de</strong> pointe.<br />

<strong>Le</strong> e-travail tient encore une p<strong>la</strong>ce marginale dans <strong>la</strong> société et on ne trouve pas<br />

d’étu<strong>de</strong>s quantitatives sur l’impact qu’il a sur <strong>la</strong> congestion, mais sa croissance


94 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

prévisible agira non seulement sur <strong>la</strong> mobilité mais aussi sur l’aménagement du<br />

territoire.<br />

Lieu<br />

Temps<br />

Re<strong>la</strong>tion<br />

contractuelle<br />

Nature du travail<br />

L’impact <strong>de</strong>s TIC sur le travail<br />

Modification du lieu <strong>de</strong> travail : domicile, bureau, télé<br />

centre…<br />

Modification <strong>de</strong> l’organisation spatiale <strong>de</strong>s équipes <strong>de</strong><br />

travail.<br />

Flexibilité du temps <strong>de</strong> travail et <strong>de</strong> sa distribution sur <strong>la</strong><br />

journée, <strong>la</strong> semaine, l’année.<br />

Variation <strong>de</strong> <strong>la</strong> durée du travail, en fonction <strong>de</strong>s besoins <strong>de</strong><br />

l’entreprise ou <strong>de</strong>s préférences <strong>de</strong> l’employé.<br />

Augmentation <strong>de</strong> l’externalisation.<br />

Rapprochement <strong>de</strong>s statuts sa<strong>la</strong>rié et free<strong>la</strong>nce, dans le<br />

domaine <strong>de</strong>s services aux entreprises.<br />

Développement <strong>de</strong>s contrats <strong>de</strong> durée déterminée.<br />

Rémunération intégrant les résultats autant que le temps <strong>de</strong><br />

travail.<br />

Enrichissement du travail : é<strong>la</strong>rgissement <strong>de</strong>s tâches, <strong>de</strong>s<br />

réseaux re<strong>la</strong>tionnels, diversification, autonomie.<br />

Développement <strong>de</strong> l’usage <strong>de</strong>s TIC.<br />

Taylorisation <strong>de</strong> certaines activités <strong>de</strong> service.<br />

Formation tout au long <strong>de</strong> <strong>la</strong> vie.<br />

Mobilité fonctionnelle (et géographique associée).<br />

<strong>Le</strong> e-commerce<br />

<strong>Le</strong> e-commerce qui s’est développé <strong>de</strong>puis une dizaine d’années avec Internet a été<br />

précédé aux niveaux <strong>de</strong>s entreprises par l’EDI ou Electronic Data Interchange.<br />

Lorsqu’une entreprise émet ses comman<strong>de</strong>s, ses avis d'expédition, ses factures par<br />

EDI, elle émet <strong>de</strong>s messages électroniques normalisés qui sont télétransmis vers le<br />

système d’information <strong>de</strong> ses partenaires commerciaux (fournisseurs, clients,<br />

banques), lequel va intégrer automatiquement les données correspondantes sans<br />

support papier ni intervention humaine. Ce processus permet <strong>la</strong> suppression <strong>de</strong>s<br />

documents papier acheminés par <strong>la</strong> poste ou par fax et les saisies manuelles par <strong>de</strong>s<br />

opérateurs. Il est le résultat d’un important travail <strong>de</strong> standardisation.<br />

<strong>Le</strong> e-commerce entre entreprises, qualifié <strong>de</strong> B2B (acronyme <strong>de</strong> Business to<br />

Business) a été étendu au commerce entre l’entreprise et le consommateur (B2C<br />

Business to Consumer) et entre les consommateurs (C2C : Consumer to Consumer).<br />

<strong>Le</strong> e-commerce justifie <strong>de</strong> longues analyses sur ses impacts économique et sociétal,<br />

mais nous nous limiterons à son impact sur le trafic. Prenons <strong>de</strong>s exemples simples.


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 95<br />

Si j’utilise les services <strong>de</strong> ma banque en ligne pour faire un transfert <strong>de</strong> compte à<br />

compte, j’évite <strong>de</strong> me dép<strong>la</strong>cer à <strong>la</strong> banque et j’effectue une tâche habituellement<br />

dévolue à un employé.<br />

Si je réserve et paie mon billet d’avion ou <strong>de</strong> train sur les sites d’Air France ou <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

SNCF, j’évite <strong>de</strong> me dép<strong>la</strong>cer dans une agence ou à <strong>la</strong> gare et j’effectue <strong>la</strong> tâche<br />

d’un agent. Dans les <strong>de</strong>ux cas, je <strong>de</strong>vrais bénéficier d’une réduction puisque dans <strong>la</strong><br />

re<strong>la</strong>tion B2C, j’allège <strong>la</strong> charge sa<strong>la</strong>riale <strong>de</strong> B. J’ai contribué à économiser un<br />

dép<strong>la</strong>cement coûteux en énergie, pollution, congestion mais j’ai malheureusement<br />

contribué à détruire un emploi à <strong>la</strong> banque, à l’agence ou à <strong>la</strong> SNCF.<br />

<strong>Le</strong> e-commerce s’est étendu aux produits <strong>de</strong> gran<strong>de</strong> consommation avec le<br />

supermarché virtuel en ligne. <strong>Le</strong> fait <strong>de</strong> faire ses courses sur Internet et <strong>de</strong> se faire<br />

livrer à domicile contribue à diminuer <strong>la</strong> congestion du trafic routier. En effet, si un<br />

véhicule <strong>de</strong> livraison livre en une journée 20 particuliers, il évite le dép<strong>la</strong>cement <strong>de</strong><br />

19 véhicules, ce qui n’est pas négligeable, en termes d’économie d’énergie,<br />

d’empreinte carbone, <strong>de</strong> sécurité et <strong>de</strong> congestion.<br />

La visioconférence<br />

<strong>Le</strong>s technologies en TIC mettent souvent à dure épreuve <strong>la</strong> <strong>la</strong>ngue française et même<br />

<strong>la</strong> <strong>la</strong>ngue ang<strong>la</strong>ise, qui peinent à suivre le rythme rapi<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’innovation en trouvant<br />

les mots justes pour décrire <strong>de</strong>s concepts en rapi<strong>de</strong> évolution.<br />

<strong>Le</strong>s termes e-meeting ou e-réunion ne s’imposent pas. La téléconférence ou réunion<br />

téléphonique existe bien, elle est <strong>la</strong>rgement utilisée et correspond à une réunion <strong>de</strong><br />

travail audio entre plusieurs personnes, présentes sur <strong>de</strong>s lieux différents.<br />

La vidéo téléconférence (VTC), plus simplement visioconférence, permet <strong>de</strong> faire<br />

<strong>de</strong>s réunions à distance <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux ou plusieurs interlocuteurs avec retours visuel, audio<br />

et tableau b<strong>la</strong>nc, permettant d’éviter <strong>de</strong>s dép<strong>la</strong>cements multimodaux (<strong>voiture</strong>s,<br />

avion…).<br />

www.improvinggovernance.be/en/vi<strong>de</strong>oconference


96 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

À l’instar <strong>de</strong> l’email qui s’appellerait courriel, les instances <strong>de</strong> promotion <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

francophonie tentent <strong>de</strong> parler <strong>de</strong> « conférentiels » mais sans trop <strong>de</strong> succès.<br />

La visioconférence permet <strong>de</strong>s économies financières : plus <strong>de</strong> billets d'avion, <strong>de</strong><br />

train, <strong>de</strong> nuits d'hôtel, moins <strong>de</strong> fatigue et <strong>de</strong>s risques routiers supprimés.<br />

La crise financière et économique, les risques liés au terrorisme et aux épidémies et<br />

surtout les progrès importants dans les débits <strong>de</strong> communication et les techniques <strong>de</strong><br />

compression nous <strong>la</strong>issent penser que, dans l’avenir, les dép<strong>la</strong>cements en avion ou<br />

par voie terrestre pour <strong>de</strong>s raisons professionnelles seront <strong>de</strong> moins en moins<br />

nécessaires.<br />

En offrant <strong>de</strong>s solutions alternatives <strong>de</strong> rencontres et <strong>de</strong> dialogues, les TIC<br />

permettent aux riches <strong>de</strong>s économies et aux plus pauvres <strong>de</strong> participer, comme le<br />

suggère l’image ci-avant d’une visioconférence à l’échelle du mon<strong>de</strong> entre pays<br />

riches et pauvres.<br />

CALCULS ELEMENTAIRES SUR LES DEBITS ET LES DISTANCES DE<br />

SECURITE<br />

Considérons 2 véhicules Vi et Vi+1 qui se suivent et roulent à <strong>la</strong> même vitesse V. Si<br />

le véhicule <strong>de</strong> tête freine au maximum <strong>de</strong> sa capacité <strong>de</strong> freinage jusqu’à l’arrêt, le<br />

véhicule Vi+1 qui le suit doit être en mesure <strong>de</strong> s’arrêter sans le heurter. La vitesse<br />

du véhicule Vi décroît selon une loi linéaire : V (t)=V-γi t et s’arrête au bout d’un<br />

temps T=V/γi, après avoir parcouru une distance<br />

Di = V 2<br />

2γi<br />

où γi est <strong>la</strong> décélération <strong>de</strong> freinage du véhicule i.<br />

Compte tenu du temps <strong>de</strong> réaction du conducteur humain que nous notons τ, le<br />

véhicule (i+1) a déjà parcouru Vτ avant <strong>de</strong> commencer à freiner. Ensuite, il s’arrête<br />

€<br />

selon le même processus que le véhicule i, c’est-à-dire qu’il parcourt une distance<br />

totale :


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 97<br />

Pour éviter le choc, il faut donc nécessairement que :<br />

€<br />

D i+1<br />

= Vτ + V 2<br />

2γ (i+1)<br />

Soit<br />

La distance <strong>de</strong> sécurité minimale est donc <strong>la</strong> somme <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux termes :<br />

• Un terme V τ lié directement au conducteur humain et aux limites <strong>de</strong> son<br />

temps- réflexe. <strong>Le</strong> paramètre τ est estimé entre 1 et 1,5 secon<strong>de</strong>. C’est ce<br />

terme qui pourra être abaissé <strong>de</strong> manière significative dans l’hypothèse d’une<br />

conduite automatisée. Dans le calcul <strong>de</strong>s distances <strong>de</strong> sécurité, l’administration<br />

en prend un majorant à 2 secon<strong>de</strong>s.<br />

• Un terme qui exprime le différentiel <strong>de</strong>s<br />

capacités <strong>de</strong> freinage <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux véhicules. Ce<br />

terme<br />

peut être négatif si le véhicule <strong>de</strong> tête a un<br />

freinage plus performant que le véhicule suiveur ou positif dans le cas<br />

contraire. Dans le premier cas, <strong>la</strong> distance théorique <strong>de</strong> sécurité doit être<br />

augmentée et dans le second, elle peut être abaissée. <strong>Le</strong> problème est que le<br />

véhicule suiveur ne sait pas si ses freins sont plus ou moins performants que<br />

ceux <strong>de</strong> son prédécesseur. Pour respecter le principe <strong>de</strong> précaution, il convient<br />

<strong>de</strong> se p<strong>la</strong>cer dans les conditions les plus défavorables.<br />

Supposons que les véhicules ont exactement les mêmes capacités <strong>de</strong> freinage, alors<br />

<strong>la</strong> distance <strong>de</strong> sécurité correspond au premier terme seul.<br />

Ds = Vτ<br />

Si on prend τ =2 secon<strong>de</strong>s et si on exprime V en Km/H, alors Ds= 20/36 * V. On<br />

obtient les distances <strong>de</strong> sécurité légales aux différentes vitesses limites.<br />

€<br />

Vitesse en Km/H 50 70 90 110 130<br />

Distance <strong>de</strong> sécurité m 28 39 50 62 73


98 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Ce sont ces distances <strong>de</strong> sécurité que nous sommes astreints à respecter selon les<br />

nouvelles règles. <strong>Le</strong> problème est que les conducteurs connaissent <strong>la</strong> vitesse à<br />

<strong>la</strong>quelle ils roulent grâce au tachymètre, mais n’ont pas d’instrument pour leur<br />

indiquer les distances <strong>de</strong> sécurité à l’exception <strong>de</strong>s véhicules haut <strong>de</strong> gamme équipés<br />

<strong>de</strong> régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse adaptatif. <strong>Le</strong> respect <strong>de</strong> <strong>la</strong> distance réglementaire est donc<br />

une affaire d’appréciation du conducteur.<br />

Sur autoroute, <strong>la</strong> ligne discontinue entre <strong>la</strong> voie <strong>de</strong> droite et <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> d'arrêt<br />

d'urgence constitue un repère : il est recommandé <strong>de</strong> <strong>la</strong>isser un espace équivalent<br />

d'au moins <strong>de</strong>ux ban<strong>de</strong>s <strong>de</strong> peinture entre son véhicule et le précé<strong>de</strong>nt.<br />

En effet, ces ban<strong>de</strong>s ont pour longueur 39 mètres et alternent avec <strong>de</strong>s vi<strong>de</strong>s <strong>de</strong> 13<br />

mètres. Ainsi, <strong>de</strong>ux ban<strong>de</strong>s correspon<strong>de</strong>nt à une longueur <strong>de</strong> : 39 + 13 + 39 = 91<br />

mètres, distance supérieure à <strong>la</strong> distance <strong>de</strong> sécurité réglementaire à <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong> 130<br />

Km/h (73 m).<br />

Par temps <strong>de</strong> pluie ou sur sol mouillé, les capacités <strong>de</strong> freinage étant diminuées,<br />

plutôt que <strong>de</strong> changer <strong>la</strong> distance <strong>de</strong> sécurité recommandée, les pouvoirs publics ont<br />

opté pour une réduction <strong>de</strong> <strong>la</strong> vitesse autorisée d'au moins 20 Km/h.<br />

Ces règles <strong>de</strong> sécurité abaissent fortement les débits, c'est-à-dire <strong>la</strong> productivité <strong>de</strong>s<br />

infrastructures. Par exemple, suite au dramatique acci<strong>de</strong>nt du tunnel du Mont B<strong>la</strong>nc,<br />

le légis<strong>la</strong>teur a porté <strong>la</strong> distance <strong>de</strong> sécurité à 150 mètres dans les tunnels. Dès lors,<br />

pour une vitesse <strong>de</strong> 50 Km/H le débit est réduit à 330 véhicules/heure, ce qui est peu<br />

pour <strong>de</strong>s ouvrages onéreux et très sollicités. On définit aussi une distance <strong>de</strong> sécurité<br />

encore plus contraignante dite du « mur <strong>de</strong> brique » en considérant que le premier<br />

véhicule Vi s’arrête instantanément (capacité <strong>de</strong> freinage infinie, chute dans un trou<br />

dans <strong>la</strong> route, effondrement d’un pont ou chute d’une météorite). La distance <strong>de</strong><br />

sécurité est alors augmentée et vaut :<br />

Si les pouvoirs publics imposaient <strong>de</strong> respecter les distances d’arrêt « mur <strong>de</strong><br />

brique », selon les vitesse limites autorisées, elles seraient <strong>de</strong> :<br />

€<br />

Ds = Vτ + V 2<br />

Vitesse en Km/H 50 70 90 110 130<br />

Distance <strong>de</strong> sécurité m 44 70 102 138 180<br />

On aurait alors une sécurité maximale, mais il <strong>de</strong>viendrait impossible <strong>de</strong> se dép<strong>la</strong>cer.<br />

En notant l <strong>la</strong> longueur moyenne d’un véhicule et avec l’hypothèse <strong>de</strong> véhicules<br />

parfaitement i<strong>de</strong>ntiques, le débit en véhicules par heure est :<br />

Ce débit croît avec <strong>la</strong> vitesse et tend vers une valeur asymptotique <strong>de</strong> 1/t.<br />

€<br />

Q =<br />

V<br />

l + Vτ<br />


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 99<br />

En conduite humaine avec τ =2 secon<strong>de</strong>s, on obtient un débit maximum <strong>de</strong> 1624<br />

véhicules par heure à 50 Km/H. Mais avec une conduite automatisée et τ =0.5<br />

secon<strong>de</strong>s, ce débit est multiplié par 4 et <strong>de</strong>vient donc <strong>de</strong> 5027 véhicules par heure.<br />

Vitesse en Km/H 50 70 90 110 130<br />

Débit max en conduite humaine<br />

avec T=2sec<br />

Débit max en conduite automatisée<br />

avec T=0.5 sec<br />

1624 1671 1698 1715 1728<br />

5027 5502 5806 6018 6174<br />

On voit tout l’intérêt que présente l’automatisation pour accroître les débits et<br />

augmenter <strong>la</strong> productivité <strong>de</strong>s routes.<br />

<strong>Le</strong>s calculs ci-<strong>de</strong>ssus supposent que tous les véhicules ont les mêmes capacités <strong>de</strong><br />

freinage et que l’adhérence <strong>de</strong> <strong>la</strong> route est toujours <strong>la</strong> même.<br />

Nous allons effectuer un calcul <strong>de</strong> sensibilité en considérant que les véhicules ont<br />

une dispersion <strong>de</strong>s capacités <strong>de</strong> freinage. <strong>Le</strong>s véhicules i et i+1 ont respectivement<br />

pour capacités <strong>de</strong> freinage :<br />

γi = γ(1+ ε)<br />

γi +1= γ(1−ε)<br />

La distance <strong>de</strong> sécurité minimale est alors égale à :<br />

€<br />

€<br />

On peut calculer le débit en véhicules par heure sur une voie dans l’hypothèse où les<br />

véhicules se suivent en respectant cette distance <strong>de</strong> sécurité. On trouve :<br />

<strong>Le</strong> débit Q dépend <strong>de</strong> plusieurs termes : <strong>la</strong> vitesse, <strong>la</strong> longueur moyenne <strong>de</strong>s<br />

véhicules, <strong>la</strong> capacité moyenne <strong>de</strong> freinage et sa dispersion. On peut calculer le débit<br />

maximum en annu<strong>la</strong>nt<br />

dQ<br />

dV<br />


100 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

On trouve :<br />

Effectuons une estimation numérique en prenant l=3 mètres, γ= 6m/sec 2 , τ =2<br />

secon<strong>de</strong>s, puis <strong>de</strong>ux valeurs <strong>de</strong> ε =0,1 et ε =0,2 soit une dispersion <strong>de</strong> 10% et 20%<br />

<strong>de</strong>s capacités <strong>de</strong> freinage.<br />

<strong>Le</strong>s figures montrent que le débit est d’autant plus élevé que <strong>la</strong> dispersion <strong>de</strong>s<br />

capacités <strong>de</strong> freinage est faible. <strong>Le</strong> débit chute donc considérablement lorsque les<br />

véhicules sont très hétérogènes du point <strong>de</strong> vue <strong>de</strong> leur freinage. De plus, le débit<br />

maximum correspond à une p<strong>la</strong>ge <strong>de</strong> vitesse réduite alors que le maximum est plus<br />

p<strong>la</strong>t quand le parc <strong>de</strong> véhicules est homogène.<br />

X=0.1<br />

X=0.2<br />

La vitesse qui donne le débit optimal est 48 Km/H lorsque <strong>la</strong> dispersion <strong>de</strong>s<br />

capacités <strong>de</strong> freinage X= 0,1. Elle ne dépend pas du temps réflexe.<br />

Toutes choses égales par ailleurs, le principal moyen d’accroître le débit est<br />

évi<strong>de</strong>mment d’agir sur le temps réflexe.<br />

La figure ci-<strong>de</strong>ssous montre que pour une vitesse <strong>de</strong> 48 Km/heure et une dispersion<br />

<strong>de</strong> freinage <strong>de</strong> plus ou moins 10%, il est possible néanmoins d’obtenir <strong>de</strong>s débits <strong>de</strong><br />

5500 véhicules par heure si le dé<strong>la</strong>i <strong>de</strong> freinage est abaissé en <strong>de</strong>ssous <strong>de</strong> 200<br />

millisecon<strong>de</strong>s.<br />

Seule <strong>la</strong> conduite automatisée autorise <strong>de</strong> telles performances.


<strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité 101<br />

Conduite automatisée<br />

Il est intéressant <strong>de</strong> noter que le débit maximum est obtenu à 48 Km/H et non à <strong>de</strong>s<br />

vitesses plus élevées. La démonstration en vraie gran<strong>de</strong>ur <strong>de</strong> <strong>la</strong> conduite en peloton a<br />

été réalisée dans le cadre <strong>de</strong> PATH à San Diego en 1997.<br />

Au débit maximum <strong>de</strong> 5500 véhicules par heure et par voie, les inter-distances entre<br />

les véhicules seraient <strong>de</strong> (48000/5500 – 3) = 6 m environ. Ce<strong>la</strong> suppose que chaque<br />

véhicule perçoit les accélérations et freinages du véhicule <strong>de</strong>vant lui. Ce<strong>la</strong> peut être<br />

<strong>la</strong>rgement amélioré et sécurisé si on dispose d’une communication véhicule à<br />

véhicule avec échange <strong>de</strong> capacités <strong>de</strong> freinage.<br />

Démonstration <strong>de</strong> « p<strong>la</strong>tooning » à San Diego en 1997 par PATH UC Berkeley


CHAPITRE 6<br />

LES COMMUNICATIONS DANS LES SYSTEMES DE<br />

TRANSPORT INTELLIGENTS<br />

<strong>Le</strong> déploiement <strong>de</strong>s communications dans les Systèmes <strong>de</strong> Transports Intelligents<br />

représente l’un <strong>de</strong>s plus grands réservoirs d’innovations pour <strong>la</strong> sécurité, <strong>la</strong> mobilité<br />

et les loisirs.<br />

<strong>Le</strong> domaine est toutefois en évolution rapi<strong>de</strong> tant au niveau technologique qu’au<br />

niveau <strong>de</strong> sa normalisation et il est difficile <strong>de</strong> se faire une idée c<strong>la</strong>ire dans <strong>la</strong> jungle<br />

<strong>de</strong>s sigles et <strong>de</strong>s terminologies.<br />

Pour illustrer cette complexité, voici un petit échantillon <strong>de</strong>s mots en usage dans ce<br />

domaine en pleine effervescence :<br />

• Bluetooth, CALM, DSRC, WAVE, WIMAX, WIFI, Zigbee,<br />

• Normes IEEE : 802.11 (Wifi), 802.15.4 (Zigbee), 802.15.1 (BlueTooth),<br />

802.16 (Wimax).<br />

• Protocoles : 802.11a, 802.1b, 802.11d, 802.11e, 802.11f, 802.11g, 802.11h,<br />

802.11i, 802.11R, 802.11p, 802.11s.<br />

• Réseaux infrastructure, Ad-hoc, MANET, VANET ….<br />

Bien que le domaine ne soit pas stabilisé, nous avons mis en caractère gras les<br />

termes qui semblent importants pour les systèmes <strong>de</strong> transport intelligents.<br />

Sans entrer dans les détails, nous allons préciser un peu le vocabu<strong>la</strong>ire.<br />

<strong>Le</strong>s réseaux <strong>de</strong> téléphonie mobile (GSM, GPRS, 3G, UMTS) que nous utilisons<br />

chaque jour, sont <strong>de</strong>s réseaux cellu<strong>la</strong>ires qui fonctionnent en mo<strong>de</strong> infrastructure :<br />

ce<strong>la</strong> signifie que <strong>de</strong>ux téléphones mobiles ne peuvent pas communiquer directement<br />

entre eux, même s’ils sont l’un à côté <strong>de</strong> l’autre. Ils communiquent via les points<br />

d’accès que sont les antennes <strong>de</strong>s opérateurs qui maillent le territoire. <strong>Le</strong>s points<br />

d’accès suivent en permanence et localisent par triangu<strong>la</strong>tion les portables qui sont<br />

ouverts, afin <strong>de</strong> les mettre en re<strong>la</strong>tion avec leur interlocuteur, en cas d’appel. Il en est<br />

<strong>de</strong> même pour les réseaux domestiques WIFI, pour lesquels <strong>la</strong> « box ADSL » sert <strong>de</strong><br />

point d’accès et <strong>de</strong> routeur.<br />

Au contraire, si on met en communication directe <strong>de</strong>ux ou plusieurs processeurs<br />

sans points d’accès, on parle <strong>de</strong> réseau ad hoc. Si les processeurs sont fixes dans un<br />

environnement <strong>de</strong> bureaux par exemple, <strong>la</strong> topologie du réseau ne se modifie pas. En<br />

revanche si les objets communicants se dép<strong>la</strong>cent, <strong>la</strong> topologie du réseau se modifie.


104 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

<strong>Le</strong>s véhicules V1 et V2 communiquent en mo<strong>de</strong> infrastructure via les points<br />

d’accès PA1 et PA2 (antennes du réseau GSM ou Road Si<strong>de</strong> Unit).<br />

Sur <strong>la</strong> figure ci-<strong>de</strong>ssous, les véhicules V1 et V2 peuvent communiquer ensemble en<br />

mo<strong>de</strong> ad hoc. Il en est <strong>de</strong> même pour V2 et V3. Mais V1 et V3 ne peuvent pas<br />

communiquer directement car ils ne sont pas dans <strong>la</strong> même zone <strong>de</strong> couverture. V2<br />

peut servir <strong>de</strong> re<strong>la</strong>is, il <strong>de</strong>vient un point d’accès mobile et un routeur. Pour définir ce<br />

type <strong>de</strong> réseau mobile ad hoc, on parle <strong>de</strong> MANET pour Mobile Ad hoc NETwork.<br />

<strong>Le</strong>s Véhicules V1 et V3 communiquent en mo<strong>de</strong> ad hoc via le routeur V2.<br />

Toutefois, <strong>la</strong> communication entre les véhicules dans le cas <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong><br />

transport intelligents est simplifiée car les véhicules ne se dép<strong>la</strong>cent pas selon un<br />

mouvement brownien. Ils se dép<strong>la</strong>cent sur <strong>la</strong> route qui a une géométrie connue, et<br />

les points d’accès (RSU pour Road Si<strong>de</strong> Unit) sont a priori le long <strong>de</strong> <strong>la</strong> route. On<br />

parle alors <strong>de</strong> VANET (pour Vehicu<strong>la</strong>r Ad hoc NET work) pour les réseaux mobiles<br />

ad hoc entre les véhicules. Toujours au niveau du vocabu<strong>la</strong>ire <strong>de</strong> base, V1 pour<br />

atteindre V3 fait un saut (« hop ») via V2. On peut rencontrer <strong>de</strong>s communications<br />

« multi hop » et même <strong>de</strong>s trous si <strong>la</strong> continuité n’est plus assurée par les véhicules<br />

seuls. On voit dès lors que pour assurer le service, le routage doit emprunter d’autres<br />

chemins en utilisant le réseau cellu<strong>la</strong>ire ou les réseaux dédiés <strong>de</strong>s Road Si<strong>de</strong> Unit,<br />

quand elles existeront.<br />

Commençons dès le départ par distinguer quatre grands types <strong>de</strong> communication<br />

rencontrés dans les systèmes <strong>de</strong> transport intelligents. :<br />

• La communication à l’intérieur du véhicule.<br />

• La communication entre le véhicule et l’infrastructure proche.<br />

• La communication locale <strong>de</strong>s véhicules entre eux.<br />

• La communication longue distance entre les véhicules et un serveur<br />

informatique.


<strong>Le</strong>s communications dans les systèmes <strong>de</strong> transport intelligents 105<br />

LA COMMUNICATION A L’INTERIEUR DU VEHICULE<br />

L’informatique embarquée d’un véhicule mo<strong>de</strong>rne rassemble plusieurs dizaines <strong>de</strong><br />

processeurs dédiés à <strong>de</strong> multiples tâches. Certaines fonctions sont à finalité<br />

sécuritaire et doivent satisfaire <strong>de</strong>s contraintes <strong>de</strong> fiabilité et <strong>de</strong> rapidité alors que<br />

d’autres sont moins critiques.<br />

Il convient <strong>de</strong> distinguer <strong>la</strong> communication à finalité sécuritaire pour <strong>la</strong>quelle les<br />

temps <strong>de</strong> réponse sont critiques et <strong>la</strong> communication dite <strong>de</strong> confort ou <strong>de</strong> détente<br />

que l’on appelle encore <strong>la</strong> télématique embarquée.<br />

Communication fi<strong>la</strong>ire sécuritaire :<br />

<strong>Le</strong> bus CAN (Controller Area Network) utilise le multiplexage, qui consiste à<br />

raccor<strong>de</strong>r sur un même câble, appelé bus, un grand nombre <strong>de</strong> capteurs, processeurs,<br />

actionneurs qui doivent communiquer entre eux.<br />

Si N est le nombre <strong>de</strong> points à raccor<strong>de</strong>r, il faudrait N*(N-1)/2 liaisons pour les<br />

relier <strong>de</strong>ux à <strong>de</strong>ux. <strong>Le</strong> câb<strong>la</strong>ge dans <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> atteindrait <strong>de</strong>s longueurs, un poids et<br />

un coût prohibitifs. <strong>Le</strong> bus multiplexé permet d’éliminer le besoin <strong>de</strong> câbler <strong>de</strong>s<br />

lignes dédiées pour chaque information à faire transiter (connexion <strong>de</strong> type point à<br />

point).<br />

L'introduction <strong>de</strong>s bus multiplexés (principalement le CAN) dans l'automobile avait<br />

pour objectif initial <strong>de</strong> réduire <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong> câbles dans les véhicules (il y a jusqu'à<br />

3 Km <strong>de</strong> câbles ou plus par <strong>voiture</strong>), mais elle a surtout permis l'explosion du<br />

nombre <strong>de</strong> calcu<strong>la</strong>teurs et capteurs distribués dans tout le véhicule, et <strong>la</strong><br />

multiplication <strong>de</strong>s fonctions <strong>de</strong> sécurité, d’économie ou <strong>de</strong> confort (sécurité active<br />

par les ADAS, baisse <strong>de</strong> consommation, dépollution, diagnostic en ligne, confort…).<br />

<strong>Le</strong> bus CAN, développé initialement par Bosch, s’est diffusé à partir <strong>de</strong> 1985 suite à<br />

un accord entre Bosch et Intel qui a permis <strong>de</strong> mettre le protocole CAN dans les<br />

circuits <strong>de</strong> Intel. La première <strong>voiture</strong> multiplexée à utiliser le bus CAN comme<br />

support <strong>de</strong> transmission a été réalisée en 1991 (avec un débit <strong>de</strong> 500 Kbps). Depuis,<br />

il a <strong>la</strong>rgement conquis l’industrie automobile et <strong>la</strong> plupart <strong>de</strong>s véhicules construits<br />

aujourd’hui en sont équipés.<br />

Pour les <strong>voiture</strong>s <strong>de</strong> tourisme, il existe généralement <strong>de</strong>ux réseaux CAN :<br />

• l’un concerne l’injection électronique, l’allumage électronique, <strong>la</strong> boîte <strong>de</strong><br />

vitesse automatique et les systèmes ABS, ESP.<br />

• l’autre est utilisé pour le chauffage, <strong>la</strong> climatisation, les vitres et les<br />

rétroviseurs électriques, les sièges ajustables, <strong>la</strong> fermeture centralisée <strong>de</strong>s<br />

portes, l’optique...<br />

Avec le protocole CAN, les contrôleurs, capteurs et actionneurs communiquent entre<br />

eux sur <strong>de</strong>ux câbles à une vitesse pouvant aller jusqu'à 1 Mbits/s.<br />

L’accès aux informations circu<strong>la</strong>nt sur le bus CAN constitue un outil <strong>de</strong> travail<br />

précieux pour les chercheurs qui travaillent sur le véhicule intelligent,<br />

malheureusement le codage <strong>de</strong>s informations sur le bus CAN est propre à chaque


106 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

constructeur qui protège son savoir-faire. Il faut <strong>de</strong>s accords spéciaux pour accé<strong>de</strong>r<br />

aux informations critiques.<br />

<strong>Le</strong> CANalyzer est un outil d’analyse et d’ému<strong>la</strong>tion, fonctionnant sous Windows,<br />

développé par <strong>la</strong> société VECTOR. Il comporte plusieurs fonctionnalités : affichage<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> trace du trafic sur le bus, affichage du contenu <strong>de</strong>s messages, report <strong>de</strong>s<br />

statistiques et <strong>de</strong> <strong>la</strong> charge du bus, enregistrement <strong>de</strong>s informations pour <strong>de</strong>s<br />

évaluations ultérieures…<br />

Une prise dite OBD pour « On Board Diagnostic » a cependant été rendue<br />

obligatoire, mais cette prise, accessible sur toutes les <strong>voiture</strong>s récentes, délivre<br />

surtout <strong>de</strong>s informations re<strong>la</strong>tives aux composants du groupe motopropulseur<br />

impactant les émissions polluantes du véhicule.<br />

Des outils (boîtiers autonomes ou bien câble OBD–USB avec logiciel pour PC)<br />

permettent <strong>de</strong> diagnostiquer l'état d'un véhicule en utilisant <strong>la</strong> prise <strong>de</strong> diagnostic<br />

OBD standard, permettant ainsi <strong>de</strong> déterminer les réparations nécessaires en cas <strong>de</strong><br />

panne.<br />

Réseau télématique du véhicule<br />

Avec le navigateur, le téléphone à bord, <strong>la</strong> musique sur MP3, les jeux ou les vidéos<br />

accessibles, <strong>la</strong> télématique embarquée progresse très vite.<br />

<strong>Le</strong>s autoradios du passé ont été progressivement enrichis par <strong>de</strong>s ensembles stéréo<br />

ou quadriphonique, par <strong>de</strong>s lecteurs <strong>de</strong> cassettes, puis <strong>de</strong>s lecteurs <strong>de</strong> CD avec <strong>de</strong>s<br />

chargeurs jukebox, puis <strong>de</strong>s lecteurs mp3 avec prise USB ou <strong>de</strong>s communications<br />

bluetooth avec <strong>de</strong>s ba<strong>la</strong><strong>de</strong>urs musicaux.<br />

<strong>Le</strong>s opérateurs téléphoniques poussent ce marché d’avenir et commencent<br />

maintenant à proposer un mo<strong>de</strong>m routeur embarqué qui se connecte au réseau<br />

grâce à une carte SIM et sélectionne le meilleur réseau disponible parmi le EDGE, <strong>la</strong><br />

3G ou <strong>la</strong> 3G+ pour atteindre <strong>de</strong>s débits <strong>de</strong> 7 Mbits/s.<br />

Cette « car box » joue à l’intérieur <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> un rôle analogue aux boîtiers <strong>de</strong>s<br />

opérateurs ADSL qui permettent <strong>de</strong> distribuer les flux image et son, en fi<strong>la</strong>ire ou en<br />

WIFI dans nos appartements et maisons.<br />

La « car box » intègre un module WiFi interne et plusieurs ports Ethernet. Ainsi, les<br />

passagers du véhicule peuvent accé<strong>de</strong>r à Internet avec ou sans fil sur leurs<br />

ordinateurs, console <strong>de</strong> jeux ou autres périphériques.<br />

La « car box » s’installe dans le véhicule et se branche à l’alimentation 12 volts<br />

disponible. <strong>Le</strong> service est disponible dès que le contact est mis dans le véhicule.<br />

LA COMMUNICATION ENTRE LE VEHICULE ET L’INFRASTRUCTURE<br />

PROCHE.<br />

Par infrastructure proche, il faut comprendre, communication entre le véhicule et<br />

<strong>de</strong>s points communicants RSU (Road Si<strong>de</strong> Unit) p<strong>la</strong>cés sur les bas-côtés <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

chaussée ou au niveau <strong>de</strong> portiques perpendicu<strong>la</strong>ires à <strong>la</strong> chaussée.


<strong>Le</strong>s communications dans les systèmes <strong>de</strong> transport intelligents 107<br />

C’est seulement en août 2008 que l’ETSI (European Telecommunications Standards<br />

Institute) a alloué une ban<strong>de</strong> <strong>de</strong> 30 MHz dans <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> <strong>de</strong>s 5,9 GHz pour le<br />

déploiement <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents en Europe. Cette décision est<br />

justifiée au niveau technique par le fait que les caractéristiques <strong>de</strong> propagation à ces<br />

fréquences sont favorables pour les environnements <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion routière,<br />

permettant d’obtenir <strong>de</strong>s débits élevés sur <strong>de</strong>s distances al<strong>la</strong>nt jusqu’à 1000 mètres<br />

avec une faible dépendance aux conditions météorologiques.<br />

Cette technologie dite DSRC pour Dedicated Short Range Communication est celle<br />

déjà déployée pour les barrières <strong>de</strong> péage électroniques.<br />

Mais il existe <strong>de</strong> nombreuses applications potentielles <strong>de</strong> communication VI en<br />

DSRC comme par exemples :<br />

• Télépéage (autoroutes ou parkings).<br />

• Mise à jour <strong>de</strong>s logiciels embarqués dans les « garages télématiques » du futur.<br />

• Mise à jour <strong>de</strong> <strong>la</strong> cartographie dans les mêmes boutiques télématiques.<br />

• Information trafic à bord sous forme <strong>de</strong> PMV Virtuels.<br />

• Transfert <strong>de</strong> contenus multimédias (jeux, musiques, vidéo) dans <strong>de</strong>s pointsrepos<br />

sur les autoroutes.<br />

• Contrôle aux barrières douanières.<br />

• Feux tricolores ou panneaux stop communicants.<br />

• Toute <strong>la</strong> signalisation routière communicante (annonce d’école, passage<br />

piétonnier, limite <strong>de</strong> vitesse…).<br />

<strong>Le</strong>s USA et le Japon ont retenu <strong>de</strong>s ban<strong>de</strong>s <strong>de</strong> fréquence très proches mais non<br />

i<strong>de</strong>ntiques, et les protocoles ne sont pas compatibles. <strong>Le</strong>s conséquences pratiques<br />

sont limitées du fait que les trois régions sont séparées par <strong>de</strong>s océans.<br />

LA COMMUNICATION LOCALE DES VEHICULES ENTRE EUX<br />

La technologie <strong>la</strong> plus utilisée à ce jour dans le domaine <strong>de</strong>s transports est le DSRC<br />

qui se limite en France au télépéage mais peut potentiellement répondre à d’autres<br />

applications.<br />

En <strong>de</strong>hors <strong>de</strong>s transports, <strong>la</strong> technologie <strong>de</strong> communication sans fil <strong>la</strong> plus répandue<br />

est le WIFI avec en particulier les standard 802.11b et 802.11g.<br />

La norme 802.11b est <strong>la</strong> norme <strong>la</strong> plus répandue en base installée actuellement. Elle<br />

propose un débit théorique <strong>de</strong> 11 Mbit/s (6 Mbit/s réels) avec une portée pouvant<br />

aller jusqu’à 300 mètres (en théorie) dans un environnement dégagé. La p<strong>la</strong>ge <strong>de</strong><br />

fréquences utilisée est <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> <strong>de</strong>s 2,4 GHz.<br />

La norme 802.11g est celle qui est <strong>la</strong> plus commercialisée actuellement. Elle offre<br />

un débit plus élevé (54 Mbit/s théoriques, 25 Mbit/s réels) sur <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> <strong>de</strong> fréquence<br />

<strong>de</strong>s 2,4 GHz. La norme 802.11g a une compatibilité ascendante avec <strong>la</strong> norme<br />

802.11b, ce qui signifie que <strong>de</strong>s matériels conformes à <strong>la</strong> norme 802.11g peuvent<br />

fonctionner en 802.11b. Cette aptitu<strong>de</strong> permet aux nouveaux équipements <strong>de</strong>


108 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

proposer le 802.11g tout en restant compatibles avec les réseaux existants qui sont<br />

souvent encore en 802.11b.<br />

Ce sont ces technologies que nous avons utilisées dans nos propres<br />

expérimentations, au Centre <strong>de</strong> Robotique.<br />

Mais suite à <strong>la</strong> décision <strong>de</strong> <strong>la</strong> commission européenne d’allouer <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> <strong>de</strong>s 5.9<br />

GHz pour les applications <strong>de</strong> sécurité routières et pour <strong>la</strong> communication V2V2I2V,<br />

le groupe IEEE 802.11p travaille pour modifier le standard 802.11 afin <strong>de</strong> permettre<br />

<strong>la</strong> communication sans fil entre véhicules. WAVE (pour Wireless Access in<br />

Vehicu<strong>la</strong>r Environment) est aussi l’appel<strong>la</strong>tion usitée pour parler <strong>de</strong> cette nouvelle<br />

norme. <strong>Le</strong>s spécifications complètes du protocole 802.11p sont annoncées pour<br />

novembre 2010. <strong>Le</strong> 802.11p sera donc un WIFI dans <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> <strong>de</strong>s 5.9 GHz avec une<br />

portée <strong>de</strong> l’ordre du kilomètre.<br />

DSRC/WAVE Wi-Fi Cellu<strong>la</strong>r Mobile<br />

WiMAX5<br />

Débit 3-27Mbps 6-54Mbps < 2 Mbps 1-32 Mbps<br />

Latence < 50ms Seconds Seconds ?<br />

Portée < 1km < 100m < 10km < 15km<br />

Vitesse > 100 km/h ? > 100 km/h > 100 km/h<br />

Ban<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />

fréquence<br />

Standard<br />

IEEE<br />

CALM<br />

5.86-5.92GHz<br />

(ITS-RS)<br />

2.4GHz,<br />

5.2GHz (ISM)<br />

800MHz,<br />

1.9GHz<br />

2.5 GHz<br />

802.11p 802.11a N/A 802.16e<br />

Tableau comparatif <strong>de</strong> différents systèmes <strong>de</strong> communication sans fil<br />

(d’après l’UCLA - Université <strong>de</strong> Californie Los Angeles)<br />

L’ISO est l’organisme mondial <strong>de</strong> normalisation formé par l’union <strong>de</strong>s instituts<br />

nationaux <strong>de</strong> normalisation <strong>de</strong> 148 pays.<br />

L’ISO TC204 WG16 travaille à l’é<strong>la</strong>boration du standard CALM (pour Continuous<br />

Air Interface for Long and Medium range). Ce standard sera normalement le sta<strong>de</strong><br />

ultime <strong>de</strong> <strong>la</strong> normalisation <strong>de</strong>s communications pour les Systèmes <strong>de</strong> Transport<br />

Intelligents.<br />

CALM <strong>de</strong>vra permettre l’interopérabilité universelle <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> télématique.<br />

CALM <strong>de</strong>vra définir un accès réseau standardisé capable <strong>de</strong> se connecter <strong>de</strong> manière<br />

continue et transparente aux équipements <strong>de</strong> bord <strong>de</strong> route (RSU). CALM n’est pas<br />

une nouvelle technologie mais plutôt un « esperanto » <strong>de</strong> <strong>la</strong> communication. <strong>Le</strong>s<br />

principales caractéristiques <strong>de</strong> CALM sont :


<strong>Le</strong>s communications dans les systèmes <strong>de</strong> transport intelligents 109<br />

• Taux <strong>de</strong> transfert <strong>de</strong> 54 Mbps avec une portée <strong>de</strong> 1 Km.<br />

• Communication multimodale incluant notamment les réseaux cellu<strong>la</strong>ires, le<br />

DSRC, l’infrarouge et le WAVE.<br />

• Usage <strong>de</strong>s <strong>de</strong>rniers protocoles Internet.<br />

• Différents mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> communication permettant <strong>de</strong>s liaisons à courte, moyenne<br />

et longue distances entre les véhicules et les accotements, les véhicules entre<br />

eux, <strong>de</strong>s équipements fixes ou mobiles éloignés.<br />

La spécification complète <strong>de</strong> CALM implique <strong>de</strong>s modifications dans <strong>de</strong> nombreux<br />

autres domaines, ce qui explique <strong>la</strong> lenteur du processus <strong>de</strong> standardisation.<br />

CALM : standard d’interopérabilité<br />

Pour compléter le survol rapi<strong>de</strong> du domaine <strong>de</strong>s communications dans les systèmes<br />

<strong>de</strong> transport intelligents, il faut mentionner le TPEG. <strong>Le</strong> TPEG pour Transport<br />

Experts Group a été créé en 1997 par l’Union Européenne <strong>de</strong> Radio Télévision, pour<br />

é<strong>la</strong>borer un standard d’échange <strong>de</strong>s informations liées au trafic routier en Europe.<br />

<strong>Le</strong> TPEG est une norme ISO/CEN qui concerne <strong>la</strong> transmission d’informations sur<br />

le trafic et le tourisme. Une caractéristique du TPEG est <strong>la</strong> multiplicité <strong>de</strong>s systèmes<br />

porteurs (DAB, Internet), alors que le RDS-TMC s’appuie sur une sous-porteuse<br />

d’un programme <strong>de</strong> radiodiffusion <strong>de</strong> <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> FM. <strong>Le</strong> TPEG prend en charge<br />

différentes applications, pour tous les mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> transport : messages sur le trafic<br />

routier, arrivées et départs <strong>de</strong>s trains, trams, bus, ferries et avions.<br />

Dans le cadre <strong>de</strong> notre contribution au projet européen COOPERS, nous avons<br />

implémenté <strong>la</strong> norme TPEG pour les démonstrations faites sur les autoroutes<br />

françaises en partenariat avec l’Association Française <strong>de</strong>s Sociétés d’Autoroutes.


CHAPITRE 7<br />

PLAIDOYER POUR UN GRAND PRIX DE FRANCE DES<br />

CYBERCARS<br />

Il y a cent ans, au début du vingtième <strong>siècle</strong>, le moyen <strong>de</strong> transport routier dominant<br />

était encore <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> hippomobile (fiacre, diligence, charrette…). En quelques<br />

décennies, le sort d’une industrie al<strong>la</strong>it basculer au profit du tout automobile.<br />

En mai 1923, Lagache et <strong>Le</strong>onard sur Chenard et Walcker remportaient le premier<br />

Grand Prix d’Endurance « 24 heures » du Mans en parcourant 2209,5 Km soit<br />

92 Km/h.<br />

Cette épreuve mythique al<strong>la</strong>it pendant <strong>de</strong>s décennies contribuer au progrès<br />

technologique <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> automobile.<br />

Pourtant, il est probable que les promoteurs <strong>de</strong> cette compétition étaient à l’époque<br />

perçus comme <strong>de</strong>s aventuriers utopistes.<br />

La Formule 1 (en abrégé <strong>la</strong> F1), née en 1950, est considérée comme <strong>la</strong> catégorie<br />

reine du sport automobile. Elle a pris au fil <strong>de</strong>s ans une dimension mondiale et, avec<br />

les jeux olympiques et <strong>la</strong> coupe du mon<strong>de</strong> <strong>de</strong> football, elle est l'un <strong>de</strong>s événements<br />

sportifs les plus médiatisés.<br />

Ces épreuves, malgré leurs budgets considérables et leurs impacts médiatiques,<br />

apparaissent aujourd’hui comme <strong>de</strong>s aberrations économiques et écologiques et<br />

n’apportent plus rien en termes <strong>de</strong> progrès technologique. Avec <strong>la</strong> crise, les grands<br />

constructeurs automobiles s’en désintéressent les uns après les autres : Honda a<br />

annoncé son désengagement, d’autres y pensent.<br />

<strong>Le</strong> vingtième <strong>siècle</strong> a été celui <strong>de</strong> l’automobile, <strong>de</strong> <strong>la</strong> puissance et <strong>de</strong> <strong>la</strong> vitesse. Il<br />

n’y a plus grand-chose à prouver sur ces critères. <strong>Le</strong> vingt et unième <strong>siècle</strong> sera celui<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> citoyenne et <strong>de</strong> l’intelligence embarquée.<br />

Il paraît pertinent à l’instar <strong>de</strong> nos ancêtres <strong>de</strong> créer un Grand Prix <strong>de</strong> France <strong>de</strong>s<br />

Cyber-<strong>voiture</strong>s. Une telle initiative serait, pour un budget limité et <strong>de</strong>s objectifs<br />

c<strong>la</strong>irs, un formidable catalyseur <strong>de</strong> l’innovation technologique dans les systèmes<br />

embarqués temps réels intelligents.<br />

Nos <strong>de</strong>ux constructeurs nationaux ont montré leurs compétences en dominant au<br />

niveau mondial et sur plusieurs années respectivement <strong>la</strong> Formule 1 et <strong>la</strong><br />

compétition rallye. Unissant leurs compétences à celles <strong>de</strong> <strong>la</strong> recherche française, ils<br />

pourront légitimement prétendre aux premières p<strong>la</strong>ces au niveau mondial. L’avenir<br />

avec ou sans nous se jouera <strong>de</strong> manière irréversible dans cette direction.<br />

La France et l’Europe ont déjà été <strong>de</strong>vancées par l’Amérique avec le DARPA<br />

challenge. Il ne faudrait pas refaire une secon<strong>de</strong> erreur.


112 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Certes, l’urgence première est <strong>la</strong> recherche d’énergies alternatives aux énergies<br />

fossiles nécessairement limitées, mais l’intelligence embarquée est indépendante <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> source d’énergie motrice et <strong>la</strong> symbiose d’une infrastructure et <strong>de</strong> véhicules<br />

intelligents et communicants contribuera à <strong>la</strong> sécurité, à <strong>la</strong> mobilité et à <strong>la</strong> qualité <strong>de</strong><br />

vie <strong>de</strong>s citoyens <strong>de</strong> <strong>de</strong>main.<br />

LE DARPA CHALLENGE<br />

<strong>Le</strong>s USA ont montré leur lea<strong>de</strong>rship et leur vision du futur en organisant les<br />

premières compétitions <strong>de</strong> véhicules autonomes.<br />

<strong>Le</strong> DARPA Grand Challenge est une compétition organisée par <strong>la</strong> DARPA (Defense<br />

Advanced Research Projects Agency), agence américaine en charge <strong>de</strong>s projets en<br />

recherche avancée pour <strong>la</strong> Défense, mettant en jeu <strong>de</strong>s véhicules terrestres sans<br />

pilote et autonomes c'est-à-dire non télé-opérés.<br />

Trois épreuves ont déjà eu lieu.<br />

<strong>Le</strong>s <strong>de</strong>ux premières années en 2004 et 2005 étaient <strong>de</strong>s épreuves en milieu naturel,<br />

du type Paris-Dakar.<br />

<strong>Le</strong>s véhicules <strong>de</strong>vaient parcourir un circuit <strong>de</strong> 150 miles (241,4 Km) dans le désert<br />

<strong>de</strong>s Mojaves en Californie. <strong>Le</strong>s règles étaient particulièrement simples :<br />

• se dép<strong>la</strong>cer <strong>de</strong> manière autonome et parcourir le circuit en moins <strong>de</strong> 10 heures ;<br />

• utiliser les différents capteurs et actionneurs disponibles : GPS, radar, lidar,<br />

centrale inertielle, caméras etc. ;<br />

• ne recevoir aucune comman<strong>de</strong> lors <strong>de</strong> son parcours à l’exception <strong>de</strong> l’arrêt<br />

d’urgence ;<br />

• ne pas gêner <strong>de</strong> manière intentionnelle un autre véhicule <strong>de</strong> <strong>la</strong> compétition.<br />

Quelques heures avant le départ, les concurrents ont reçu un fichier contenant en<br />

format texte <strong>la</strong> liste <strong>de</strong>s points <strong>de</strong> passage séparés par <strong>de</strong>s virgules avec comme<br />

attributs le numéro du point, sa longitu<strong>de</strong>, sa <strong>la</strong>titu<strong>de</strong>, <strong>la</strong> vitesse autorisée et <strong>la</strong><br />

<strong>la</strong>rgeur <strong>de</strong> voie délimitante. <strong>Le</strong> règlement était donc très simple.<br />

<strong>Le</strong> parcours comprenait néanmoins le passage <strong>de</strong> trois tunnels étroits, plus d’une<br />

centaine <strong>de</strong> virages serrés à droite ou à gauche, enfin le franchissement du col <strong>de</strong><br />

Beer Bottle Pass à 1070 mètres d’altitu<strong>de</strong>.<br />

Lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> première édition en 2004, aucun <strong>de</strong>s compétiteurs n’acheva les 150 miles<br />

du parcours, le meilleur s’arrêtant avant le 12 e kilomètre.<br />

L’épreuve fut reconduite en 2005, et cinq <strong>voiture</strong>s robots achevèrent le parcours<br />

dont quatre en moins <strong>de</strong> dix heures.<br />

L’Université <strong>de</strong> Berkeley qui avait été <strong>la</strong> référence sur les systèmes <strong>de</strong> transports<br />

intelligents n’avait pas cru bon <strong>de</strong> participer.<br />

L’Université <strong>de</strong> Stanford fut <strong>la</strong> première en 6H54mn <strong>de</strong>vant Carnegie Mellon<br />

University.


P<strong>la</strong>idoyer pour un Grand Prix <strong>de</strong> France <strong>de</strong>s cybercars 113<br />

<strong>Le</strong> véhicule autonome Stanley <strong>de</strong> Stanford dans le col <strong>de</strong> Beer Bottle Pass.<br />

Une troisième édition eut lieu en 2007 mais avec <strong>de</strong>s règles plus complexes et en<br />

milieu urbain en interaction avec d’autres véhicules. L’épreuve fut rebaptisée Urban<br />

Challenge.<br />

L’épreuve consistait en une course <strong>de</strong> six heures entre véhicules robotisés, organisée<br />

sur les routes suburbaines d’une ancienne base <strong>de</strong> l’U.S. Air Force à Oro Gran<strong>de</strong> en<br />

Californie. <strong>Le</strong>s <strong>voiture</strong>s robots avaient plusieurs missions à accomplir, tout en<br />

respectant les règles du co<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> route et en évitant <strong>de</strong>s obstacles et les collisions<br />

avec les autres véhicules. Outre les robots, une quarantaine <strong>de</strong> véhicules avec<br />

chauffeurs se trouvaient sur le parcours, afin <strong>de</strong> simuler une circu<strong>la</strong>tion.<br />

Six <strong>de</strong>s onze qualifiés à <strong>la</strong> finale ont réussi à franchir <strong>la</strong> ligne d'arrivée, mais seuls<br />

les trois premiers dans les six heures imparties. Lors <strong>de</strong>s diverses manœuvres<br />

imposées aux concurrents, une seule collision s’est produite, sans dégâts toutefois.<br />

<strong>Le</strong>s <strong>de</strong>ux premiers ont été les mêmes qu’en 2005 mais dans l’ordre inverse, Carnegie<br />

Mellon University ayant pris sa revanche. Sa moyenne sur le parcours d’environ<br />

90 Km fut d’un peu plus <strong>de</strong> 22 Km/h.<br />

Sans rentrer dans les détails, il est intéressant <strong>de</strong> lire attentivement quelques points<br />

du règlement pour apprécier le niveau <strong>de</strong> difficultés et aussi pour mesurer ce qui<br />

reste à faire pour atteindre le niveau <strong>de</strong> performance d’une conduite humaine.<br />

On se reporte au règlement <strong>de</strong> <strong>la</strong> compétition publié sur le site officiel du Darpa<br />

challenge :<br />

http://www.darpa.mil/grandchallenge/docs/Urban_Challenge_Rules_102707.pdf


114 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

"Boss", <strong>la</strong> <strong>voiture</strong>-robot <strong>de</strong> C.M.U. vainqueur <strong>de</strong> l’Urban Challenge 2007.<br />

<strong>Le</strong>s <strong>voiture</strong>s robots doivent pouvoir:<br />

• Effectuer une mission définie par une série ordonnée <strong>de</strong> points <strong>de</strong> passage sur<br />

un réseau complexe <strong>de</strong> routes.<br />

• Interpréter les marquages aux sols statiques fournis avec le fichier <strong>de</strong><br />

définition du réseau et conduire en respectant le co<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> route.<br />

• Démontrer une conduite sécurisée lorsque le véhicule en rattrape un autre sur<br />

<strong>la</strong> même voie, en particulier en respectant une distance <strong>de</strong> sécurité.<br />

• Démontrer une surveil<strong>la</strong>nce active et un comportement sécurisant lors<br />

d’opérations, comme le dépassement d’un véhicule à l’arrêt sur <strong>la</strong> voie, <strong>la</strong><br />

sortie d’une p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong> parking, le franchissement d’une intersection, ou toute<br />

situation délicate.<br />

• Circuler en toute sécurité dans <strong>de</strong>s zones où le signal GPS serait absent ou<br />

altéré.<br />

• Changer <strong>de</strong> voie lorsque ce<strong>la</strong> est permis et approprié, par exemple ne pas<br />

doubler les véhicules qui font <strong>la</strong> queue à une intersection.<br />

• Marquer l’arrêt à moins d’un mètre <strong>de</strong> <strong>la</strong> ligne <strong>de</strong> marquage « STOP » aux<br />

intersections et démarrer dans un dé<strong>la</strong>i inférieur à dix secon<strong>de</strong>s lorsque <strong>la</strong> voie<br />

est libre.<br />

• Se comporter correctement dans une queue <strong>de</strong> véhicules, c'est-à-dire respecter


P<strong>la</strong>idoyer pour un Grand Prix <strong>de</strong> France <strong>de</strong>s cybercars 115<br />

<strong>la</strong> distance <strong>de</strong> sécurité avec le véhicule précé<strong>de</strong>nt, avancer et s’arrêter pour<br />

respecter l’avancement <strong>de</strong> <strong>la</strong> queue sans pénaliser les autres véhicules par <strong>de</strong>s<br />

temps d’arrêt excessifs.<br />

• Réaliser un routage dynamique si <strong>la</strong> première route s’avère bloquée ou<br />

infranchissable.<br />

• Circuler sur <strong>de</strong>s espaces ouverts comme <strong>de</strong>s aires <strong>de</strong> stockage ou <strong>de</strong>s grands<br />

parkings, sur lesquels l’objectif à atteindre dans <strong>la</strong> mission est défini par ses<br />

coordonnées GPS, avec <strong>la</strong> présence éventuelle d’obstacles fixes ou mobiles.<br />

• Rentrer et sortir d’une p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong> parking attribuée dans <strong>la</strong> mission par ses<br />

coordonnées.<br />

• S’insérer <strong>de</strong> manière sûre dans le trafic après avoir traversé une intersection et<br />

emprunté <strong>la</strong> route.<br />

• <strong>Le</strong> fichier <strong>de</strong> définition du réseau routier contient les coordonnées GPS <strong>de</strong>s<br />

panneaux STOP et <strong>la</strong> position <strong>de</strong>s lignes <strong>de</strong> marquages STOP au sol.<br />

En revanche les fonctionnalités suivantes ne font pas partie <strong>de</strong>s exigences <strong>de</strong><br />

l’épreuve :<br />

• Reconnaissance <strong>de</strong>s panneaux <strong>de</strong> signalisation verticaux en particulier les<br />

panneaux STOP, les limites <strong>de</strong> vitesse et les feux <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion tricolores.<br />

• Détection et évitement <strong>de</strong>s vulnérables, piétons ou <strong>de</strong>ux roues.<br />

• Capacité à doubler ou à s’insérer dans une file à haute vitesse, <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong>s<br />

véhicules lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> compétition étant limitée à 30 mph.<br />

À partir <strong>de</strong> ces quelques points du règlement, on observe que les organisateurs<br />

privilégient le capteur GPS pour tout ce qui concerne <strong>la</strong> localisation du véhicule luimême<br />

mais aussi les attributs routiers, intersections, feux tricolores, panneaux<br />

STOP, parkings. Implicitement, on fait peu confiance à l’analyse <strong>de</strong><br />

l’environnement par vision artificielle. Pourtant, les <strong>la</strong>boratoires maîtrisent bien<br />

aujourd’hui les algorithmes <strong>de</strong> détection <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalisation routière qu’elle soit<br />

horizontale ou verticale.<br />

Dès lors que <strong>la</strong> vision n’est pas utilisée pour <strong>la</strong> détection <strong>de</strong>s feux tricolores, ce<strong>la</strong><br />

impose une communication infrastructure-véhicule par exemple <strong>de</strong> type DSRC qui<br />

est parfaitement fiable.<br />

Pour le reste, l’arrêt au stop, les dépassements, les insertions, les capteurs privilégiés<br />

sont <strong>de</strong>s capteurs <strong>de</strong> détection volumétrique <strong>de</strong> l’environnement : typiquement <strong>la</strong><br />

télémétrie <strong>la</strong>ser utilisée en mo<strong>de</strong> SLAM (Simultaneous Localisation And Mapping).<br />

Une centrale inertielle ou une bonne localisation à l’estime fusionnant odomètre,<br />

accéléromètre, et gyroscope est indispensable pour circuler dans <strong>de</strong>s espaces où le<br />

signal GPS est absent ou altéré.<br />

Il semble que beaucoup <strong>de</strong> points du règlement n’ayant pas été validés par les<br />

concurrents, l’épreuve finale était plus simple qu’on ne pouvait le supposer.


116 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

LE GCDC GRAND COOPERATIVE DRIVING CHALLENGE<br />

<strong>Le</strong> TNO est l’institut national hol<strong>la</strong>ndais <strong>de</strong> recherche technique. Cet important<br />

établissement <strong>de</strong> recherche conduit <strong>de</strong>puis <strong>de</strong> nombreuses années <strong>de</strong>s travaux sur les<br />

systèmes <strong>de</strong> transports intelligents. Il a pris l’initiative d’organiser une compétition<br />

<strong>de</strong>s véhicules intelligents appelé le Grand Cooperative Driving Challenge (GCDC).<br />

L’événement a été annoncé lors d’un séminaire international qui s’est tenu à<br />

Eindhoven le 14 mai 2009. <strong>Le</strong> règlement définitif sera publié en décembre 2009, les<br />

inscriptions et les qualifications au printemps 2010 et l’épreuve aura lieu au<br />

printemps 2011. <strong>Le</strong> site officiel du GCDC est : http://www.gcdc.net/<br />

Toutefois, le GCDC n’est pas une épreuve mettant en œuvre <strong>de</strong>s véhicules<br />

autonomes, le contrôle <strong>la</strong>téral du véhicule restant assuré par un conducteur humain<br />

alors que le contrôle longitudinal est automatisé et surtout, coopératif.<br />

<strong>Le</strong> GCDC veut surtout mettre en exergue les apports potentiels <strong>de</strong>s communications<br />

infrastructure-véhicule et véhicule-véhicule à <strong>la</strong> sécurité et à <strong>la</strong> mobilité.<br />

Bien que les règles ne soient pas définitivement stabilisées, voici quatre scénarii<br />

envisagés :<br />

Scénario 1 : Coopération infrastructure-véhicule dans <strong>de</strong>s situations <strong>de</strong> nonvisibilité.<br />

Des obstacles virtuels, définis par leurs coordonnées GPS, sont p<strong>la</strong>cés sur<br />

l’infrastructure, ils sont visibles sur écran par le jury et le public, mais invisibles au<br />

conducteur. <strong>Le</strong> véhicule est informé par une communication I2V <strong>de</strong> <strong>la</strong> nature et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

position GPS <strong>de</strong>s obstacles. Il doit négocier leur évitement et se frayer une<br />

trajectoire entre ces objets invisibles.


P<strong>la</strong>idoyer pour un Grand Prix <strong>de</strong> France <strong>de</strong>s cybercars 117<br />

Scénario 2 : Formation d’un peloton <strong>de</strong> véhicules (p<strong>la</strong>tooning) et réactions<br />

au comportement du véhicule lea<strong>de</strong>r.<br />

<strong>Le</strong> véhicule noir <strong>de</strong> tête appartient à<br />

l’organisation. <strong>Le</strong>s véhicules bleu<br />

c<strong>la</strong>ir et bleu foncé sont <strong>de</strong>s<br />

concurrents. <strong>Le</strong> bleu c<strong>la</strong>ir émet par<br />

communication V2V une requête<br />

d’insertion. <strong>Le</strong> bleu foncé ralentit<br />

pour créer un trou d’insertion, le bleu<br />

c<strong>la</strong>ir se rabat et le peloton se stabilise.<br />

<strong>Le</strong> véhicule lea<strong>de</strong>r accélère puis<br />

freine et on analyse le maintien <strong>de</strong>s<br />

distances au sein du peloton.<br />

Scénario 3 : Gestion coopérative <strong>de</strong>s intersections.<br />

Quatre véhicules communicants circulent en peloton. <strong>Le</strong> véhicule rouge <strong>de</strong> tête doit<br />

passer en queue. Pour ce<strong>la</strong>, il <strong>de</strong>vra faire <strong>de</strong>ux 8 pendant que les autres n’en font<br />

qu’un. En utilisant les communications V2V, il <strong>de</strong>vra adapter sa vitesse pour ne pas<br />

perturber les trois autres à l’intersection.


118 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Scénario 4 : Intérêt du p<strong>la</strong>tooning coopératif au passage <strong>de</strong>s feux .<br />

Plusieurs véhicules communicants qui atten<strong>de</strong>nt au feu rouge accélèrent<br />

simultanément lors du passage au vert d’un feu pour augmenter le débit.<br />

Deux convois <strong>de</strong> six<br />

véhicules atten<strong>de</strong>nt à un<br />

feu rouge. Celui <strong>de</strong><br />

gauche est coopératif<br />

(V2V), l’autre non.<br />

Lors du passage au vert,<br />

les véhicules coopératifs<br />

démarrent ensemble et<br />

traversent groupés, les<br />

autres non<br />

Lorsque le feu commute<br />

au rouge, plusieurs<br />

véhicules non coopératifs<br />

n’ont pu passer.<br />

<strong>Le</strong>s scénarii imaginés par TNO sont très intéressants. <strong>Le</strong> centre a choisi<br />

délibérément <strong>de</strong> mettre l’accent sur les systèmes coopératifs, très prometteurs.<br />

Toutefois, les organisateurs vont se heurter à plusieurs difficultés. Peu <strong>de</strong><br />

concurrents sont en mesure <strong>de</strong> venir avec plusieurs véhicules pour démontrer le<br />

p<strong>la</strong>tooning coopératif. TNO qui est l’organisateur ne participera pas en qualité <strong>de</strong><br />

concurrent mais fournira les moyens techniques pour noter les compétiteurs. Or, le<br />

barème <strong>de</strong> notation n’apparaît difficile à établir.<br />

FUTURE CHALLENGE - CHINE<br />

La Chine a organisé <strong>de</strong> manière discrète mais efficace sa première compétition,<br />

baptisée FC’09 pour Challenge du Futur 2009 dans <strong>la</strong> ville <strong>de</strong> X’ian les 4 et 5 juin<br />

2009.<br />

<strong>Le</strong> challenge était composé <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux parties, une partie A un peu simi<strong>la</strong>ire à l’Urban<br />

Challenge et une partie B en environnement rural, un peu comparable au Grand<br />

Darpa Challenge 2005.<br />

La partie A elle-même était divisée en trois catégories <strong>de</strong> tests :


P<strong>la</strong>idoyer pour un Grand Prix <strong>de</strong> France <strong>de</strong>s cybercars 119<br />

• Aptitu<strong>de</strong> aux fonctions <strong>de</strong> base <strong>de</strong> <strong>la</strong> conduite autonome, contrôle <strong>la</strong>téral,<br />

contrôle longitudinal sur une route libre (20% <strong>de</strong>s points).<br />

• Aptitu<strong>de</strong> à lire <strong>la</strong> signalisation routière (panneaux STOP, vitesse limitée, feux<br />

<strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion etc.) et à respecter le co<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> route (50% <strong>de</strong>s points).<br />

• Réalisation du parking automatique sur un emp<strong>la</strong>cement assigné par ses<br />

coordonnées.<br />

À <strong>la</strong> différence du GCCD qui innove avec <strong>la</strong> conduite coopérative, le Challenge du<br />

Futur s’inspire <strong>la</strong>rgement du Darpa challenge, auquel il emprunte <strong>la</strong> représentation<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> géométrie et <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalétique routière par un fichier <strong>de</strong> définition du réseau<br />

routier. Pour une <strong>la</strong>rge part, le véhicule se dép<strong>la</strong>ce donc en aveugle sur une carte<br />

numérique <strong>de</strong> <strong>la</strong> géométrie et <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalisation. Tout rési<strong>de</strong> alors dans <strong>la</strong> qualité <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> cartographie numérique, dans <strong>la</strong> précision <strong>de</strong> <strong>la</strong> localisation et <strong>de</strong> <strong>la</strong> mise en<br />

correspondance réel - virtuel.<br />

Toutefois, le Challenge du Futur a introduit <strong>de</strong>s règles <strong>de</strong> notation simples mettant<br />

du « piquant » à l’épreuve et créant une ému<strong>la</strong>tion entre les participants. Par<br />

exemple :<br />

• Sortie <strong>de</strong> <strong>la</strong> voie <strong>de</strong> roulement : moins 10 points.<br />

• Respect d’un arrêt stop avec arrêt à moins d’un mètre du marquage (plus dix<br />

points), roues avant sur <strong>la</strong> ligne stop (moins 5 points), roues arrières dépassant<br />

le marquage (zéro point).<br />

• Détection et reconnaissance d’un feu <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion. En fait, le feu est<br />

automatiquement rouge à l’arrivée du véhicule autonome qui doit marquer<br />

l’arrêt. <strong>Le</strong> feu commute au vert au bout d’un temps inconnu et on mesure le<br />

temps <strong>de</strong> réaction du véhicule à démarrer.<br />

Véhicule <strong>de</strong> Hunan University (c<strong>la</strong>ssée 1 ère ) et <strong>de</strong> X’ian Jiao Tong University (3 e )


120 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

ET LA FRANCE ET L’EUROPE DANS TOUT CELA ?<br />

Il n’y a pas besoin d’être Jules Verne pour prédire que le 21 e <strong>siècle</strong> et même, plus<br />

simplement, les vingt prochaines années vont voir se multiplier les épreuves <strong>de</strong> ce<br />

genre.<br />

Il y a moins d’un <strong>siècle</strong>, au moment où le transport hippomobile a cédé <strong>la</strong> p<strong>la</strong>ce en<br />

moins <strong>de</strong> trente ans à l’automobile, <strong>la</strong> France avait été capable <strong>de</strong> se projeter dans<br />

l’avenir. Sans abandonner les hippodromes et les courses <strong>de</strong> chevaux pour le p<strong>la</strong>isir,<br />

<strong>la</strong> France avait su se positionner <strong>de</strong> <strong>la</strong> meilleure façon en <strong>la</strong>nçant les 24 heures du<br />

Mans et <strong>de</strong> nombreux autres rallyes.<br />

Rien <strong>de</strong> tel aujourd’hui, en pleine crise économique et financière : le Conseil<br />

Général <strong>de</strong>s Yvelines a voté à l’unanimité le principe <strong>de</strong> <strong>la</strong> construction d’un circuit<br />

<strong>de</strong> Formule 1 pour 380 millions d’euros sur un terrain d’une centaine d’hectares près<br />

<strong>de</strong>s Mureaux. Cet investissement, qui a pour objectif <strong>de</strong> maintenir un Grand Prix <strong>de</strong><br />

Formule 1 en France, servirait moins <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux heures par an.<br />

<strong>Le</strong> projet <strong>de</strong> circuit <strong>de</strong> F1 près <strong>de</strong>s Mureaux, 78.<br />

Il faut rapprocher les 380 millions <strong>de</strong> coût estimé, <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux millions <strong>de</strong> dol<strong>la</strong>rs<br />

attribués aux vainqueurs du Darpa challenge.<br />

<strong>Le</strong> vingt et unième <strong>siècle</strong> sera celui <strong>de</strong> l’intelligence embarquée, du véhicule<br />

écologique et économique.<br />

<strong>Le</strong>s scientifiques et les chercheurs du domaine le savent, mais leur voix n’est pas<br />

entendue.<br />

<strong>Le</strong> problème n’est même pas d’ordre financier. Trouver quelques millions d’euros<br />

au niveau <strong>de</strong> <strong>la</strong> France est possible et encore plus facile au niveau européen.<br />

De très nombreux projets <strong>de</strong> recherche financés au niveau national ou européen<br />

dépassent ces budgets - et beaucoup aboutissent à <strong>de</strong>s résultats mo<strong>de</strong>stes ou nuls,<br />

parce que c’est ainsi en recherche.<br />

<strong>Le</strong> problème est que l’organisation d’une compétition <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s robots ne rentre<br />

pas dans les appels d’offre <strong>de</strong> l’Agence Nationale <strong>de</strong> <strong>la</strong> Recherche (ANR) ou dans le<br />

Programme Cadre <strong>de</strong> Recherche et Développement (PCRD) <strong>de</strong> l’Europe.


P<strong>la</strong>idoyer pour un Grand Prix <strong>de</strong> France <strong>de</strong>s cybercars 121<br />

Toutefois, l’idée a été présentée par C<strong>la</strong>u<strong>de</strong> Laurgeau en avril 2009 à Ostrava, lors<br />

<strong>de</strong> son audition <strong>de</strong>vant <strong>la</strong> commission du Conseil Economique et Social <strong>de</strong> l’Europe<br />

(CESE), chargée <strong>de</strong> se prononcer sur <strong>la</strong> proposition <strong>de</strong> Directive du Parlement et du<br />

Conseil <strong>de</strong> l’Europe, sur le déploiement <strong>de</strong>s ITS (887 final -2008/0263(COD)). La<br />

suggestion a été retenue et exprimée <strong>de</strong> manière c<strong>la</strong>ire au paragraphe 4.9 <strong>de</strong><br />

l’Opinion du CESE sur le déploiement <strong>de</strong>s ITS (CESE 872/09) : « Promotion du<br />

développement <strong>de</strong>s véhicules intelligents au travers <strong>de</strong> l’organisation <strong>de</strong> compétition<br />

entre les meilleurs <strong>de</strong>s véhicules intelligents en Europe ».<br />

La solution ne peut venir que <strong>de</strong> l’engagement fort d’un politique <strong>de</strong> haut niveau ou<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> c<strong>la</strong>irvoyance d’un mécène.<br />

Espérons que l’un d’eux lira ces lignes et sera convaincu.


CONCLUSION<br />

LES DEBUTS DIFFICILES DE L’AUTOMOBILE<br />

(Extrait <strong>de</strong> http://fr.wikipedia.org/wiki/Locomotive_Act).<br />

En Gran<strong>de</strong>-Bretagne, dans les années 1860, les machines automobiles à vapeur<br />

commençaient à être <strong>de</strong> plus en plus utilisées pour le transport et l'agriculture. De<br />

ce fait, elles menaçaient <strong>la</strong> sécurité du public. On pensait que ces engins al<strong>la</strong>ient<br />

provoquer <strong>de</strong>s acci<strong>de</strong>nts mortels, effrayer les chevaux, bloquer les voies étroites et<br />

perturber <strong>la</strong> tranquillité nocturne. <strong>Le</strong> coût <strong>de</strong> l'entretien <strong>de</strong>s routes était aussi un<br />

argument pour taxer ce nouveau type <strong>de</strong> véhicule pouvant atteindre une <strong>la</strong>rgeur <strong>de</strong><br />

9 pieds et un poids <strong>de</strong> 14 tonnes, car on pensait que propulsés à <strong>la</strong> « gran<strong>de</strong><br />

vitesse » <strong>de</strong> 10 miles par heure (16 Km/h), ils al<strong>la</strong>ient dégra<strong>de</strong>r <strong>la</strong> route.<br />

Cependant, il fut démontré que <strong>la</strong> <strong>la</strong>rgeur <strong>de</strong>s roues et l'absence d'impact <strong>de</strong>s sabots<br />

<strong>de</strong>s chevaux causaient moins <strong>de</strong> dommages aux routes que les calèches.<br />

Il fallut une quarantaine d’années et plusieurs lois pour débloquer l’industrie<br />

automobile.<br />

La loi Locomotives on Highways Act 1861 limite le poids <strong>de</strong>s véhicules à 12<br />

tonnes, impose une limite <strong>de</strong> vitesse <strong>de</strong> 10 mph (16 Km/h) et <strong>de</strong> 5 mph (8 Km/h)<br />

dans les villes.<br />

La loi Locomotive Act 1865 (Red F<strong>la</strong>g Act) limite <strong>la</strong> vitesse à 4 mph (6 Km/h) sur<br />

les routes et 2 mph (3 Km/h) dans les villes et stipule que les véhicules<br />

autopropulsés doivent être conduits par un équipage <strong>de</strong> trois personnes : un<br />

conducteur, un chauffeur et un homme à pied muni d'un drapeau rouge, marchant à<br />

60 yards (55 m) <strong>de</strong>vant chaque véhicule. L'homme avec un drapeau rouge ou une<br />

<strong>la</strong>nterne impose <strong>la</strong> vitesse et doit avertir les cavaliers et les véhicules hippomobiles<br />

<strong>de</strong> l'approche d'une machine automotrice.<br />

La loi Highways and Locomotives (Amendment) Act 1878 supprime l’obligation<br />

du drapeau rouge, réduit <strong>la</strong> distance entre le piéton et le véhicule à 20 yards (18<br />

m), mais oblige les véhicules à s'arrêter quand un cheval est en vue.<br />

En 1895, certains conducteurs <strong>de</strong>s premiers véhicules à vapeur légers pensèrent<br />

pouvoir être assimilés à <strong>de</strong>s chariots sans chevaux et donc dispensés d'être<br />

précédés d'un piéton. <strong>Le</strong> cas fut traité par une cour <strong>de</strong> justice qui les déc<strong>la</strong>ra<br />

« locomotives routières » car ils pouvaient tracter une remorque. Cependant, le<br />

contrevenant ne fut condamné qu'à une amen<strong>de</strong> <strong>de</strong> 1 shilling. La réaction à cet<br />

événement fut un appel pour l'abrogation <strong>de</strong> <strong>la</strong> loi.<br />

Sous <strong>la</strong> pression <strong>de</strong>s passionnés <strong>de</strong> l'automobile, dont le fabricant <strong>de</strong> Coventry<br />

Harry J. Lawson, le gouvernement introduisit le Locomotives on Highways Act<br />

1896, connu sous le nom <strong>de</strong> <strong>la</strong> loi Emancipation Act, qui définit une nouvelle<br />

catégorie <strong>de</strong> véhicules légers <strong>de</strong> moins <strong>de</strong> 3 tonnes à vi<strong>de</strong>. Ces véhicules furent<br />

exemptés <strong>de</strong> <strong>la</strong> règle <strong>de</strong>s trois membres d'équipage, et autorisés à rouler à 14 mph<br />

(22 Km/h).


124 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

L'assouplissement <strong>de</strong>s restrictions d'utilisation ouvrit <strong>la</strong> voie au développement <strong>de</strong><br />

l'industrie automobile britannique.<br />

Près d'un <strong>siècle</strong> et <strong>de</strong>mi plus tard, le journaliste automobile et auteur L.J.K.<br />

Setright émit l'hypothèse que les lois furent mises en p<strong>la</strong>ce pour empêcher le<br />

développement automobile dans le Royaume-Uni, en raison <strong>de</strong>s intérêts financiers<br />

que certains membres du gouvernement et d'autres personnalités avaient dans le<br />

développement <strong>de</strong> l'industrie ferroviaire.<br />

En France, en 1882, Clemenceau voyant passer sur les Champs-Élysées les<br />

premières <strong>voiture</strong>s automobiles aurait dit : « Dangereuses, puantes, inconfortables,<br />

ridicules, assurément vouées à l’oubli rapi<strong>de</strong> ». Non seulement le grand homme se<br />

trompait, mais par <strong>la</strong> suite, il al<strong>la</strong>it avec son ami C<strong>la</strong>u<strong>de</strong> Monet, se passionner pour<br />

l’automobile et <strong>la</strong> vitesse.<br />

Plus récemment, qui peut prétendre avoir prévu <strong>la</strong> chute du mur <strong>de</strong> Berlin ? Qui<br />

avait prévu l’explosion <strong>de</strong> <strong>la</strong> bulle Internet dans les années 2000 ? Qui avait prévu<br />

l’énorme crise financière <strong>de</strong> 2008 ?<br />

Pourtant ces événements paraissent p<strong>la</strong>usibles et même prédictibles a posteriori.<br />

Ce petit retour sur l’histoire, qui nous fait sourire aujourd’hui, doit aussi nous<br />

interpeller.<br />

Il montre qu’il n’est pas facile <strong>de</strong> se projeter dans le futur. Pendant toute <strong>la</strong> première<br />

moitié du <strong>siècle</strong> <strong>de</strong>rnier, on continua à trouver <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s hippomobiles dans toute<br />

<strong>la</strong> France et même à Paris. Toutes les industries <strong>de</strong> l’époque re<strong>la</strong>tives au transport<br />

terrestre à base <strong>de</strong> véhicules tractés par <strong>la</strong> force animale se trouvèrent en crise et en<br />

quelques dizaines d’années, l’automobile s’imposa - une page était tournée.<br />

En ce début <strong>de</strong> vingt et unième <strong>siècle</strong>, les constructeurs automobiles sont inquiets à<br />

juste titre. Seraient-ils dans <strong>la</strong> même posture que les fabricants <strong>de</strong> diligence un <strong>siècle</strong><br />

plus tôt ? <strong>Le</strong> gouvernement a réuni en janvier 2009 ce qu’on a appelé les « états<br />

généraux <strong>de</strong> l’automobile ». <strong>Le</strong> fait d’utiliser cette expression sous-entend que nous<br />

vivons ou allons vivre une révolution. Dans <strong>la</strong> tourmente <strong>de</strong> <strong>la</strong> crise financière<br />

mondiale, les gouvernements <strong>de</strong>s pays industrialisés sont intervenus pour sauver le<br />

système bancaire et l’industrie automobile. Cette <strong>de</strong>rnière est <strong>de</strong>puis <strong>de</strong>s décennies<br />

un puissant moteur <strong>de</strong> l’économie en France et en Europe, employant <strong>de</strong>s millions<br />

<strong>de</strong> sa<strong>la</strong>riés. Toutefois, elle est appelée à se remettre en cause, à se réformer, à choisir<br />

<strong>de</strong>s solutions d’avenir et non à attendre une sortie <strong>de</strong> crise en espérant repartir<br />

comme avant.<br />

Que pouvons-nous attendre du futur proche ? Que va-t-il se passer au cours <strong>de</strong>s<br />

prochaines décennies ?<br />

LA CONDUITE AUTOMATISEE POUR LES NULS EN QUATRE LEÇONS<br />

Lorsque les hommes sont passés en quelques décennies <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> hippomobile à<br />

<strong>la</strong> <strong>voiture</strong> automobile, <strong>la</strong> principale innovation a été le remp<strong>la</strong>cement <strong>de</strong> l’énergie<br />

animale par une énergie mécanique pour mouvoir une <strong>voiture</strong>.


Conclusion 125<br />

À l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong>s gui<strong>de</strong>s, le cocher pouvait diriger le cheval à hue (droite) ou à dia<br />

(gauche), en exerçant une traction sur le mors que <strong>la</strong> bri<strong>de</strong> maintenait dans <strong>la</strong><br />

mâchoire du cheval. L’interface homme-animal était bimodale, à <strong>la</strong> fois sonore et un<br />

couple.<br />

Pour obtenir le même résultat avec une <strong>voiture</strong> motorisée, le moteur étant totalement<br />

sourd, l’interface sonore a été éliminée et, après quelques tâtonnements, les hommes<br />

ont proposé un vo<strong>la</strong>nt pour communiquer via une crémaillère, un couple aux <strong>de</strong>ux<br />

roues directrices. On avait résolu le problème du contrôle <strong>la</strong>téral.<br />

Contrôle <strong>la</strong>téral<br />

<strong>Le</strong> contrôle <strong>la</strong>téral est un contrôle en position qui, par suite <strong>de</strong> rotations successives,<br />

maintient <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> sur sa voie <strong>de</strong> roulement. <strong>Le</strong> fait que <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> hippomobile ou<br />

automobile ne puisse se trans<strong>la</strong>ter par rapport à sa trajectoire que grâce aux rotations<br />

traduit <strong>la</strong> non-holonomie du véhicule.<br />

Contrôle longitudinal<br />

Pour accélérer, le cocher disposait d’un fouet pour communiquer avec le cheval et<br />

pour ralentir, il pouvait le retenir en tirant simultanément sur les gui<strong>de</strong>s ou bien<br />

freiner les roues dans les <strong>de</strong>scentes pour alléger les efforts du cheval. Ces <strong>de</strong>ux<br />

actionneurs ont été remp<strong>la</strong>cés respectivement par l’accélérateur et le frein. Ils<br />

permettent <strong>de</strong> contrôler <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong> dép<strong>la</strong>cement du véhicule sur sa voie. Observons


126 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

qu’il y a bien <strong>de</strong>ux actionneurs - autrement dit qu’il y a dissymétrie autour du point<br />

d’équilibre selon que l’on accélère ou qu’on décélère.<br />

Finalement, on est bien passé <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> hippomobile à l’automobile, le cocher a<br />

changé <strong>de</strong> nom, il s’est appelé conducteur, mais il est resté présent. La <strong>voiture</strong> était<br />

<strong>de</strong>venue automobile en acquérant son autonomie énergétique, mais aujourd’hui, elle<br />

n’a toujours pas son autonomie décisionnelle et voi<strong>la</strong> pourquoi nous ne l’appelons<br />

pas encore « robot mobile ». Mais ce<strong>la</strong> ne saurait tar<strong>de</strong>r.<br />

Commençons par <strong>la</strong>isser le conducteur dans <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> et voyons en quelques leçons<br />

comment nous pouvons l’assister et progressivement le remp<strong>la</strong>cer.<br />

<strong>Le</strong>çon 1 : La p<strong>la</strong>nification. Se dép<strong>la</strong>cer avec un véhicule, c’est d’abord répondre à<br />

<strong>de</strong>s questions simples : où suis-je ? Où vais-je ? Quelle route vais-je suivre ?<br />

La localisation satellitaire et le routage cartographique répon<strong>de</strong>nt à ces questions<br />

simples.<br />

<strong>Le</strong>çon 2 : <strong>Le</strong> contrôle longitudinal. Conduire une <strong>voiture</strong>, c’est lui communiquer<br />

une vitesse adéquate qui tienne compte <strong>de</strong> <strong>la</strong> géométrie <strong>de</strong> <strong>la</strong> route et <strong>de</strong> l’état du<br />

trafic. Dans cette leçon N°2, le conducteur est bien présent, mais il ne contrôle que<br />

le vo<strong>la</strong>nt. Par ailleurs, le trafic est nul et <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> est d’abord seule sur <strong>la</strong> route.<br />

Imaginons tout d’abord une route sans virage et sans montée ou <strong>de</strong>scente. <strong>Le</strong><br />

régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse c<strong>la</strong>ssique utilisé à <strong>de</strong>s millions d’exemp<strong>la</strong>ires dans le mon<strong>de</strong><br />

répond sans difficulté à ce problème. Si maintenant <strong>la</strong> route présente <strong>de</strong>s montées,<br />

<strong>de</strong>s <strong>de</strong>scentes, <strong>de</strong>s virages, <strong>de</strong>s rétrécissements, ou <strong>de</strong>s intersections avec d’autres<br />

routes, <strong>de</strong>ux améliorations doivent être apportées au régu<strong>la</strong>teur. Tout d’abord, le<br />

régu<strong>la</strong>teur ne doit plus se limiter au seul frein moteur pour ralentir, mais doit être<br />

capable d’actionner les freins pour abaisser rapi<strong>de</strong>ment <strong>la</strong> vitesse dans l’hypothèse<br />

d’une forte déclivité. Par ailleurs, <strong>la</strong> consigne <strong>de</strong> vitesse ne peut rester constante à<br />

90Kmh par exemple. En effet, celle-ci doit être abaissée dans les virages pour<br />

prendre en compte les accélérations <strong>la</strong>térales. Ceci est parfaitement possible en<br />

utilisant un régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse dynamique alimenté par le signal <strong>de</strong> géolocalisation<br />

et une cartographie enrichie. On constate que le régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse dynamique qui<br />

n’est pas proposé par les constructeurs est l’un <strong>de</strong>s ADAS le plus naturel et le plus<br />

utile. Il est vrai que sa diffusion rendrait obsolètes les innombrables radars <strong>de</strong><br />

répression p<strong>la</strong>cés sur nos routes.<br />

À ce sta<strong>de</strong>, nous pouvons même gérer <strong>la</strong> présence d’autres véhicules sur <strong>la</strong> chaussée<br />

grâce au régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse adaptatif qui choisira <strong>la</strong> bonne distance <strong>de</strong> sécurité par<br />

rapport au véhicule précé<strong>de</strong>nt. Notre conducteur humain peut dès lors effectuer <strong>de</strong><br />

longues distances en se servant uniquement du vo<strong>la</strong>nt pour assurer le contrôle<br />

<strong>la</strong>téral.<br />

<strong>Le</strong>çon 3 : <strong>Le</strong> contrôle <strong>la</strong>téral. Notre conducteur reste présent dans le véhicule, mais<br />

nous modifions sa tâche. Il peut freiner et accélérer pour assurer le contrôle<br />

longitudinal, mais il ne touche plus au vo<strong>la</strong>nt. Nous savons qu’il existe plusieurs<br />

solutions techniques pour assurer le contrôle <strong>la</strong>téral d’un véhicule et que certaines<br />

sont déjà commercialisées sous les appel<strong>la</strong>tions <strong>de</strong> « Lane Keeping » ou « Lane<br />

Departure Warning ».


Conclusion 127<br />

<strong>Le</strong>çon 4 : La conduite automatique supervisée. Si l’on active simultanément les<br />

trois fonctions <strong>de</strong> p<strong>la</strong>nification, <strong>de</strong> contrôle longitudinal et <strong>de</strong> contrôle <strong>la</strong>téral, le<br />

véhicule est totalement pris en charge du point <strong>de</strong> départ au point d’arrivée et <strong>la</strong><br />

tâche du conducteur est limitée à <strong>la</strong> supervision.<br />

Alors bien sûr « tout n’est pas résolu » diront les esprits chagrins. Nous avons passé<br />

sous silence les manœuvres <strong>de</strong> dépassement, les encombrements, les traversées<br />

d’intersections, les contournements <strong>de</strong> ronds-points, les feux <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tion, les<br />

stops, les piétons, les <strong>de</strong>ux roues. Mais nous avons isolé <strong>de</strong> vastes champs potentiels<br />

<strong>de</strong> déploiement <strong>de</strong> <strong>la</strong> conduite automatisée supervisée. <strong>Le</strong>s technologies présentées<br />

n’ont rien d’utopique, elles existent et sont même commercialisées séparément. La<br />

conduite automatique supervisée telle qu’elle est définie à <strong>la</strong> fin <strong>de</strong> notre quatrième<br />

leçon est parfaitement compatible avec <strong>la</strong> loi. <strong>Le</strong> conducteur s’est offert un robotchauffeur,<br />

mais reste toujours responsable <strong>de</strong> son véhicule. Il peut reprendre à tout<br />

moment le contrôle <strong>de</strong> <strong>la</strong> conduite. <strong>Le</strong> robot respectueux lui <strong>la</strong>isse <strong>la</strong> priorité.<br />

Pour ce qui est <strong>de</strong>s nombreux points durs énumérés en amont, nous avons déjà <strong>de</strong>s<br />

solutions à <strong>la</strong> plupart d’entre eux. La conduite coopérative avec échange<br />

d’informations entre l’infrastructure et les véhicules ou bien entre les véhicules euxmêmes<br />

offre <strong>de</strong>s solutions à <strong>de</strong> nombreux problèmes. <strong>Le</strong>s véhicules peuvent<br />

respecter parfaitement les arrêts aux feux rouges ou aux panneaux stop ou ralentir en<br />

zone piétonne en recevant <strong>de</strong>s messages <strong>de</strong> l’infrastructure. <strong>Le</strong>s manœuvres <strong>de</strong><br />

dépassement ont déjà trouvé <strong>de</strong>s solutions dans les <strong>la</strong>boratoires <strong>de</strong> recherche même<br />

si ce<strong>la</strong> reste délicat. La perception et l’analyse <strong>de</strong> l’environnement proche du<br />

véhicule avec i<strong>de</strong>ntification et localisation <strong>de</strong>s obstacles fixes ou mobiles sont les<br />

problèmes les plus difficiles à résoudre. Remonter en conduite automatique l’avenue<br />

<strong>de</strong>s Champs-Élysées, contourner l’Arc <strong>de</strong> Triomphe et re<strong>de</strong>scendre les Champs à<br />

une heure <strong>de</strong> pointe constitue un beau challenge. Invraisemb<strong>la</strong>ble il y a dix ans, il ne<br />

paraît plus inaccessible.<br />

On peut dès lors se poser quelques questions légitimes : pourquoi certains sont-ils<br />

incrédules ou réticents ? Pourquoi aucun constructeur ne propose encore un véhicule<br />

avec conduite automatique supervisée ?<br />

Certains sceptiques disent, un peu comme Clemenceau, que ce<strong>la</strong> est ridicule, que ce<br />

n’est pas intéressant et que <strong>la</strong> conduite d’une <strong>voiture</strong> c<strong>la</strong>ssique procure un réel<br />

p<strong>la</strong>isir. <strong>Le</strong> p<strong>la</strong>isir est réel et peut toujours l’être quand on roule à basse vitesse en<br />

zone rurale en appréciant les paysages, mais qui prend du p<strong>la</strong>isir à rouler à 5KmH<br />

dans les embouteil<strong>la</strong>ges ou à 130KmH sur autoroute pendant <strong>de</strong>s heures ?<br />

Quant à <strong>la</strong> question : pourquoi aucun constructeur ne propose un véhicule avec<br />

conduite automatique supervisée , on peut répondre que ce<strong>la</strong> ne <strong>de</strong>vrait pas tar<strong>de</strong>r.<br />

Tous les composants sont déjà commercialisés séparément. La question est plutôt :<br />

qui sera le premier ? On aimerait que ce<strong>la</strong> soit un constructeur français mais le passé<br />

nous a plutôt habitué à voir les innovations <strong>de</strong> ce type apparaître chez les véhicules<br />

haut <strong>de</strong> gamme allemands ou japonais.


128 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

REGARDS SUR LE FUTUR<br />

L’exercice <strong>de</strong> prédiction est toujours à haut risque. Il sera facile pour ceux qui liront<br />

ces pages dans quelques dizaines d’années <strong>de</strong> voir que nous nous sommes trompés,<br />

tout comme les débuts difficiles <strong>de</strong> l’automobile en Gran<strong>de</strong>-Bretagne nous font<br />

sourire aujourd’hui. Mais qui avait prévu Internet ou le téléphone mobile il y a trente<br />

ans ? Alors, <strong>la</strong>nçons-nous à l’eau dans <strong>la</strong> prospective.<br />

Commençons par <strong>de</strong>s prédictions hautement probables.<br />

La congestion <strong>de</strong>s gran<strong>de</strong>s métropoles est telle que plusieurs ont déjà pris <strong>de</strong>s<br />

initiatives pour limiter les dép<strong>la</strong>cements vers les centres villes. Prenons l’exemple <strong>de</strong><br />

Stockholm qui, <strong>de</strong>puis six ans, a positionné 18 barrières sur les accès au centre <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

ville. Ces barrières <strong>de</strong> péage constituent <strong>la</strong> version mo<strong>de</strong>rne <strong>de</strong> l’octroi en usage<br />

dans les <strong>siècle</strong>s passés. Chaque barrière est équipée <strong>de</strong> caméras <strong>de</strong> lecture <strong>de</strong>s<br />

p<strong>la</strong>ques d’immatricu<strong>la</strong>tion. Chaque entrée ou sortie <strong>de</strong> <strong>la</strong> ville est détectée et<br />

facturée selon un barème qui dépend <strong>de</strong> l’heure (variant <strong>de</strong> 1 à 2 euros avec un<br />

maximum <strong>de</strong> six euros par jour), les passages aux heures <strong>de</strong> nuit étant gratuits. <strong>Le</strong><br />

paiement sur p<strong>la</strong>ce n’est pas possible et <strong>la</strong> facturation automatisée est adressée<br />

mensuellement.<br />

<strong>Le</strong>s villes <strong>de</strong> Singapour et Londres utilisent également <strong>de</strong>s solutions comparables. Il<br />

paraît hautement probable que Paris et d’autres gran<strong>de</strong>s villes françaises adopteront<br />

rapi<strong>de</strong>ment <strong>de</strong>s solutions simi<strong>la</strong>ires.<br />

Dans le cas <strong>de</strong> Stockholm, <strong>la</strong> congestion estimée par le nombre d’entrées sorties a<br />

baissé <strong>de</strong> 29%. Cette métho<strong>de</strong> efficace <strong>de</strong> réduction <strong>de</strong> <strong>la</strong> pollution et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

congestion pose toutefois le problème <strong>de</strong> l’équité entre les citoyens. Pour certains,<br />

quelques dizaines d’euros par mois sont négligeables alors que <strong>de</strong> telles sommes<br />

sont dissuasives pour <strong>de</strong>s personnes à revenus mo<strong>de</strong>stes.<br />

Observons que <strong>la</strong> technologie utilisée pour assurer le péage est <strong>la</strong> vision artificielle.<br />

La diffusion à gran<strong>de</strong> échelle <strong>de</strong> cette technologie constitue une sérieuse référence<br />

sur <strong>la</strong> fiabilité et <strong>la</strong> robustesse <strong>de</strong>s techniques <strong>de</strong> lecture automatique. Toutefois,<br />

cette technique impose un équipement <strong>de</strong> l’infrastructure en portiques pour<br />

supporter les caméras, autrement dit un coût pour les pouvoirs publics ou le<br />

gestionnaire <strong>de</strong> l’infrastructure.<br />

Or, il existe une autre technologie aussi efficace et encore plus flexible dont le coût<br />

peut être payé par l’usager : il s’agit du positionnement et <strong>de</strong> <strong>la</strong> navigation<br />

satellitaire. Si chaque véhicule est équipé en série d’une boîte noire (On Board Unit<br />

ou OBU), il est possible <strong>de</strong> supprimer toutes les barrières <strong>de</strong> péages sur le réseau<br />

autoroutier et <strong>de</strong> créer <strong>de</strong>s barrières virtuelles totalement dématérialisées dans<br />

l’espace et dans le temps. La flexibilité <strong>de</strong> tarification <strong>de</strong>vient totale. <strong>Le</strong>s dirigeants<br />

politiques seront certainement intéressés par cette possibilité <strong>de</strong> rentrée fiscale.<br />

Prenons les paris : <strong>la</strong> première mesure sera prise avant cinq ans et <strong>la</strong> secon<strong>de</strong> dans<br />

les dix prochaines années.


Conclusion 129<br />

L’incertitu<strong>de</strong> sur les prévisions augmente car les pouvoirs publics ont déjà trouvé un<br />

« gisement financier » en disséminant <strong>de</strong> manière massive les radars <strong>de</strong> vitesse et les<br />

caméras <strong>de</strong> franchissement <strong>de</strong> feux rouges. Il reste les arrêts aux panneaux stop, les<br />

franchissements <strong>de</strong> lignes continues qui ne sont pas encore exploités. Soyons<br />

objectifs et reconnaissons que le déploiement <strong>de</strong>s 3000 radars <strong>de</strong> vitesse a<br />

effectivement sauvé plusieurs milliers <strong>de</strong> vies humaines, mais comme toujours il<br />

faut savoir gar<strong>de</strong>r raison. <strong>Le</strong>s citoyens acceptent et comprennent les mesures prises,<br />

sauf quand ils sentent que tel ou tel radar n’est plus là pour sécuriser mais pour<br />

collecter <strong>de</strong> l’argent. Ainsi en zone rurale, on peut rouler sur <strong>de</strong>s routes avec <strong>de</strong><br />

nombreux virages à faible rayon <strong>de</strong> courbure, avec <strong>de</strong>s vitesses limites autorisées à<br />

90 Km/h alors que ce<strong>la</strong> est déjà dangereux à 60 Km/h, alors qu’en zone périurbaine,<br />

sur <strong>de</strong>s lignes droites bien dégagées, on rencontre un panneau à 50 Km/h précédant<br />

<strong>de</strong> peu un radar <strong>de</strong> vitesse. <strong>Le</strong>s milliers <strong>de</strong> panneaux <strong>de</strong> limite <strong>de</strong> vitesse sur le<br />

territoire ne sont pas tous positionnés selon <strong>de</strong>s critères <strong>de</strong> dangerosité.<br />

Il existe bien une solution technologique hautement efficace pour garantir <strong>la</strong> sécurité<br />

et le respect <strong>de</strong>s vitesses. Au lieu <strong>de</strong> multiplier <strong>la</strong> répression en p<strong>la</strong>çant <strong>de</strong>s milliers<br />

<strong>de</strong> radars sur les routes, il faut progressivement équiper le parc automobile <strong>de</strong><br />

régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> vitesse dont les consignes <strong>de</strong> vitesse à respecter seront transmises au<br />

véhicule par l’infrastructure elle-même, soit par communication <strong>de</strong> type DSRC<br />

infrastructure-véhicule, soit par les systèmes d’informations géographiques et <strong>la</strong><br />

localisation satellitaire. Cette solution pourrait être favorisée par <strong>de</strong>s mesures<br />

fiscales ou par <strong>de</strong>s bonifications accordées par les compagnies d’assurance. Cette


130 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

première étape significative vers <strong>la</strong> conduite automatisée aura lieu, mais peut-être<br />

faudra-t-il attendre quinze ou vingt ans. Notons que certains navigateurs noma<strong>de</strong>s<br />

proposent déjà l’alerte visuelle ou sonore au conducteur en cas <strong>de</strong> dépassement <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

vitesse limite autorisée en mesurant <strong>la</strong> vitesse à l’ai<strong>de</strong> du GPS et en consultant <strong>la</strong><br />

base <strong>de</strong> données <strong>de</strong>s panneaux <strong>de</strong> limitation. Toutefois, le conducteur doit rester<br />

attentif et il préférera <strong>de</strong> loin un régu<strong>la</strong>teur adaptatif.<br />

L’éthylotest anti-démarrage fera certainement son apparition dans les toutes<br />

prochaines années, d’abord sur les autobus <strong>de</strong> transport en commun, puis dans les<br />

poids lourds et peut-être sur tous les véhicules. L’alcool au vo<strong>la</strong>nt reste une <strong>de</strong>s<br />

principales causes d’acci<strong>de</strong>nts et l’éthylotest anti-démarrage est le moyen <strong>de</strong> lutte le<br />

plus efficace.<br />

La technologie RFID <strong>de</strong> communication sans fil permet <strong>de</strong> sécuriser les piétons et<br />

particulièrement les enfants et les personnes âgées avec <strong>de</strong>s dispositifs simples.<br />

Donnons <strong>de</strong>s exemples :<br />

• Une maîtresse d’école peut augmenter le temps du signal vert dans un feu<br />

tricolore pour sécuriser <strong>la</strong> traversée <strong>de</strong> <strong>la</strong> chaussée à ses élèves en faisant<br />

passer un tag-RFID sur le contrôleur <strong>de</strong> feu.<br />

• En zone rurale, les cars <strong>de</strong> ramassage sco<strong>la</strong>ire s’arrêtent auprès <strong>de</strong>s bornes<br />

d’arrêt et <strong>de</strong> collecte <strong>de</strong>s enfants. Par temps <strong>de</strong> brouil<strong>la</strong>rd, ceux-ci parfois en<br />

retard courent dangereusement pour rattraper le bus. Pour sécuriser ce type <strong>de</strong><br />

situation, chaque enfant peut porter un transpon<strong>de</strong>ur qui active le signal<br />

lumineux au niveau <strong>de</strong> l’arrêt et alerte ainsi le conducteur.<br />

<strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> navigation noma<strong>de</strong>s ou embarqués dans les véhicules se sont<br />

beaucoup développés ces <strong>de</strong>rnières années. On <strong>de</strong>vrait observer un déploiement<br />

simi<strong>la</strong>ire pour les cyclistes et les piétons. Ce<strong>la</strong> suppose <strong>de</strong> collecter les cartes<br />

numériques <strong>de</strong>s pistes cyc<strong>la</strong>bles et <strong>de</strong>s sentiers piétonniers. <strong>Le</strong>s personnes âgées ou<br />

handicapées pourront disposer d’un compagnon pour les localiser et les gui<strong>de</strong>r dans<br />

un environnement urbain ou rural, tout en étant reliées par téléphone mobile à leurs<br />

proches ou à un personnel soignant.<br />

<strong>Le</strong> même navigateur pourra être utilisé aussi bien dans les véhicules, à bicyclette ou<br />

en randonnée puisque <strong>la</strong> différenciation n’est que logicielle. Ceci renforce le concept<br />

d’UPICA que nous avons imaginé et défini et qui, sous cette forme ou une autre, se<br />

déploiera à coup sûr, faisant tout à <strong>la</strong> fois, carte bancaire, porte-monnaie<br />

électronique, navigateur, smart phone, calcu<strong>la</strong>teur, clé d’accès électronique etc.<br />

En ce qui concerne les gran<strong>de</strong>s orientations sur les dizaines d’années à venir, il faut<br />

être conscient <strong>de</strong>s importances re<strong>la</strong>tives <strong>de</strong>s problèmes. On sait que le déploiement<br />

<strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> transports intelligents et <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> automatisée est<br />

techniquement possible et se fera naturellement, plus ou moins vite au gré <strong>de</strong>s<br />

événements.<br />

Mais les principales préoccupations sont l’énergie et le réchauffement climatique<br />

résultant <strong>de</strong> l’émission <strong>de</strong>s gaz à effet <strong>de</strong> serre. Pris à <strong>la</strong> gorge par <strong>la</strong> crise financière<br />

et économique, les gouvernements s’activent pour résoudre ces problèmes en


Conclusion 131<br />

finançant d’importants projets <strong>de</strong> recherche sur le véhicule électrique, les<br />

biocarburants, l’hydrogène, <strong>la</strong> pile à combustible.<br />

Aidés par un retour sur l’histoire du vingtième <strong>siècle</strong>, les gouvernements prennent<br />

conscience du fait que l’automobile a été trop privilégiée au détriment <strong>de</strong>s transports<br />

publics. Des investissements importants <strong>de</strong>vraient être faits pour créer <strong>de</strong>s nouvelles<br />

lignes <strong>de</strong> transports <strong>de</strong> masse autour <strong>de</strong>s gran<strong>de</strong>s villes. <strong>Le</strong> train reste en effet le<br />

moyen qui permet les plus grands débits <strong>de</strong> passagers, avec toutefois un<br />

inconvénient récurrent qui est son manque <strong>de</strong> flexibilité spatiale.<br />

<strong>Le</strong>s réseaux maillés <strong>de</strong> Transports Automatisés Personnalisés apportent une solution<br />

en irrigant <strong>de</strong>s zones urbaines autour <strong>de</strong>s gares d’arrêt <strong>de</strong>s transports <strong>de</strong> masse. On<br />

s’étonne a posteriori que ces solutions n’aient pas été mises en œuvre au moment <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> création <strong>de</strong>s villes nouvelles autour <strong>de</strong> Paris telles que Cergy Pontoise, Evry, Saint<br />

Quentin en Yvelines, Créteil… Cette technologie qui offre un service personnalisé<br />

point-à-point constitue un ascenseur horizontal urbain qui mérite d’être expérimenté.<br />

<strong>Le</strong> p<strong>la</strong>teau Vélizy, Satory, Sac<strong>la</strong>y constitue un champ expérimental <strong>de</strong> choix.<br />

L’autopartage <strong>de</strong>vrait croître <strong>de</strong> manière importante dans les années à venir,<br />

essentiellement en zone urbaine et pour toutes les personnes ayant accès à <strong>de</strong>s<br />

transports publics <strong>de</strong> qualité. La possession d’une <strong>voiture</strong> n’est plus indispensable, le<br />

citadin n’achète plus un véhicule, mais le service que peut rendre ce véhicule. Ce<br />

nouveau mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> vie social suppose que le service soit disponible facilement, à<br />

toute heure et dans un voisinage acceptable pour l’usager.<br />

Nous avons déjà évoqué le fait qu’un taxi était en fait une solution d’autopartage<br />

dans lequel le conducteur était lié au véhicule. Nous avons souligné l’aberration<br />

dans <strong>la</strong> gestion <strong>de</strong>s taxis qui fait <strong>de</strong> Paris <strong>la</strong> capitale <strong>la</strong> plus mal <strong>de</strong>sservie et <strong>la</strong> plus<br />

chère en taxis.<br />

<strong>Le</strong>s nouvelles lois sur l’auto-entreprenariat vont inciter <strong>de</strong>s particuliers à s’installer<br />

avec <strong>de</strong>s statuts <strong>de</strong> transporteurs. Des sites Web <strong>de</strong> mise en re<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s offreurs <strong>de</strong><br />

moyens <strong>de</strong> transport avec les <strong>de</strong>man<strong>de</strong>urs vont conduire à <strong>de</strong>s flottes <strong>de</strong> taxis « low<br />

cost.» comme ce<strong>la</strong> a été observé pour les compagnies aériennes. Comment réagiront<br />

les pouvoirs publics ? Il est étonnant que, dans une économie libérale, on maintienne<br />

<strong>de</strong>s quotas pour protéger certaines professions. Cette attitu<strong>de</strong> incohérente avec <strong>la</strong><br />

logique du système conduit à une impasse. Pour l’intérêt global du pays, il faudrait<br />

au contraire multiplier le nombre <strong>de</strong> taxis afin <strong>de</strong> les rendre plus accessibles, d’en<br />

abaisser les prix en allégeant pour eux le coût <strong>de</strong>s carburants. <strong>Le</strong> bénéfice pour <strong>la</strong><br />

collectivité en énergie, pollution et congestion dépasserait <strong>la</strong>rgement le coût <strong>de</strong> ces<br />

ai<strong>de</strong>s.<br />

Enfin, <strong>la</strong> question qui est toujours posée par le public lors <strong>de</strong>s conférences sur ces<br />

sujets : quand existera-t- il <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s qui marchent toute seules ?<br />

Nous n’en savons rien. Ce<strong>la</strong> existe déjà et a été expérimenté à <strong>de</strong> nombreuses<br />

reprises, mais <strong>la</strong> vraie question que se posent les gens est quand pourrais-je en avoir<br />

une ?


132 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Disons qu’il paraît tout à fait invraisemb<strong>la</strong>ble que dans cinquante ans, les hommes<br />

continuent à actionner <strong>de</strong>s pédales <strong>de</strong> frein et d’accélérateur et à tourner un vo<strong>la</strong>nt,<br />

mais nous ne connaissons pas le cheminement vers cette situation.<br />

Il est p<strong>la</strong>usible <strong>de</strong> penser qu’une différenciation darwinienne <strong>de</strong>vrait être observée<br />

avec d’un côté, <strong>de</strong>s véhicules électriques, petits, non polluants, hautement<br />

automatisés, à re<strong>la</strong>tivement faible autonomie pour les environnements urbains et<br />

d’un autre côté <strong>de</strong>s véhicules conventionnels ou hybri<strong>de</strong>s avec <strong>de</strong> nouveaux<br />

carburants (bioéthanol, gaz, voir hydrogène) pour les grands espaces ruraux. <strong>Le</strong>s<br />

technologies <strong>de</strong> géolocalisation et <strong>de</strong> routage d’une part et les technologies <strong>de</strong><br />

communications V2V et V2I2V d’autre part, <strong>de</strong>vraient se déployer à travers <strong>de</strong> très<br />

nombreuses applications spécifiques.<br />

<strong>Le</strong>s premiers déploiements <strong>de</strong> conduite automatisée pourraient être observés sur les<br />

autoroutes en dédiant une voie <strong>de</strong> roulement légèrement instrumentée. <strong>Le</strong>s poids<br />

lourds pourraient être les premiers bénéficiaires <strong>de</strong> <strong>la</strong> conduite automatique en<br />

convoi pour augmenter les débits. <strong>Le</strong>s pays émergents avec leurs grands espaces<br />

pourraient être les premiers à franchir le pas <strong>de</strong> <strong>la</strong> route automatisée.


BIBLIOGRAPHIE<br />

Il n’existe pas ou peu <strong>de</strong> livres sur les systèmes <strong>de</strong> transport intelligents en <strong>la</strong>ngue<br />

française et même ang<strong>la</strong>ise.<br />

Signalons toutefois <strong>de</strong>ux petits fascicules <strong>de</strong> présentation déjà anciens:<br />

Intelligent Transport Systems and Services, en ang<strong>la</strong>is diffusé par ERTICO en 2002.<br />

Gui<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’auto communicante, en français par Laurent Meil<strong>la</strong>ud en juin 2003 chez<br />

Tiers Com.<br />

En revanche, on trouve une abondante documentation sur Internet et notamment<br />

dans l’encyclopédie vivante Wikipédia.<br />

http://fr.wikipedia.org/wiki/Accueil en français ou<br />

http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page en ang<strong>la</strong>is.<br />

Wikipédia est l’encyclopédie vivante <strong>la</strong> plus riche (il y a plus <strong>de</strong> 3 millions <strong>de</strong> sujets<br />

traités dans <strong>la</strong> version ang<strong>la</strong>ise et 850 000 en français), mais il en existe d’autres plus<br />

mo<strong>de</strong>stes et parfois bien faites comme :<br />

Commentcamarche.net<br />

Techno Science.net<br />

Sur Google, il suffit <strong>de</strong> taper : « wikipedia - Sujet » avec Sujet = le sujet souhaité.<br />

De nombreux sujets sur le Wikipédia en français sont <strong>de</strong>s traductions <strong>de</strong> leurs<br />

homologues sur l’encyclopédie en <strong>la</strong>ngue ang<strong>la</strong>ise.<br />

Signalons le site « transport-intelligent.net » édité par <strong>la</strong> Mission Transports<br />

Intelligents du Ministère <strong>de</strong> l’Ecologie, <strong>de</strong> l’Energie, du Développement Durable et<br />

<strong>de</strong> l’Aménagement du Territoire. Ce site est bien ciblé sur le sujet et contient <strong>de</strong><br />

nombreux pointeurs. http://www.transport-intelligent.net/<br />

Concernant les statistiques et les rapports <strong>de</strong> synthèse, les organismes nationaux<br />

(CERTU, MEEDAT), européens (EC site Europe - ETSC-CESE …) ou mondiaux<br />

(OMS) fournissent <strong>de</strong> nombreux documents sur les problèmes économiques et<br />

sociétaux mais peu sur les aspects techniques.<br />

Introduction<br />

Chapitre 1 - Données Fondamentales 32pp - Rapport <strong>de</strong> l’OMS<br />

3rd Road Safety PIN Report 2010 on the horizon - 92 pp - <strong>de</strong> l’ETSC European<br />

Transport Safety Council


134 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Chapitre 1 : <strong>Le</strong>s nouvelles technologies dans le véhicule<br />

Sur Wikipédia :<br />

Global Positioning System<br />

Rubrique Transport du site <strong>de</strong> Techno Science<br />

Chapitre 2 : <strong>Le</strong>s systèmes d’assistance à <strong>la</strong> conduite<br />

Sur Wikipédia :<br />

Radar <strong>de</strong> contrôle routier<br />

EuroNCAP, pour les tests <strong>de</strong> sécurité<br />

Ethylotest, pour l’alcool au vo<strong>la</strong>nt<br />

eCall, pour l’appel d’urgence mais l’article n’est pas très documenté<br />

La somnolence au vo<strong>la</strong>nt : http://www.somnolence.be/in<strong>de</strong>x.html<br />

eCall par PSA : http://www.psa-peugeot-citroen.com/e-Call/accueil_fr.htm#<br />

eCall par Renault : Gérard Ségarra. «Telematics at the rescue of road safety ».<br />

http://www.esafetyoffice.com/download/re<strong>la</strong>ted_projects/TlmtQ_Rescue_Road_Saf<br />

ety.pdf<br />

Chapitre 3 : <strong>Le</strong>s nouvelles technologies sur les infrastructures<br />

Sur Wikipédia :<br />

Passe Navigo<br />

Carte à puce<br />

Système <strong>de</strong> transport intelligent pour un survey<br />

Communication en champ proche<br />

Smart phone<br />

Assistant personnel<br />

<strong>Le</strong>cture automatique <strong>de</strong> p<strong>la</strong>ques numérologiques<br />

Automatic number p<strong>la</strong>te recognition<br />

Arrêté du 27 octobre 2003 portant création du système <strong>de</strong> contrôle sanction<br />

automatisé :<br />

http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000000247427<br />

&dateTexte=<br />

Impact du contrôle sanction automatisé sur <strong>la</strong> sécurité routière (2003 – 2005).<br />

Rapport ONISR, mars 2006.


Bibliographie 135<br />

Document pdf :<br />

http://www2.securiteroutiere.gouv.fr/cnsr/2_documents_page_travaux/306_rapport_<br />

csa.pdf<br />

Chapitre 4 : <strong>Le</strong>s systèmes d’information routière et d’ai<strong>de</strong> au<br />

dép<strong>la</strong>cement<br />

Document <strong>de</strong> travail <strong>de</strong> ETSI TR 102 638 V1.1.1 (2009-06) sur Intelligent Transport<br />

Systems (ITS);Vehicu<strong>la</strong>r Communications; Basic Set of Applications; Definitions<br />

Sur Wikipédia :<br />

Floating Car Data : En ang<strong>la</strong>is et en français. L’article français a conservé le titre au<br />

lieu d’utiliser « Véhicule traceur »<br />

Système informatisé <strong>de</strong> recueil <strong>de</strong> données<br />

Centre national d'information routière<br />

Traffic Message Channel<br />

<strong>Le</strong> projet Com2React – Rapport final<br />

A. <strong>de</strong> La Fortelle, C. Laurgeau, P. Muhlethaler, Y. Toor. « Com2React: V2V<br />

Communication For Cooperative Local Traffic Management »<br />

Chapitre 5 : <strong>Le</strong>s nouveaux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> mobilité<br />

Sur Wikipédia :<br />

Autopartage<br />

Covoiturage<br />

Commerce électronique<br />

Gestion du trafic routier<br />

Visioconférence<br />

Télétravail<br />

Personal rapid transit<br />

PREDIM (predim.org): P<strong>la</strong>te-Forme <strong>de</strong> Recherche et d’Expérimentation pour le<br />

Développement <strong>de</strong> l’Information Multimodale<br />

L’autopartage en France et en Europe en 2008, État <strong>de</strong>s lieux et perspectives. » R.<br />

C<strong>la</strong>vel, M. Mariotto, B. Arsac - Certu, les rapports d’étu<strong>de</strong>. Déc. 2008.<br />

Document pdf : http://<strong>la</strong>ra.inist.fr/bitstream/2332/1440/1/CERTU-RE_08-27.pdf


136 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

Chapitre 6 : <strong>Le</strong>s communications dans les systèmes <strong>de</strong> transport<br />

intelligents<br />

Géo-positionnement et mobilités - Livre dans <strong>la</strong> collection CHANTIERS <strong>de</strong><br />

l’Université <strong>de</strong> Technologie <strong>de</strong> Belfort Montbéliard<br />

Comité <strong>de</strong> normalisation ISO sur les ITS : TC204<br />

Sur Wikipédia:<br />

WIFI<br />

802.11p<br />

DSRC<br />

Blue Tooth<br />

CAN bus<br />

TPEG<br />

Chapitre 7 : P<strong>la</strong>idoyer pour un Grand Prix <strong>de</strong> France <strong>de</strong>s cybercars<br />

Darpa Grand Challenge<br />

http://www.gcdc.net/ (Site du Grand Cooperative Driving Challenge)


Bibliographie 137<br />

Quelques informations supplémentaires utiles<br />

En plus <strong>de</strong>s manifestations nationales ou européennes, il existe <strong>de</strong>ux grands congrès<br />

annuels au niveau mondial traitant <strong>de</strong>s ITS.<br />

• ITS World Congress and Exhibition. (itsworldcongress.com)<br />

Cette manifestation annuelle est <strong>la</strong> plus importante au mon<strong>de</strong> sur le sujet. La<br />

première édition s’est tenue à Paris en 1994. <strong>Le</strong> congrès se dép<strong>la</strong>ce chaque année<br />

entre les régions Europe, Asie Pacifique et Amérique. La 16 e édition en 2009 s’est<br />

tenue à Stockholm en septembre et <strong>la</strong> ville <strong>de</strong> Pusan en Corée accueillera l’édition<br />

2010. ITS World réunit entre 5000 et 7000 personnes et comprend une exposition<br />

sur les nouveaux produits et services dans le domaine, <strong>de</strong>s démonstrations <strong>de</strong>s<br />

nouvelles technologies et le congrès lui-même.<br />

• IV (pour Intelligent Vehicle) est le congrès annuel <strong>de</strong> IEEE sur le même sujet.<br />

Il rassemble autour <strong>de</strong> 400 personnes, le plus souvent <strong>de</strong>s chercheurs universitaires.<br />

Il a un profil plus académique et ne traite que les aspects scientifiques et technique<br />

<strong>de</strong>s ITS. Il présente souvent <strong>de</strong> belles démonstrations sur table, mais attire peu ou<br />

pas le mon<strong>de</strong> <strong>de</strong>s affaires.<br />

<strong>Le</strong>s trois gran<strong>de</strong>s régions Europe, Asie Pacifique et Amérique ont une ITS<br />

Association pour promouvoir les ITS.<br />

• ITS Europe est en fait i<strong>de</strong>ntifié à ERTICO (European Road Transport<br />

Telematics Implementation Co-ordination) http://www.ertico.com/ qui est un<br />

réseau <strong>de</strong> partenaires publics et privés développant les systèmes <strong>de</strong> transports<br />

intelligents en Europe.<br />

• ITS Japan: http://www.its-jp.org/english/ est l’association japonaise <strong>de</strong>s ITS.<br />

• ITS America http://www.itsa.org/<br />

Chaque pays a ensuite son association ITS et même parfois certaines régions comme<br />

c’est le cas en France avec ITS Bretagne.<br />

• ITS France (atec-itsfrance.net) qui partage son site avec l’ATEC (Association<br />

pour le développement <strong>de</strong>s Transports, <strong>de</strong> l’Environnement et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

Circu<strong>la</strong>tion).<br />

• ITS Bretagne (itsbretagne.net) organise un congrès bi annuel à Saint Brieuc.<br />

<strong>Le</strong> site http://www.atec-itsfrance.net dans <strong>la</strong> rubrique « les liens utiles » rassemble<br />

<strong>de</strong> très nombreux pointeurs sur les nombreux organismes <strong>de</strong> recherche, <strong>de</strong><br />

formation, sur les industriels <strong>de</strong> l’offre et les organismes français ou étrangers ayant<br />

une activité en re<strong>la</strong>tion avec les ITS.<br />

<strong>Le</strong>s pôles <strong>de</strong> compétitivité en France qui ont <strong>de</strong>s activités en lien avec les ITS sont :<br />

• MOVEO<br />

• Systematic<br />

• Automobile haut <strong>de</strong> gamme<br />

• Véhicule du futur


138 <strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transport intelligents<br />

• Mobilité et Transports Avancés<br />

• Advancity<br />

Illustrations :<br />

Nous remercions en particulier : 2GetThere, 3M, ATS, Autocruise, IBEO,<br />

Intempora, Nissan, PSA, RATP, RENAULT, SAGEM, Sensys Network, Siemens,<br />

TNO, VALEO, Volvo, Yamaha pour les images permettant d’illustrer le livre.<br />

Celles-ci sont souvent <strong>de</strong>s photos prises sur <strong>de</strong>s lieux <strong>de</strong> démonstration ou<br />

d’exposition ou dans les <strong>la</strong>boratoires ou sites d’essais ou encore provenant <strong>de</strong>s sites<br />

Internet.


DEUXIEME PARTIE<br />

<strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> Robotique a vingt ans<br />

1989 - 2009


INTRODUCTION<br />

La secon<strong>de</strong> partie <strong>de</strong> ce livre est rédigée à l’occasion du vingtième anniversaire du<br />

Centre <strong>de</strong> Robotique <strong>de</strong> Mines-ParisTech.<br />

Elle est organisée en trois chapitres.<br />

Nous présentons d’abord nos outils <strong>de</strong> travail <strong>de</strong> tous les jours, c'est-à-dire les<br />

moyens matériels et logiciels que nous avons rassemblé pour conduire nos<br />

recherches.<br />

Il s’agit principalement :<br />

• Des véhicules instrumentés sur lesquels nous effectuons nos campagnes <strong>de</strong><br />

recueil <strong>de</strong> données et nous testons en vraie gran<strong>de</strong>ur nos algorithmes,<br />

• De <strong>la</strong> salle <strong>de</strong> réalité virtuelle,<br />

• De <strong>la</strong> chaîne <strong>de</strong> prototypage rapi<strong>de</strong> pour les réalisations <strong>de</strong> pièces complexes<br />

nécessaires pour <strong>la</strong> construction <strong>de</strong> robots mobiles,<br />

• Des logiciels spécifiques utilisés pour les travaux <strong>de</strong> recherches, en particulier<br />

RT MAPS, SIVIC, SAM et les bibliothèques <strong>de</strong> composants RT MAPS.<br />

<strong>Le</strong> second chapitre rassemble une partie <strong>de</strong>s résultats obtenus par le Centre <strong>de</strong><br />

Robotique jusqu’en 2004. Nous nous limitons aux travaux en re<strong>la</strong>tion avec les<br />

Systèmes <strong>de</strong> Transports Intelligents et ne mentionnons pas les travaux conduits par<br />

exemple dans <strong>la</strong> robotique et l’imagerie médicale ou encore concernant <strong>la</strong> télérobotique<br />

en milieu nucléaire.<br />

<strong>Le</strong> chapitre trois rassemble les actions <strong>de</strong> recherche récemment achevées ainsi que <strong>la</strong><br />

présentation <strong>de</strong>s travaux encore en cours.<br />

Pour cette <strong>de</strong>rnière partie, j’ai bénéficié <strong>de</strong> l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> mes collègues en charge <strong>de</strong> ces<br />

actions, je tiens à les remercier chaleureusement.<br />

• Alexis Paljic : Réalité virtuelle et systèmes <strong>de</strong> transports intelligents.<br />

• Arnaud <strong>de</strong> La Fortelle : <strong>Le</strong>s premiers démonstrateurs sur les communications<br />

V2I2V2V : REACT et COM2REACT.<br />

• Brigitte d’Andréa Novel : <strong>Le</strong>s Systèmes <strong>de</strong> contrôle avancés.<br />

• Bruno Steux : AROS & CoreBots.<br />

• Fabien Moutar<strong>de</strong> : Techniques d’apprentissage pour <strong>la</strong> vision <strong>intelligente</strong>.<br />

• Fawzi Nashashibi : Have-It.<br />

• François Goulette : Résultats récents en systèmes <strong>de</strong> cartographie mobile.<br />

• Gwénaël Gaté : La perception multicapteurs : <strong>Le</strong> projet LOVE.<br />

• Joël Senpauroca : La chaîne <strong>de</strong> prototypage rapi<strong>de</strong>.


142 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

• Philippe Fuchs : La salle immersive.<br />

• Samer Ammoun : Systèmes coopératifs : le carrefour intelligent.<br />

• Sébastien Boisgérault : Conception et prototypage <strong>de</strong>s interfaces homme<br />

système pour l’automobile.<br />

• Thierry Ernst et Arnaud <strong>de</strong> La Fortelle : Géonet - Convergence <strong>de</strong>s<br />

communications véhicu<strong>la</strong>ires et Internet.


CHAPITRE 1<br />

LES MOYENS MATERIELS ET LOGICIELS SPECIFIQUES<br />

DU CAOR<br />

LE PROTOTYPE LARA<br />

<strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> Robotique <strong>de</strong> l’Ecole <strong>de</strong>s Mines <strong>de</strong> Paris a acquis et instrumenté dès<br />

1998 un véhicule Renault Espace pour vali<strong>de</strong>r en situation réelle ses travaux sur <strong>la</strong><br />

perception avancée et <strong>la</strong> fusion multi capteurs. Ce véhicule prototype, baptisé<br />

LARA, acronyme <strong>de</strong> « LA Route Automatisée », présente plusieurs innovations<br />

dont :<br />

• <strong>Le</strong> tableau <strong>de</strong> bord numérique.<br />

• <strong>Le</strong> système <strong>de</strong> perception multi capteurs.<br />

• <strong>Le</strong> système informatique embarqué RT MAPS.<br />

Tableau <strong>de</strong> bord numérique<br />

<strong>Le</strong> véhicule Lara<br />

Il s’agit d’anticiper sur le passage au tout numérique dans <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> <strong>de</strong> <strong>de</strong>main et <strong>de</strong><br />

montrer l’intérêt pour les constructeurs et les usagers <strong>de</strong> cette nouvelle technologie.<br />

Pour les constructeurs, <strong>la</strong> généralisation du bus CAN dans les <strong>voiture</strong>s autorise <strong>la</strong><br />

conception du tableau <strong>de</strong> bord par une technologie du tout numérique. <strong>Le</strong> principal<br />

avantage est l’assemb<strong>la</strong>ge final du tableau <strong>de</strong> bord qui, en technologie c<strong>la</strong>ssique,


144 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

était difficile à robotiser. L’ensemble <strong>de</strong> <strong>la</strong> p<strong>la</strong>nche <strong>de</strong> bord et du tableau <strong>de</strong> bord<br />

numérique peut être réalisé désormais comme un tout et il suffit d’une connexion sur<br />

le bus CAN pour le rendre opérationnel.<br />

Pour les usagers, le démonstrateur du Centre <strong>de</strong> Robotique présente également<br />

plusieurs nouveautés. <strong>Le</strong>s rétroviseurs <strong>la</strong>téraux ont été supprimés au profit <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux<br />

caméras avec <strong>de</strong>s écrans <strong>de</strong> recopie inversés à l’intérieur du véhicule. <strong>Le</strong> principal<br />

avantage est <strong>la</strong> suppression totale <strong>de</strong> l’angle mort.<br />

Caméra <strong>la</strong>térale gauche<br />

Caméra dans <strong>la</strong> lunette arrière<br />

Écran <strong>de</strong> visualisation pour les<br />

passagers<br />

Tableau <strong>de</strong> bord numérique<br />

<strong>Le</strong> rétroviseur central a également été remp<strong>la</strong>cé par une caméra située sur <strong>la</strong> lunette<br />

arrière du véhicule. La p<strong>la</strong>ce utilisée traditionnellement par le rétroviseur <strong>de</strong>vient<br />

utilisable et a été exploitée pour installer un écran télescopique, visible par les<br />

passagers à l’arrière. Un écran visible uniquement du passager <strong>de</strong> droite donne accès<br />

à Internet, au courrier électronique ou à <strong>la</strong> lecture <strong>de</strong> DVD. <strong>Le</strong> tableau <strong>de</strong> bord<br />

principal est remp<strong>la</strong>cé par l’écran p<strong>la</strong>t le plus grand. Ce <strong>de</strong>rnier est alimenté par<br />

toutes les informations circu<strong>la</strong>nt sur le bus CAN, le système <strong>de</strong> navigation, <strong>la</strong><br />

signalétique embarquée et les images vidéo. <strong>Le</strong> contenu et <strong>la</strong> présentation du tableau<br />

<strong>de</strong> bord sont entièrement programmables et flexibles. <strong>Le</strong>s icônes, les couleurs, les<br />

fonds d’écrans peuvent être chargés à volonté comme sur un PC.<br />

<strong>Le</strong> Système <strong>de</strong> perception multicapteurs<br />

<strong>Le</strong> véhicule est configuré pour accueillir <strong>de</strong> nombreux capteurs et en particulier <strong>de</strong>s<br />

caméras vidéo, un ou plusieurs radars, un ou plusieurs télémètres <strong>la</strong>ser à ba<strong>la</strong>yage,


<strong>Le</strong>s moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 145<br />

une centrale inertielle, un GPS avec un atelier logiciel ouvert <strong>de</strong> cartographie<br />

numérique, <strong>de</strong>s ultrasons, <strong>de</strong>s odomètres, un capteur d'angle vo<strong>la</strong>nt etc.<br />

Caméra vidéo<br />

Télémètre à ba<strong>la</strong>yage <strong>la</strong>ser Ibeo<br />

Radar Autocruise<br />

Centrale inertielle Crosbow<br />

GPS et cartographie ADASE RP<br />

Odomètres et Capteur d'angle vo<strong>la</strong>nt<br />

LA FLOTTE DES CITROËN C3 COMMUNICANTES<br />

Nous avions acquis et instrumenté le véhicule Renault Espace Lara en 1998 pour<br />

développer <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> perception et <strong>de</strong> contrôle. Dans le contexte d’un


146 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

<strong>la</strong>boratoire <strong>de</strong> recherche en robotique, <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> était perçue comme un robot mobile<br />

dont nous cherchions à accroître l’autonomie.<br />

Il faut se rappeler le contexte <strong>de</strong>s années 2000 avec <strong>la</strong> bulle Internet, le déploiement<br />

massif <strong>de</strong> <strong>la</strong> téléphonie mobile GSM, l’apparition du GPRS en 2002, <strong>la</strong> diffusion <strong>de</strong><br />

l’ADSL et <strong>de</strong> WIFI.<br />

<strong>Le</strong> déploiement massif <strong>de</strong>s communications que nous vivions dans <strong>la</strong> société <strong>de</strong>s<br />

personnes nous a interpellé et nous avons rapi<strong>de</strong>ment compris que l’usage <strong>de</strong>s<br />

nouveaux moyens <strong>de</strong> communication entre les véhicules (V2V) et entre les<br />

véhicules et l’infrastructure (V2I ou I2V) rece<strong>la</strong>ient <strong>de</strong>s gisements <strong>de</strong> progrès tant<br />

pour améliorer <strong>la</strong> sécurité que pour abaisser <strong>la</strong> congestion. Ainsi naissait le concept<br />

<strong>de</strong> systèmes coopératifs.<br />

Pour conduire une <strong>voiture</strong>, il faut pouvoir « lire » <strong>la</strong> route, autrement dit <strong>la</strong> percevoir<br />

visuellement avec sa géométrie et sa signalétique. La communication I2V <strong>de</strong><br />

l’infrastructure vers les véhicules permet précisément et <strong>de</strong> manière sûre <strong>de</strong><br />

transmettre <strong>de</strong>s informations sur <strong>la</strong> courbure ou le <strong>de</strong>vers <strong>de</strong> <strong>la</strong> route, sur un stop où<br />

il faut s’arrêter, sur une limite <strong>de</strong> vitesse à respecter, sur un péage à acquitter. La<br />

communication I2V peut se faire le plus souvent à courte portée en DSRC, WIFI ou<br />

IR. En revanche, les communications V2I nécessiteront le plus souvent <strong>de</strong>s longues<br />

portées car le véhicule qui relève une information pertinente pour les autres usagers<br />

ou le gestionnaire <strong>de</strong> trafic <strong>de</strong>vra <strong>la</strong> transmettre à un serveur éloigné.<br />

La flotte <strong>de</strong>s quatre Citroën C3 <strong>de</strong> <strong>la</strong> JRU LARA<br />

Pour comprendre simplement l’intérêt <strong>de</strong>s communications V2V, il suffit <strong>de</strong> faire<br />

l’analogie avec les phéromones chimiques utilisées par les insectes sociaux comme<br />

les fourmis qui balisent leurs pistes par <strong>de</strong>s hormones <strong>de</strong> trace qui sont <strong>de</strong>s<br />

hydrocarbures non vo<strong>la</strong>tiles. Ce balisage leur permet <strong>de</strong> s’éloigner <strong>de</strong> manière<br />

considérable <strong>de</strong> <strong>la</strong> fourmilière et <strong>de</strong> retrouver leur chemin. Par analogie, chaque<br />

<strong>voiture</strong> peut publier dans sa « bulle d’environnement » sa position GPS, sa vitesse et<br />

sa direction. Si chaque <strong>voiture</strong> fait <strong>de</strong> même, chacune peut établir une carte locale <strong>de</strong><br />

son environnement, qu’elle publie à nouveau. Ainsi, chaque <strong>voiture</strong> qui a un horizon<br />

<strong>de</strong> communication <strong>de</strong> quelques centaines <strong>de</strong> mètres peut, par reconstruction, étendre<br />

sa visibilité sur <strong>de</strong> longues distances à condition qu’il n’y ait pas <strong>de</strong> trou.


<strong>Le</strong>s moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 147<br />

En nous dotant d’une flotte <strong>de</strong> quatre véhicules Citroën C3 que nous avons équipés<br />

en communications V2V et V2I, nous avons été pionniers en France et<br />

probablement en Europe. Nous avons étendu <strong>la</strong> robotique aux systèmes robotiques<br />

mobiles autonomes et communicants. Nous matérialisons ainsi <strong>la</strong> notion <strong>de</strong> systèmes<br />

coopératifs.<br />

<strong>Le</strong>s quatre véhicules ont fait l’objet d’un équipement homogène et interchangeable<br />

tant au niveau matériel qu’au niveau logiciel.<br />

Ces équipements ont été utilisés lors <strong>de</strong>s projets européens REACT et C2REACT.<br />

Équipements spécifiques <strong>de</strong>s Citroën C3<br />

Chaque véhicule est équipé d’un calcu<strong>la</strong>teur embarqué Motoro<strong>la</strong> MW800, d’un GPS<br />

Trimble, d’une unité <strong>de</strong> communication longue distance GSM/GPRS Motoro<strong>la</strong> G24,<br />

d’un module d’émission réception WIFI 4G Cube et d’un écran Motoro<strong>la</strong>.


148 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

LA SALLE DE REALITE VIRTUELLE 3I 2<br />

<strong>Le</strong> nom (3I 2 ) donné à <strong>la</strong> salle « 3 I carré », fait référence à l’Immersion et<br />

l’Interaction <strong>de</strong> l’utilisateur qui peuvent se faire à 3 niveaux : sensori-moteur,<br />

cognitif et fonctionnel.<br />

Un système immersif est une instal<strong>la</strong>tion permettant <strong>de</strong> simuler en temps réel un<br />

mon<strong>de</strong> virtuel pour un -ou plusieurs- utilisateurs. On parle <strong>de</strong> système immersif car<br />

on « immerge » un utilisateur dans un environnement virtuel 3D avec lequel il peut<br />

interagir en temps réel.<br />

Ce type <strong>de</strong> système se compose <strong>de</strong> :<br />

• un ou plusieurs écrans <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>s dimensions,<br />

• un système d’affichage permettant une vision stéréoscopique,<br />

• un système <strong>de</strong> suivi <strong>de</strong>s mouvements <strong>de</strong> l’utilisateur,<br />

• un ou plusieurs PC pour <strong>la</strong> génération d’images.


<strong>Le</strong>s moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 149<br />

Compte tenu <strong>de</strong> <strong>la</strong> p<strong>la</strong>ce limitée dont nous disposions, l’écran <strong>de</strong> visualisation retenu<br />

a une taille <strong>de</strong> 3.10m <strong>de</strong> <strong>la</strong>rge pour 1.80m <strong>de</strong> hauteur, ce qui permet quand même <strong>de</strong><br />

représenter <strong>de</strong>s <strong>voiture</strong>s à l’échelle 1.<br />

La projection <strong>de</strong>s images stéréoscopiques est faite par l’arrière <strong>de</strong> l’écran et exploite<br />

une technologie active. <strong>Le</strong> projecteur, dont <strong>la</strong> fréquence <strong>de</strong> ba<strong>la</strong>yage verticale est <strong>de</strong><br />

120 Hz, envoie alternativement l’image gauche puis l’image droite <strong>de</strong> <strong>la</strong> scène<br />

virtuelle sur l’écran avec une résolution <strong>de</strong> 1920*1080 pixels. L’utilisateur est p<strong>la</strong>cé<br />

<strong>de</strong>vant l’écran et porte <strong>de</strong>s lunettes à obturation électronique - on parle <strong>de</strong><br />

stéréoscopie active - qui travaillent aussi à <strong>la</strong> fréquence <strong>de</strong> 120Hz <strong>de</strong> manière<br />

synchrone avec le projecteur. À tout moment, un verre est opaque alors que l’autre<br />

est transparent. L’utilisateur perçoit alors <strong>la</strong> scène en relief à <strong>la</strong> fréquence <strong>de</strong> 60 HZ.<br />

<strong>Le</strong>s scènes projetées peuvent être <strong>de</strong>s flux vidéo stéréoscopiques pris avec <strong>de</strong>s<br />

caméras spéciales. <strong>Le</strong> plus souvent il s’agit d’images <strong>de</strong> synthèse fabriquées avec<br />

<strong>de</strong>s logiciels spécialisés. Dès lors que le logiciel connaît <strong>la</strong> scène en trois<br />

dimensions, il est possible <strong>de</strong> créer <strong>de</strong>ux images pour les yeux gauche et droit <strong>de</strong><br />

l’observateur afin qu’il perçoive les trois dimensions. <strong>Le</strong> calcul se fait toutefois pour<br />

un seul point <strong>de</strong> l’espace d’observation. Dès lors, l’observateur doit rester en ce<br />

point précis pour bien bénéficier <strong>de</strong>s images en relief, sauf si l’on dispose d’un<br />

système <strong>de</strong> suivi <strong>de</strong> sa position auquel cas les calculs <strong>de</strong> disparités pourront être faits<br />

en boucles <strong>de</strong> façon à ce que l’utilisateur puisse se dép<strong>la</strong>cer dans <strong>la</strong> salle tout en<br />

restant toujours immergé en 3D.<br />

<strong>Le</strong> mouvement <strong>de</strong> <strong>la</strong> tête <strong>de</strong> l’utilisateur est <strong>la</strong> partie <strong>de</strong> son corps <strong>la</strong> plus importante<br />

à suivre afin <strong>de</strong> conserver une perception 3D <strong>de</strong> <strong>la</strong> scène virtuelle. Toutefois, il faut<br />

aussi connaître <strong>la</strong> configuration d’au moins une main <strong>de</strong> l’utilisateur pour lui


150 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

permettre d’interagir avec <strong>la</strong> scène (préhension et manipu<strong>la</strong>tion d’objets,<br />

dép<strong>la</strong>cement dans <strong>la</strong> scène, etc.).<br />

Nous avons retenu le système ARTTrack2, qui offre une bonne qualité <strong>de</strong> suivi <strong>de</strong><br />

mouvement en termes <strong>de</strong> précision, <strong>de</strong> temps <strong>de</strong> <strong>la</strong>tence, <strong>de</strong> fiabilité et <strong>de</strong> fréquence<br />

<strong>de</strong> suivi. Ce système a également été choisi car il est utilisé par nos partenaires<br />

industriels, dans un objectif <strong>de</strong> compatibilité <strong>de</strong>s travaux.<br />

<strong>Le</strong> dispositif est basé sur <strong>de</strong>ux caméras infrarouges qui localisent par triangu<strong>la</strong>tion <strong>la</strong><br />

position <strong>de</strong> marqueurs (ensembles <strong>de</strong> billes réfléchissantes) p<strong>la</strong>cés sur l’élément à<br />

suivre (lunettes, objet, mains).<br />

Caméra <strong>de</strong> suivi ART<br />

Objets à suivre dotés <strong>de</strong> réflecteurs<br />

Un système permettant un rendu sonore spatialisé a été installé pour augmenter le<br />

réalisme <strong>de</strong>s applications qui font intervenir le son (simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> conduite,<br />

simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s sons du véhicule etc.).<br />

Notre activité <strong>de</strong> recherche en réalité virtuelle a pour vocation d’étudier <strong>de</strong> nouveaux<br />

problèmes, induits par l’immersion et l’interaction d’une personne dans un<br />

environnement virtuel :<br />

• comportement <strong>de</strong> l’homme dans ce type d’environnement ;<br />

• configurations d’immersions et d'interaction mono ou multi-utilisateurs, multisensorielles<br />

et multi-modales ;<br />

• création informatique <strong>de</strong> cet environnement virtuel.<br />

Ces travaux concernent donc <strong>de</strong>s domaines aussi variés que les sciences humaines<br />

(l'ergonomie, <strong>la</strong> psychologie, <strong>la</strong> physiologie, <strong>la</strong> cognition, etc.), les sciences <strong>de</strong><br />

l’ingénieur (<strong>la</strong> modélisation temps réel, l’infographie, l'haptique, les techniques<br />

d’interaction, l’acoustique, les systèmes distribués et col<strong>la</strong>boratifs, etc.).<br />

Nous avons conduit <strong>de</strong>s étu<strong>de</strong>s dans divers domaines applicatifs (télé robotique,<br />

aéroports, santé.)<br />

En ce qui concerne le domaine <strong>de</strong>s Systèmes <strong>de</strong> Transport Intelligents, citons :


<strong>Le</strong>s moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 151<br />

• simu<strong>la</strong>tion dynamique <strong>de</strong> véhicules sur route ;<br />

• expérimentation et visualisation <strong>de</strong>s algorithmes d’assistance à <strong>la</strong> conduite ;<br />

• scénarii sur les systèmes <strong>de</strong> transport intelligents ;<br />

• démonstration <strong>de</strong> simu<strong>la</strong>tion d’éc<strong>la</strong>irage <strong>de</strong> phares ;<br />

• visualisation <strong>de</strong> <strong>la</strong> reconstruction 3D <strong>de</strong> scènes urbaines et <strong>de</strong> circuits routiers ;<br />

• développement <strong>de</strong> main à trois doigts à retour haptique pour <strong>la</strong> conception <strong>de</strong>s<br />

boutons <strong>de</strong> tableau <strong>de</strong> bord avec simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> <strong>la</strong> sensation <strong>de</strong> toucher.<br />

• etc.<br />

Interaction avec l’image tridimensionnelle d’un véhicule<br />

LES MOYENS DE PROTOTYPAGE RAPIDE<br />

La recherche appliquée aux systèmes <strong>de</strong> transports intelligents utilise <strong>de</strong>s flux<br />

d’informations issus <strong>de</strong> capteurs particuliers (scanner, caméra, centrale inertielle,<br />

inclinomètre, etc.). La mise en œuvre <strong>de</strong> ces composants exige <strong>de</strong>s procédures<br />

d’instal<strong>la</strong>tion, à <strong>la</strong> fois mécanique et électrique, précises et fiables.<br />

Pour chaque capteur, il convient <strong>de</strong> bien spécifier son intégration dans le véhicule ;<br />

parfois, le même type <strong>de</strong> capteur est installé en plusieurs exemp<strong>la</strong>ires (caméra,<br />

odomètre, etc.) ou bien, l’éventail <strong>de</strong>s recherches le justifiant, <strong>la</strong> position <strong>de</strong> l’un<br />

d’eux doit pouvoir être modifiable (scanner, caméra, etc.).<br />

Mais dans tous les cas un positionnement précis et connu est requis. Afin <strong>de</strong><br />

maîtriser les travaux d’intégration <strong>de</strong> tous ces matériels, nous utilisons <strong>de</strong>s outils


152 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

logiciels <strong>de</strong> conception mécanique (modélisation 3D), électronique (conception et<br />

simu<strong>la</strong>tion) et électrique (câb<strong>la</strong>ge).<br />

<strong>Le</strong>s logiciels <strong>de</strong> conception électronique permettent, par exemple, <strong>de</strong> réaliser, sur<br />

mesure, les circuits d’interface entre capteur et ordinateur. <strong>Le</strong>s sources d’énergie <strong>de</strong><br />

tous ces équipements font aussi l’objet <strong>de</strong> réalisations électroniques spécifiques ;<br />

dans le cadre du projet REACT, il a été développé un superviseur <strong>de</strong> batterie dont <strong>la</strong><br />

finalité est <strong>de</strong> garantir le fonctionnement continu <strong>de</strong>s moyens d’acquisition <strong>de</strong>s<br />

données et éventuellement <strong>de</strong> produire <strong>de</strong>s a<strong>la</strong>rmes spécifiques. Ce genre <strong>de</strong><br />

réalisation s’effectue, en très gran<strong>de</strong> partie, avec nos moyens propres et <strong>la</strong> mise au<br />

point est conduite au sein <strong>de</strong> notre <strong>la</strong>boratoire d’électronique.<br />

<strong>Le</strong>s outils <strong>de</strong> conception mécanique 3D permettent une modélisation du véhicule et<br />

<strong>de</strong>s matériels afin <strong>de</strong> mieux maîtriser le processus d’intégration en respectant les<br />

contraintes dimensionnelles et <strong>de</strong> positionnement.<br />

Modèle 3D d'un Scanner Sick<br />

Embase d'un scanner orientable<br />

selon trois <strong>de</strong>grés <strong>de</strong> liberté<br />

Mais ces outils sont aussi utilisés pour concevoir <strong>de</strong>s pièces ou <strong>de</strong> petits sousensembles<br />

nécessaires à <strong>la</strong> mise en œuvre mécanique <strong>de</strong> capteurs. Nos moyens<br />

propres nous permettent <strong>de</strong> réaliser ces pièces grâce à notre atelier <strong>de</strong> mécanique<br />

(tour, fraiseuse, etc.) et aussi grâce à <strong>la</strong> machine <strong>de</strong> prototypage rapi<strong>de</strong>.<br />

La machine <strong>de</strong> prototypage rapi<strong>de</strong>, est intimement liée aux outils <strong>de</strong> conception<br />

mécanique 3D tels CATIA ou SpaceC<strong>la</strong>im. À l’écran, dans un espace virtuel 3D, on<br />

conçoit chaque pièce avec ses contraintes dimensionnelles, puis on réalise<br />

l’assemb<strong>la</strong>ge <strong>de</strong>s pièces concourant à une fonction mécanique précise. De plus en<br />

plus souvent, <strong>la</strong> fonction à réaliser requiert une électronique, qu’il s’agit alors<br />

d’intégrer intimement à <strong>la</strong> mécanique, le tout étant « un équipement mécatronique ».<br />

Nos outils nous permettent non seulement <strong>de</strong> concevoir mais aussi <strong>de</strong> vali<strong>de</strong>r les<br />

concepts et le fonctionnement <strong>de</strong> ces sous-ensembles. La machine <strong>de</strong> prototypage<br />

rapi<strong>de</strong> permet <strong>de</strong> produire une version physique <strong>de</strong> ce genre <strong>de</strong> dispositif, soit pour<br />

en affiner <strong>la</strong> mise au point (interaction avec le reste <strong>de</strong> l’équipement), soit pour en


<strong>Le</strong>s moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 153<br />

produire <strong>la</strong> version définitive. <strong>Le</strong> prototypage rapi<strong>de</strong> est abondamment utilisé pour <strong>la</strong><br />

réalisation <strong>de</strong>s nombreuses pièces <strong>de</strong> nos robots qui sont conçus et réalisés <strong>de</strong><br />

manière spécifique. Avec cette machine, il « suffit » <strong>de</strong> cliquer sur « imprimer »<br />

dans le logiciel <strong>de</strong> CAO 3D pour obtenir (au bout <strong>de</strong> quelques heures) une pièce en<br />

p<strong>la</strong>stique (projection d’un modèle virtuel dans <strong>la</strong> réalité physique). Cette machine, et<br />

plus généralement tous ces outils, nous assurent tout d’abord une autonomie <strong>de</strong><br />

moyens mais aussi et surtout une gran<strong>de</strong> flexibilité et réactivité qui nous permettent<br />

<strong>de</strong> nous ajuster rapi<strong>de</strong>ment et au mieux aux besoins <strong>de</strong>s doctorants et <strong>de</strong>s chercheurs<br />

du centre <strong>de</strong> robotique.<br />

LA PLATE-FORME RT MAPS<br />

Cette technologie matérielle et logicielle a été développée au Centre <strong>de</strong> Robotique à<br />

partir <strong>de</strong> 1997 et a <strong>la</strong>rgement contribué aux réalisations et aux succès du <strong>la</strong>boratoire.<br />

Elle a été distinguée lors du Concours National <strong>de</strong> l'Innovation en 2000 et a<br />

remporté le Trophée <strong>Le</strong>onardo en 2003. Elle est utilisée par tous les doctorants,<br />

chercheurs et ingénieurs du Centre <strong>de</strong> Robotique. <strong>Le</strong> logiciel a été industrialisé et<br />

commercialisé par <strong>la</strong> Société Intempora (www.intempora.com).<br />

RT MAPS, acronyme <strong>de</strong> Mines Automotive Prototyping System, est à <strong>la</strong> fois un<br />

atelier logiciel et une méthodologie <strong>de</strong> travail pour conduire <strong>de</strong>s projets innovants<br />

sur les systèmes embarqués temps réel. Notamment ceux exploitant <strong>de</strong>s capteurs à<br />

haut débit comme <strong>de</strong>s capteurs vidéo mono ou stéréoscopique, <strong>de</strong>s entrées audio,<br />

<strong>de</strong>s radars, <strong>de</strong>s télémètres, <strong>de</strong>s capteurs <strong>de</strong> localisation (GPS, centrale inertielle,<br />

odomètres etc.) associés à <strong>de</strong>s systèmes d’informations géographiques.<br />

Actuellement, il est utilisé par les chercheurs du Centre <strong>de</strong> Robotique pour <strong>la</strong><br />

conduite <strong>de</strong> leurs recherches (une quinzaine <strong>de</strong> doctorants).<br />

Premier système matériel - logiciel RT MAPS réalisé lors du projet européen<br />

CARSENSE en 2000


154 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

Dans le domaine industriel, ses principales références sont Renault, PSA, Thalès,<br />

AirBus, VALEO, EADS, Eurocopter, le CEA, INRETS, INRIA, le LAAS,<br />

l’Université d’Orsay, l'INSA <strong>de</strong> Lyon, l'UTC <strong>de</strong> Compiègne et, à l’étranger, le<br />

SWRI au Texas, Volkswagen en Allemagne, ICHIKOH Industries au Japon, les<br />

universités <strong>de</strong> Sabenci en Turquie, <strong>de</strong> Queens<strong>la</strong>nd University en Australie et <strong>de</strong> Jiao<br />

Tong à Shanghai en Chine.<br />

La société Intempora, qui l’a industrialisé et le commercialise, a conservé le nom<br />

initial mais changé l’acronyme en Real Time Multisensors Advanced Prototyping<br />

System.<br />

<strong>Le</strong> concept <strong>de</strong> BDDS (Bases <strong>de</strong> Données Datées et Synchronisées) et <strong>de</strong><br />

ENU (Enregistreur Numérique Universel).<br />

<strong>Le</strong>s systèmes <strong>de</strong> transports terrestre, aérien, maritime, spatiaux sont tous<br />

potentiellement en voie <strong>de</strong> <strong>de</strong>venir <strong>de</strong>s systèmes robotiques mobiles autonomes. Dès<br />

lors, ils disposeront <strong>de</strong> plus en plus <strong>de</strong> systèmes <strong>de</strong> perception multi capteurs à haut<br />

débit et multi actionneurs.<br />

<strong>Le</strong> passage au tout numérique pose le problème <strong>de</strong> l’acquisition directe<br />

d’informations numériques à très haut débit avec <strong>de</strong>s pério<strong>de</strong>s variables, ou à<br />

apparition aléatoire, en assurant leur datation et leur synchronisation. <strong>Le</strong>s contraintes<br />

technologiques actuelles se situent au niveau <strong>de</strong>s transferts <strong>de</strong> données via les bus et<br />

<strong>de</strong>s mémoires <strong>de</strong> masse.<br />

La technologie RT MAPS tire le meilleur profit <strong>de</strong>s technologies matérielles actuelles<br />

en s’appuyant sur les noyaux <strong>de</strong> Windows, Linux ou QNX.<br />

Par exemple, sur le véhicule prototype du programme européen CARSENSE, <strong>de</strong>s<br />

BDDS ont été créées, associées à 3 flux vidéo, 2 radars <strong>la</strong>rge et courte portée, un<br />

télémètre <strong>la</strong>ser et <strong>de</strong>ux bus CAN.<br />

L’atelier logiciel comprend une interface <strong>de</strong> développement entièrement graphique.<br />

L’interface du studio <strong>de</strong> développement.


<strong>Le</strong>s moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 155<br />

Pour poursuivre <strong>la</strong> métaphore <strong>de</strong> l’atelier artisanal, l’interface du studio <strong>de</strong><br />

développement se présente sous forme d’une fenêtre divisée en trois zones :<br />

• La zone A représente l’établi proprement dit (work-bench) sur lequel on<br />

p<strong>la</strong>cera l’ouvrage à réaliser c'est-à-dire le programme,<br />

• La zone B est un zoom puissant capable <strong>de</strong> se dép<strong>la</strong>cer dans l’atelier<br />

(workshop) pour étendre <strong>la</strong> taille <strong>de</strong> l’établi,<br />

• La zone C est le magasin avec ses étagères (tools-shelves) dans lesquelles les<br />

outils logiciels génériques sont stockés.<br />

Il y en a actuellement plusieurs centaines disponibles. <strong>Le</strong>s outils sont p<strong>la</strong>cés sur<br />

l’établi et connectés par <strong>de</strong>s liaisons donnant au développeur un environnement<br />

puissant <strong>de</strong> programmation graphique qui accroît <strong>de</strong> manière importante sa<br />

productivité.<br />

L’atelier logiciel RT MAPS est un logiciel «glu» modu<strong>la</strong>ire et ouvert capable <strong>de</strong><br />

s’interfacer avec d’autres logiciels. C’est ainsi qu’il communique avec <strong>de</strong>s logiciels<br />

tels que Mat<strong>la</strong>b, Simulink, Excel, ADASE RP… Précisément RT MAPS est bien<br />

pourvu en outils <strong>de</strong> manipu<strong>la</strong>tion et <strong>de</strong> visualisation <strong>de</strong> bases <strong>de</strong> données, ainsi qu’en<br />

perception notamment en traitement d’images. La bibliothèque <strong>de</strong> contrôle<br />

comman<strong>de</strong> bénéficie <strong>de</strong>s liens avec Sci<strong>la</strong>b et Scicos. <strong>Le</strong>s programmes développés<br />

sous l’environnement RT MAPS peuvent être compilés et exécutés directement sur un<br />

processeur cible embarqué.<br />

Photo Intempora<br />

Dans <strong>la</strong> figure ci-<strong>de</strong>ssus, l’établi A a été rempli d’un réseaux d’outils logiciels<br />

interconnectés : ce<strong>la</strong> montre l’immersion du logiciel entre les capteurs à gauche<br />

(caméras, télémètre <strong>la</strong>ser, centrale inertielle, GPS etc.) et les outils <strong>de</strong> visualisation,<br />

<strong>de</strong> stockage ou directement les actionneurs.<br />

Pour comprendre un peu mieux <strong>la</strong> structuration en couches <strong>de</strong> l’atelier logiciel et en<br />

observant <strong>la</strong> figure suivante, on remonte du système d’exploitation (Windows,<br />

Linux), vers le moteur RT MAPS, <strong>la</strong> couche <strong>de</strong>s composants standards ou développés<br />

pour l’application et enfin l’interface homme – système, vue par l’utilisateur.


156 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

Structure en couches <strong>de</strong> l’atelier logiciel avec le SDK et le studio (photo<br />

Intempora).<br />

<strong>Le</strong> logiciel permet évi<strong>de</strong>mment <strong>la</strong> relecture <strong>de</strong>s bases <strong>de</strong> données datées et<br />

synchronisées et leur visualisation à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> composants logiciels constituant le<br />

VNU (Visualiseur Numérique Universel).<br />

Exemple <strong>de</strong> session <strong>de</strong> rejeu dans <strong>la</strong>quelle on teste un algorithme <strong>de</strong> détection <strong>de</strong>s<br />

voies <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tions : relecture <strong>de</strong> BDDS, traitement en temps réel et affichage<br />

multifenêtrage <strong>de</strong>s résultats.


<strong>Le</strong>s moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 157<br />

LA PLATE-FORME SIVIC<br />

RT MAPS est une p<strong>la</strong>te-forme logicielle <strong>de</strong>stinée à être utilisée :<br />

• Dans le véhicule pour faire <strong>de</strong>s campagnes d’acquisition <strong>de</strong> données selon <strong>de</strong>s<br />

scénarios souhaités ou pour tester directement <strong>de</strong>s algorithmes <strong>de</strong> perception,<br />

<strong>de</strong> contrôle ou <strong>de</strong> communication.<br />

• Au bureau pour développer les algorithmes <strong>de</strong> perception ou d’action et les<br />

tester sur les bases <strong>de</strong> données acquises.<br />

Toutefois, pour tester un scénario, il faut disposer d’un véhicule instrumenté et d’un<br />

personnel compétent pour effectuer les campagnes d’expérimentation. Dans <strong>la</strong><br />

recherche universitaire, peu d’équipes disposent <strong>de</strong> ces moyens humains et<br />

matériels. Même lorsque l’on dispose <strong>de</strong> ces moyens, le nombre <strong>de</strong> conditions<br />

expérimentales à tester peut être très grand. Dès lors, <strong>de</strong>ux solutions se présentent :<br />

• Création <strong>de</strong> bases <strong>de</strong> données in<strong>de</strong>xées et partage avec d’autres équipes <strong>de</strong><br />

recherche. C’est <strong>la</strong> solution que nous avons développée dans SAM (pour<br />

Serveur d’Acquisition Map - voir <strong>la</strong> présentation plus loin).<br />

• Création d’une suite logicielle pour simuler l’infrastructure, les véhicules, les<br />

capteurs, c’est l’approche SIVIC.<br />

Dès 2002, nous avons trouvé Racer (http://www.racer.nl/), un logiciel libre <strong>de</strong><br />

simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> véhicule et l’avons interfacé avec RT MAPS. Racer est un simu<strong>la</strong>teur<br />

dynamique <strong>de</strong> <strong>voiture</strong> basé sur les modèles physiques, avec un bon rendu graphique.<br />

Nous avons développé un modèle <strong>de</strong> caméra virtuelle p<strong>la</strong>cée sur le véhicule, et porté<br />

un algorithme <strong>de</strong> détection <strong>de</strong> ligne <strong>de</strong> marquage au sol ainsi qu’un algorithme <strong>de</strong><br />

contrôle <strong>la</strong>téral. L’idée d’une chaîne complète avec un simu<strong>la</strong>teur infrastructure -<br />

véhicule connecté à <strong>la</strong> p<strong>la</strong>te-forme RT MAPS était née, et méritait d’être exploitée.<br />

Un groupe <strong>de</strong> travail fut créé pour exploiter ce gisement <strong>de</strong> productivité. Racer était<br />

développé en Hol<strong>la</strong>n<strong>de</strong>, et fut abandonné au profit d’un logiciel, conçu et développé<br />

par le groupe <strong>de</strong> travail et principalement par Dominique Gruyer du LIVIC.<br />

Après plusieurs années <strong>de</strong> développement, le logiciel a atteint un haut niveau <strong>de</strong><br />

qualité et a pris le nom <strong>de</strong> SIVIC, acronyme <strong>de</strong> « Simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> Véhicules,<br />

d’Infrastructure et <strong>de</strong> Capteurs virtuels ». SiVIC TM a été développé au <strong>la</strong>boratoire<br />

LIVIC (INRETS/LCPC) et a donné lieu en octobre 2008 à <strong>la</strong> création d’une start-up<br />

CIVITEC pour industrialiser, développer et diffuser le logiciel.<br />

<strong>Le</strong> logiciel <strong>de</strong> prototypage SIVIC fournit les fonctionnalités suivantes :<br />

• Simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> l'environnement routier.<br />

• Simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s capteurs embarqués.<br />

• Simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s actionneurs.<br />

• Simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s dispositifs <strong>de</strong> communication embarqués et <strong>de</strong> l’infrastructure.<br />

• Modélisation physico réaliste <strong>de</strong>s mobiles (véhicule, moto, piéton, etc.).


158 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

La p<strong>la</strong>te-forme logicielle permet le prototypage et l'évaluation <strong>de</strong>s systèmes d’ai<strong>de</strong> à<br />

<strong>la</strong> conduite (perception locale, perception étendue, contrôle du véhicule,<br />

communications entre les véhicules et entre le véhicule et l’infrastructure).<br />

SiVIC TM : P<strong>la</strong>te-forme <strong>de</strong> Simu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> Véhicules, d’Infrastructure et <strong>de</strong> Capteurs<br />

virtuels (photo Civitec)<br />

SiVIC a déjà été utilisé avec succès dans <strong>de</strong> nombreux projets <strong>de</strong> recherche<br />

français ou européens tels que ARCOS, LOVe, Isi-PADAS, eMotive, Have-It et<br />

SAFESPOT. <strong>Le</strong>s nombreux problèmes résolus témoignent <strong>de</strong> l’apport du tan<strong>de</strong>m<br />

SiVIC - RT Maps dans les phases amonts du cycle <strong>de</strong> conception <strong>de</strong>s systèmes<br />

d’ai<strong>de</strong>s à <strong>la</strong> conduite.<br />

En effet, le coup<strong>la</strong>ge SiVIC - RT Maps permet <strong>de</strong> développer complètement et très<br />

efficacement <strong>de</strong>s applications <strong>de</strong> type SIL (Software In the Loop) comprenant <strong>de</strong>s<br />

prototypes <strong>de</strong> véhicules virtuels avec leurs capteurs extéroceptifs et proprioceptifs<br />

embarqués. L'information en temps réel, provenant <strong>de</strong>s véhicules et <strong>de</strong>s capteurs,<br />

fournis par SiVIC est transmise à RT Maps. Dans <strong>la</strong> p<strong>la</strong>te-forme RT Maps, ces<br />

données peuvent être utilisées en entrée <strong>de</strong>s algorithmes <strong>de</strong> perception et <strong>de</strong><br />

contrôle-comman<strong>de</strong>. De <strong>la</strong> même manière, <strong>de</strong>s consignes peuvent être envoyées<br />

<strong>de</strong>puis RT Maps vers un véhicule virtuel dans SiVIC TM afin <strong>de</strong> le contrôler. Cette<br />

chaîne <strong>de</strong> conception <strong>de</strong> systèmes coopératifs (perception - traitement -<br />

communication - action) est très efficace puisque les algorithmes développés dans<br />

RT Maps peuvent ensuite être directement transférés en tant que micros-logiciels sur<br />

<strong>de</strong>s dispositifs matériels réels. Pour ce<strong>la</strong>, le modèle <strong>de</strong> simu<strong>la</strong>tion se doit d’être le<br />

plus proche possible <strong>de</strong>s objets réels (véhicule réel, capteur réel).<br />

La p<strong>la</strong>te-forme permet <strong>de</strong> réaliser <strong>de</strong>s étu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> sensibilité et d’améliorer <strong>la</strong><br />

robustesse <strong>de</strong>s algorithmes <strong>de</strong> perception et <strong>de</strong> contrôle-comman<strong>de</strong>. La réalisation<br />

d’essais et l'évaluation dans <strong>de</strong>s conditions extrêmes – <strong>de</strong>s approches innovantes<br />

entrant dans <strong>la</strong> conception <strong>de</strong>s ADAS - peuvent être explorées sans le recours à <strong>la</strong><br />

mise en œuvre <strong>de</strong> moyens d’essais coûteux et complexes.


<strong>Le</strong>s moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 159<br />

SiVIC TM constitue aussi un environnement <strong>de</strong> travail agréable et efficace pour<br />

présenter les objectifs <strong>de</strong> recherche <strong>de</strong> façon professionnelle, décrivant c<strong>la</strong>irement à<br />

<strong>la</strong> fois les métho<strong>de</strong>s utilisées et les solutions adoptées pour <strong>la</strong> résolution <strong>de</strong>s<br />

problèmes dans divers domaines.<br />

Démonstration <strong>de</strong> conduite automatisée par coup<strong>la</strong>ge entre SIVIC et RT MAPS sur le<br />

stand <strong>de</strong> ITS France lors du congrès ITS World à Stockholm en septembre 2009<br />

(photo Intempora).<br />

SAM ET CAORTO<br />

SAM (Serveur d’Acquisition Maps)<br />

La suite logicielle RT MAPS permet d'acquérir, d'enregistrer et <strong>de</strong> rejouer <strong>de</strong>s bases<br />

<strong>de</strong> données multi capteurs. Ces bases <strong>de</strong> données contiennent le plus souvent <strong>de</strong>s<br />

séquences d'images, <strong>de</strong>s fichiers son, <strong>de</strong>s fichiers contenant <strong>de</strong>s données issues <strong>de</strong><br />

capteurs divers choisis par l'utilisateur et en fonction <strong>de</strong> l'application. <strong>Le</strong>s séquences<br />

acquises pour <strong>la</strong> recherche sont essentiellement formées <strong>de</strong> données issues <strong>de</strong><br />

capteurs couramment utilisés dans l'automobile, soit pour <strong>la</strong> détection <strong>de</strong><br />

l'environnement soit pour relever les paramètres d'état du véhicule porteur. Il s’agit<br />

<strong>de</strong> caméras, télémètres <strong>la</strong>ser, radars, ultrasons, GPS, gyromètres, bus CAN, centrales<br />

inertielles, etc.<br />

Ce<strong>la</strong> explique que les bases <strong>de</strong> données présentent <strong>de</strong>s contenus <strong>de</strong> tailles différentes<br />

et <strong>de</strong> « syntaxes » différentes et variées. Stocker et archiver tous ces enregistrements<br />

nécessite un espace disque important, mais aussi un effort d'in<strong>de</strong>xation et <strong>de</strong><br />

référencement efficace et dédié.<br />

<strong>Le</strong>s utilisateurs <strong>de</strong> RT MAPS, au sein du <strong>la</strong>boratoire, se contentent généralement <strong>de</strong><br />

sauvegar<strong>de</strong>r leurs séquences personnelles (i.e. celles qu’ils ont acquises eux-mêmes


160 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

pour leurs travaux <strong>de</strong> recherche) sur leurs propres ordinateurs. Ainsi, quand un autre<br />

chercheur a besoin d’une séquence particulière, il est amené à <strong>de</strong>man<strong>de</strong>r à chacun si<br />

il n’a pas ce type <strong>de</strong> séquence, ou alors à refaire une campagne expérimentale pour<br />

disposer <strong>de</strong> l’enregistrement souhaité, ce qui peut être, dans les <strong>de</strong>ux cas, long et<br />

fastidieux.<br />

<strong>Le</strong> Serveur d’Acquisition RT MAPS (SAM) a été créé afin <strong>de</strong> répondre à ces besoins.<br />

Telle une bibliothèque ou plutôt une médiathèque, le serveur SAM présente un<br />

espace énorme dans lequel sont archivées et stockées <strong>de</strong>s centaines <strong>de</strong> bases <strong>de</strong><br />

données RT MAPS. Celles-ci sont c<strong>la</strong>ssées selon l'auteur <strong>de</strong> l'acquisition, <strong>la</strong> date, le<br />

contenu (c'est-à-dire les capteurs qui nourrissent chaque base), mais aussi le thème<br />

(c'est-à-dire le type d'environnement acquis, <strong>la</strong> durée <strong>de</strong> l’enregistrement, les<br />

conditions météorologiques etc.). Comme pour tout serveur d’archivage,<br />

l’utilisateur, après enregistrement, peut y rechercher <strong>de</strong>s séquences selon divers<br />

critères et en ajouter <strong>de</strong> nouvelles, l’accès y étant facilité via l’utilisation d’un site<br />

intranet dédié et développé spécifiquement.<br />

CAORTO : l’Outil cartographique du CAOR<br />

Un capteur cartographique (i.e. une base <strong>de</strong> données cartographique couplée à un<br />

système <strong>de</strong> localisation GPS) peut fournir à un système d’ai<strong>de</strong> à <strong>la</strong> conduite<br />

automobile un grand nombre d’informations statiques re<strong>la</strong>tives à <strong>la</strong> route, à<br />

l’environnement et à l’infrastructure proche ou « à venir ». On utilise l’expression<br />

« horizon électronique » pour qualifier les données re<strong>la</strong>tives aux informations à<br />

venir.<br />

Malheureusement, les grands fournisseurs internationaux <strong>de</strong> données<br />

cartographiques Nokia (anciennement Navteq) et TomTom (anciennement<br />

TeleAt<strong>la</strong>s) ne proposent pas leurs données aux <strong>la</strong>boratoires <strong>de</strong> recherche sous forme<br />

<strong>de</strong> package (API + base <strong>de</strong> données) simple d’utilisation, évolutif (en termes <strong>de</strong><br />

fonctionnalités dont on aimerait disposer) et peu onéreux.<br />

<strong>Le</strong> projet OpenStreetMap créé en 2004 par Steve Coast permet <strong>de</strong> contourner ces<br />

difficultés en offrant un wiki <strong>de</strong> <strong>la</strong> cartographie où tout le mon<strong>de</strong> peut ajouter <strong>de</strong>s<br />

informations géo-localisées (<strong>de</strong>s routes, <strong>de</strong>s zones etc.) dans une base <strong>de</strong> données<br />

communautaire. http://www.openstreetmap.org/<br />

Depuis 2004, OpenStreetMap est en constante évolution et s’est enrichi <strong>de</strong><br />

nombreuses données. L’intérêt <strong>de</strong> ce projet en Europe n’est plus à démontrer et c’est<br />

ainsi que, par exemple, <strong>la</strong> société néer<strong>la</strong>ndaise Automotive Navigation Data, qui est<br />

un fournisseur local <strong>de</strong> cartographie aux Pays-Bas, a gracieusement fourni sa<br />

cartographie <strong>de</strong>s Pays-Bas. La qualité <strong>de</strong>s données issues d’OpenStreetMap par<br />

rapport à celles <strong>de</strong> Navteq ou <strong>de</strong> TeleAt<strong>la</strong>s est re<strong>la</strong>tivement équivalente. En effet,<br />

leur façon <strong>de</strong> collecter les données est re<strong>la</strong>tivement équivalente (tous géo-localisent<br />

les routes du mon<strong>de</strong> entier en les parcourant munis d’un récepteur GPS et en<br />

reportant ces informations dans leur base). A ce jour, OpenStreetMap couvre les<br />

gran<strong>de</strong>s villes d’Europe et d’Amérique du nord ainsi que le réseau routier constitué<br />

<strong>de</strong>s autoroutes reliant ces villes.


<strong>Le</strong>s moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 161<br />

L’idée même <strong>de</strong> créer au sein du <strong>la</strong>boratoire son propre capteur cartographique basé<br />

sur ces données en libre accès est donc tout à fait pertinente. En effet, outre le fait <strong>de</strong><br />

s’affranchir <strong>de</strong>s problèmes d’acquisition <strong>de</strong>s données brutes <strong>de</strong> Navteq ou TeleAt<strong>la</strong>s,<br />

ou <strong>de</strong> l’utilisation parfois délicate <strong>de</strong> leurs API d’utilisation, l’avantage majeur d’un<br />

tel développement est <strong>de</strong> pouvoir définir son propre format <strong>de</strong> stockage <strong>de</strong>s données<br />

géographiques avec sa propre API d’utilisation et donc <strong>de</strong> pouvoir créer les<br />

fonctionnalités d’accès aux données à <strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong>. Enfin, créer son propre capteur<br />

cartographique permettrait une intégration complètement transparente dans divers<br />

logiciel, et notamment au sein <strong>de</strong> RT MAPS (notre logiciel <strong>de</strong> prototypage). C’est<br />

ainsi qu’est né le projet <strong>de</strong> CAORTO : <strong>la</strong> cartographie du CAOR.<br />

La CAORTO, basée sur les données en libre accès d’OpenStreetMap, est donc à <strong>la</strong><br />

fois un ensemble <strong>de</strong> données cartographiques structurées, et un ensemble <strong>de</strong><br />

fonctionnalités permettant d’effectuer <strong>de</strong>s requêtes et <strong>de</strong> retrouver <strong>de</strong>s informations<br />

<strong>de</strong> façon très rapi<strong>de</strong>. Complètement intégrée au logiciel RT MAPS, elle a déjà servi<br />

dans <strong>de</strong> nombreux projets et travaux <strong>de</strong> thèses, en aidant à résoudre divers<br />

problèmes d’ai<strong>de</strong> à <strong>la</strong> conduite automobile et <strong>de</strong> sécurité (notamment <strong>de</strong>s problèmes<br />

<strong>de</strong> reconnaissance <strong>de</strong>s limitations <strong>de</strong> vitesse, <strong>de</strong> stockage <strong>de</strong> nouvelles données telles<br />

que l’adhérence <strong>de</strong>s routes etc.). Enfin, le fait même d’avoir accès à tous les niveaux<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> CAORTO (stockage <strong>de</strong>s données, développement <strong>de</strong>s fonctionnalités d’accès<br />

et utilisation) nous permet d’envisager <strong>de</strong>s projets répondant à <strong>de</strong>s <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s plus<br />

exigeantes.<br />

Par exemple, l’outil CAORTO va servir dans le projet PUMAS pour définir les<br />

PUMAS points, les PUMAS boîtes aux lettres.<br />

Centre <strong>de</strong> Rouen sous OpenStreetMap


CHAPITRE 2<br />

PRESENTATION DE QUELQUES RESULTATS PASSES<br />

LA SIGNALETIQUE EMBARQUEE<br />

La signalisation routière comprend <strong>la</strong> signalisation horizontale et <strong>la</strong> signalisation<br />

verticale.<br />

La signalisation horizontale correspond à l’ensemble <strong>de</strong>s marquages au sol comme<br />

les lignes continues ou discontinues, les passages piétonniers, les flèches <strong>de</strong><br />

rabattement, etc.<br />

La signalisation verticale correspond à l’ensemble <strong>de</strong>s panneaux <strong>de</strong> signalisation<br />

p<strong>la</strong>cés sur le côté <strong>de</strong> <strong>la</strong> route comme les limitations <strong>de</strong> vitesse, les panneaux stop, les<br />

annonces <strong>de</strong> virages, <strong>de</strong> croisement, etc. Il en existe un très grand nombre.<br />

Actuellement, c’est chaque conducteur qui perçoit visuellement <strong>la</strong> signalisation<br />

routière et l’utilise pour adapter sa conduite. De nombreux acci<strong>de</strong>nts sont liés au<br />

non-respect <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalisation routière. Ils sont le résultat d’erreurs humaines<br />

(fatigue, inattention du conducteur, panneau masqué par <strong>la</strong> végétation ou <strong>la</strong><br />

publicité, mauvaise interprétation, etc.).<br />

Nous nous sommes posé <strong>la</strong> question suivante : <strong>la</strong> technique permet-elle aujourd’hui<br />

à un véhicule <strong>de</strong> lire directement <strong>la</strong> signalisation ? Si oui, nous proposons <strong>de</strong><br />

nommer « Signalétique embarquée » le système qui permet <strong>de</strong> percevoir <strong>la</strong><br />

signalisation routière et <strong>de</strong> <strong>la</strong> présenter visuellement sur le tableau <strong>de</strong> bord <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

<strong>voiture</strong>.<br />

Nous pouvons imaginer <strong>de</strong>ux approches techniques pour résoudre ce problème.<br />

La première consiste à établir une communication <strong>de</strong> l’infrastructure vers le<br />

véhicule. <strong>Le</strong>s panneaux <strong>de</strong> signalisation <strong>de</strong>viennent <strong>de</strong>s émetteurs actifs codés et<br />

informent le véhicule <strong>de</strong> leur présence. Cette solution est concevable techniquement<br />

mais peu réaliste du point <strong>de</strong> vue économique car elle suppose l’équipement <strong>de</strong> toute<br />

l’infrastructure routière soit plusieurs millions <strong>de</strong> panneaux sur le réseau français<br />

ainsi que l’équipement <strong>de</strong>s véhicules.<br />

La secon<strong>de</strong> solution consiste à exploiter les potentialités du système <strong>de</strong> localisation<br />

GPS ou bientôt Galileo et <strong>de</strong> <strong>la</strong> cartographie numérique (SIG pour Systèmes<br />

d’Informations Géographiques). Cette approche n’a pas été exploitée à ce jour et<br />

nous avons voulu l’explorer.<br />

Nous allons présenter <strong>de</strong>ux générations <strong>de</strong> signalétique embarquée <strong>de</strong> complexité<br />

croissante que nous appellerons respectivement, signalétique embarquée statique et<br />

signalétique embarquée dynamique ou contextuelle.<br />

La signalétique embarquée statique<br />

La France possè<strong>de</strong> un réseau routier d’environ un million <strong>de</strong> kilomètres. Imaginons<br />

que tous les <strong>de</strong>ux cents mètres, on mette un point <strong>de</strong> marquage sur les routes avec


164 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

pour attributs sa longitu<strong>de</strong>, sa <strong>la</strong>titu<strong>de</strong> et son altitu<strong>de</strong> codées sur seize bits : ce<strong>la</strong> fait<br />

pour chaque point, six octets, donc trente octets par kilomètre soit un total <strong>de</strong> trente<br />

méga octets pour stocker toute <strong>la</strong> carte routière <strong>de</strong> France. Ceci est très peu<br />

puisqu'un CD ROM peut contenir aujourd’hui environ 640 Mo. Il est donc possible<br />

d'y ajouter <strong>de</strong> très nombreuses informations et en particulier toute <strong>la</strong> signalisation<br />

routière. De nombreux kilomètres peuvent être parcourus en rase campagne sans<br />

trouver <strong>de</strong> panneau <strong>de</strong> signalisation alors qu’en milieu urbain, on peut en trouver<br />

plusieurs sur un kilomètre. On peut estimer sans trop <strong>de</strong> risques que le stockage sur<br />

un support CD ROM <strong>de</strong> toute <strong>la</strong> signalisation routière française ne prendra pas plus<br />

<strong>de</strong> trente autres Mo. Naturellement, <strong>la</strong> production d’une telle base <strong>de</strong> données et son<br />

actualisation <strong>de</strong>man<strong>de</strong> un travail considérable <strong>de</strong> collecte et <strong>de</strong> vérification <strong>de</strong>s<br />

informations. Mais les données existent déjà au sein <strong>de</strong>s services publics en charge<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> gestion du réseau routier. Au niveau d’une démonstration <strong>de</strong> faisabilité, nous<br />

avons choisi un circuit en environnement urbain que nous avons parcouru dans un<br />

premier temps en relevant les coordonnées <strong>de</strong>s panneaux <strong>de</strong> signalisation. Ces<br />

coordonnées ont été mémorisées sur disque dur et lors <strong>de</strong>s passages ultérieurs du<br />

véhicule dans un voisinage <strong>de</strong>s points enregistrés, les icônes <strong>de</strong>s panneaux<br />

correspondants étaient affichés sur le tableau <strong>de</strong> bord <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>voiture</strong>.<br />

Annonce d’un passage piétonnier sur le tableau <strong>de</strong> bord numérique du véhicule<br />

LARA <strong>de</strong> l’Ecole <strong>de</strong>s Mines <strong>de</strong> Paris lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> première démonstration <strong>de</strong><br />

signalétique embarquée en 2001.<br />

La faisabilité <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalétique embarquée statique est donc démontrée mais<br />

comment apprécier sa pertinence ? Observons tout d’abord, que <strong>de</strong>puis nos premiers<br />

travaux, <strong>de</strong> nombreux acteurs, constructeurs automobiles, éditeurs <strong>de</strong> systèmes<br />

d’informations géographiques, gestionnaires <strong>de</strong> routes etc. se sont intéressés à ce<br />

concept. Nous pensons qu’à <strong>la</strong> suite du déploiement rapi<strong>de</strong> <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong><br />

navigation dans les véhicules commercialisés aujourd’hui, <strong>la</strong> nouvelle génération <strong>de</strong><br />

systèmes <strong>de</strong> navigation routière proposera <strong>la</strong> signalétique embarquée statique.


Présentation <strong>de</strong> quelques résultats passés 165<br />

<strong>Le</strong> nouveau système d’assistance à <strong>la</strong> conduite présente à <strong>la</strong> fois <strong>de</strong>s avantages et <strong>de</strong>s<br />

inconvénients.<br />

Parmi les principaux avantages, il y a <strong>la</strong> possibilité <strong>de</strong> passer d’une signalétique<br />

purement événementielle à une signalétique rémanente. Par exemple, le panneau qui<br />

indique l’entrée dans une agglomération et <strong>la</strong> limitation <strong>de</strong> vitesse à 50 Km/h n’est<br />

perçu qu’une seule fois alors que l’information qu’il délivre reste va<strong>la</strong>ble jusqu’à ce<br />

que l’on rencontre le panneau annonçant <strong>la</strong> sortie d’agglomération annu<strong>la</strong>nt le<br />

premier. Avec <strong>la</strong> signalétique embarquée, ce n’est pas un événement que l’on<br />

signale mais l’existence d’un état ayant une certaine durée. Un autre atout<br />

considérable est <strong>la</strong> possibilité offerte par <strong>la</strong> technologie <strong>de</strong> se substituer<br />

partiellement ou totalement à un conducteur défail<strong>la</strong>nt. <strong>Le</strong> système d’assistance<br />

active pourra par exemple freiner à l’approche d’un stop que le conducteur n’aurait<br />

pas respecté, ou limiter <strong>la</strong> vitesse du véhicule d’autorité dans une zone urbaine.<br />

Deux objections au moins sont faites à ce système, <strong>la</strong> première concerne <strong>la</strong> mise à<br />

jour <strong>de</strong>s bases <strong>de</strong> données. Il est c<strong>la</strong>ir que si <strong>la</strong> signalétique à bord se met en p<strong>la</strong>ce<br />

comme nous le pensons, <strong>la</strong> double signalisation sur <strong>la</strong> route et à bord du véhicule<br />

coexistera pendant <strong>de</strong> nombreuses années. <strong>Le</strong>s <strong>de</strong>ux signalisations doivent donc être<br />

cohérentes. S’il est vrai que <strong>la</strong> signalétique électronique peut présenter <strong>de</strong>s<br />

omissions, ce<strong>la</strong> est aussi arrivé pour <strong>la</strong> signalétique physique. <strong>Le</strong> conducteur doit<br />

rester vigi<strong>la</strong>nt et responsable dans toutes les situations. Sur le long terme au<br />

contraire, <strong>la</strong> flexibilité <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalétique embarquée et son actualisation aisée<br />

<strong>de</strong>viendront un atout. <strong>Le</strong>s bases <strong>de</strong> données seront modifiées et adaptées facilement<br />

par les autorités gestionnaires du réseau en fonction <strong>de</strong>s travaux d’entretien, <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

météo, d’événements fortuits (manifestation sportive, grève, etc.). L’usager pourra<br />

télécharger les bases <strong>de</strong> données actualisées via <strong>la</strong> nouvelle génération <strong>de</strong><br />

communication UMTS ou par communication sans fil avec l’infrastructure. On peut,<br />

en se projetant dans trente ou quarante ans, imaginer que <strong>la</strong> signalisation routière<br />

matérielle aura disparu et qu’une signalétique purement immatérielle et aisément<br />

modifiable en fonction <strong>de</strong>s lieux, <strong>de</strong>s jours, <strong>de</strong>s heures, <strong>de</strong> <strong>la</strong> météo sera déployée<br />

pour contribuer à une gestion plus <strong>intelligente</strong> et flexible <strong>de</strong>s transports.<br />

La secon<strong>de</strong> objection faite est <strong>la</strong> surcharge mentale du conducteur qu’implique <strong>la</strong><br />

lecture <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalétique à bord. Sous réserve d’étu<strong>de</strong>s ergonomiques, <strong>la</strong> fusion <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> signalétique embarquée sur l’écran du système <strong>de</strong> navigation ou mieux encore sur<br />

un écran tête haute <strong>de</strong>vrait en rendre <strong>la</strong> lecture aisée.<br />

La signalétique embarquée contextuelle ou dynamique<br />

Pour expliquer cette nouvelle génération <strong>de</strong> signalétique à bord, nous allons établir<br />

une analogie avec les systèmes <strong>de</strong> navigation pour lesquels on peut aussi i<strong>de</strong>ntifier<br />

<strong>de</strong>ux niveaux : le navigateur statique et le navigateur dynamique.<br />

Comment fonctionne un navigateur statique ? Nous avons déjà expliqué<br />

succinctement comment était organisé un SIG (système d’informatique<br />

géographique) <strong>de</strong> type carte routière. La représentation du réseau routier est faite par<br />

un graphe et les <strong>de</strong>ux points <strong>de</strong> départ et d’arrivée d’un trajet sont <strong>de</strong>s nœuds du<br />

graphe. Tout parcours à p<strong>la</strong>nifier revient à effectuer un cheminement dans un graphe<br />

selon certains critères, par exemple imposer certains points <strong>de</strong> passage, choisir


166 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

d’utiliser les autoroutes ou encore minimiser <strong>la</strong> distance parcourue ou <strong>la</strong> durée du<br />

trajet. <strong>Le</strong>s algorithmes qui trouvent les chemins sont appelés <strong>de</strong>s routeurs. On peut<br />

en disposer pour p<strong>la</strong>nifier un voyage et ils délivrent une feuille <strong>de</strong> route avec calcul<br />

<strong>de</strong>s temps <strong>de</strong> passage et <strong>de</strong>s coûts. Pour obtenir un navigateur statique, il faut ajouter<br />

un système <strong>de</strong> localisation. <strong>Le</strong> seul disponible aujourd’hui est le GPS (Global<br />

Positionning System) qui délivre via une antenne et un bloc calcu<strong>la</strong>teur les<br />

coordonnées longitu<strong>de</strong>, <strong>la</strong>titu<strong>de</strong> et altitu<strong>de</strong> du point où il se trouve sous réserve <strong>de</strong><br />

recevoir au moins quatre signaux en provenance <strong>de</strong> quatre <strong>de</strong>s 24 satellites en orbite.<br />

Dès lors, une procédure <strong>de</strong> mise en correspondance <strong>de</strong> <strong>la</strong> position délivrée par le<br />

GPS avec <strong>la</strong> base <strong>de</strong> données cartographique (procédure appelée « map matching »)<br />

permet <strong>de</strong> localiser en temps réel le véhicule sur le réseau routier. <strong>Le</strong>s positions<br />

successives du véhicule qui se dép<strong>la</strong>ce permettent <strong>de</strong> connaître le sens du<br />

dép<strong>la</strong>cement sur <strong>la</strong> route et <strong>la</strong> vitesse (connue par ailleurs par le tachymètre<br />

traditionnel). Il est possible dès lors d’effectuer un guidage visuel ou sonore du<br />

véhicule sur <strong>la</strong> trajectoire précalculée par le routeur. Cette technologie qui<br />

commence seulement à être commercialisée en France, alors qu’elle est <strong>la</strong>rgement<br />

diffusée au Japon ou aux USA, correspond à ce que nous appelons un navigateur<br />

statique. <strong>Le</strong> qualificatif statique s’explique par le fait que le système ne prend en<br />

compte que <strong>la</strong> géométrie routière et les dép<strong>la</strong>cements du véhicule sans tenir compte<br />

du trafic.<br />

Il est donc concevable que l’algorithme <strong>de</strong> routage propose un trajet intéressant du<br />

point <strong>de</strong> vue géométrique parce qu’il est court alors qu’il s’agit d’une proposition<br />

très mauvaise, car l’usager va se trouver pendant un long moment dans un<br />

embouteil<strong>la</strong>ge. Dès lors, nous appellerons navigateur dynamique ou contextuel un<br />

système qui prend en compte le trafic et en particulier les segments <strong>de</strong> routes<br />

congestionnés. La prise en compte du trafic consiste simplement au niveau du<br />

routeur à mettre une pénalité forte sur les segments <strong>de</strong> routes congestionnés, ce qui<br />

amène le logiciel à rechercher <strong>de</strong>s itinéraires <strong>de</strong> contournement. La véritable<br />

difficulté est <strong>de</strong> détecter <strong>la</strong> congestion et <strong>de</strong> diffuser en temps réel l’information pour<br />

que les véhicules équipés puissent effectuer un re-routage dynamique vers leurs<br />

<strong>de</strong>stinations.<br />

C’est donc en nous appuyant sur cette analogie que nous appelons signalétique<br />

embarquée dynamique <strong>la</strong> secon<strong>de</strong> génération <strong>de</strong> signalisation à bord que nous avons<br />

développée et qui prend en compte le contexte dans lequel se trouve le véhicule.<br />

Dans <strong>la</strong> présentation <strong>de</strong> <strong>la</strong> signalétique embarquée statique, le système d’assistance à<br />

<strong>la</strong> conduite (ou co-pilote électronique) ne dispose que <strong>de</strong> l’information<br />

cartographique qui permet déjà d’afficher <strong>la</strong> signalisation routière directement sur le<br />

tableau <strong>de</strong> bord. Mais il peut encore faire plus, si on va rechercher dans <strong>la</strong> base <strong>de</strong><br />

données les informations pertinentes en aval du point courant où se trouve le<br />

véhicule. On appelle « horizon électronique » cette possibilité d’aller faire <strong>de</strong>s<br />

requêtes en aval dans <strong>la</strong> cartographie numérique, pour annoncer au conducteur un<br />

virage en épingle à cheveux non visible sur <strong>la</strong> droite ou encore l’approche d’un<br />

carrefour dangereux. L’appel<strong>la</strong>tion co-pilote électronique se justifie dès lors <strong>de</strong><br />

mieux en mieux.


Présentation <strong>de</strong> quelques résultats passés 167<br />

Nous allons franchir encore un pas supplémentaire en ajoutant au GPS et à <strong>la</strong><br />

cartographie <strong>de</strong>s informations provenant d’autres capteurs.<br />

Ainsi, le système <strong>de</strong> signalétique embarquée tient compte maintenant du contexte <strong>de</strong><br />

conduite dans lequel se trouve le véhicule et nous pouvons utiliser le qualificatif <strong>de</strong><br />

signalétique embarquée dynamique.<br />

Nous présentons une première version simple qui n'utilise comme capteur qu'une<br />

caméra embarquée et pas <strong>de</strong> GPS pour <strong>la</strong> localisation. La caméra détecte les actions<br />

<strong>de</strong> freinage et les clignotants du véhicule précé<strong>de</strong>nt et en fait une recopie sur le<br />

tableau <strong>de</strong> bord.<br />

Nous allons présenter <strong>de</strong>s scénarii plus complexes sur lesquels nous avons validé ce<br />

nouveau concept. <strong>Le</strong> premier concerne l’approche d’une intersection avec une route<br />

secondaire qui présente un panneau stop.<br />

Annonce d’une intersection avec panneau stop grâce à <strong>la</strong> technique <strong>de</strong> l’horizon<br />

électronique et surveil<strong>la</strong>nce par vision du véhicule à l’arrêt.


168 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

<strong>Le</strong> GPS et <strong>la</strong> cartographie permettent d’annoncer l’intersection et le panneau stop<br />

qui se trouvent à 55 mètres sur l’image. Mais cette information peut être exploitée<br />

pour accroître notre sécurité en activant le système <strong>de</strong> vision embarqué qui,<br />

connaissant <strong>la</strong> position approximative du stop dans l’image, va effectuer une<br />

recherche <strong>de</strong> véhicule qui serait sur <strong>la</strong> route secondaire en position <strong>de</strong> franchir le<br />

stop. Ce véhicule est détecté et <strong>la</strong> signalétique embarquée passe à l’orange pendant<br />

que l’algorithme <strong>de</strong> vision effectue un tracking <strong>de</strong> surveil<strong>la</strong>nce du véhicule dans le<br />

voisinage du stop.<br />

Annonce d’une intersection avec panneau stop grâce à <strong>la</strong> technique <strong>de</strong> l’horizon<br />

électronique et surveil<strong>la</strong>nce par vision du véhicule à l’arrêt.<br />

Alors que notre véhicule ne se trouve plus qu’à 24 mètres <strong>de</strong> l’intersection, le<br />

véhicule arrêté au stop s’est avancé sur <strong>la</strong> chaussée au-<strong>de</strong>là du marquage. Ce<br />

mouvement a été détecté par le système <strong>de</strong> vision et <strong>la</strong> signalisation à bord du<br />

véhicule est passée au rouge. Cette fusion entre les informations délivrées par le<br />

GPS, <strong>la</strong> cartographie et <strong>la</strong> vision artificielle permet donc <strong>de</strong> faire un pas<br />

supplémentaire dans l’assistance sécuritaire à <strong>la</strong> conduite.<br />

Nous allons présenter un autre scénario un peu plus compliqué et qui met en œuvre<br />

<strong>de</strong>s informations supplémentaires, en particulier un radar pour détecter les véhicules<br />

et le bus CAN qui délivre l’information <strong>de</strong> vitesse.<br />

<strong>Le</strong>s trois images suivantes appartiennent à une même séquence vidéo du scénario et<br />

correspon<strong>de</strong>nt à <strong>de</strong>s temps successifs. Notre véhicule s’apprête à rattraper un<br />

véhicule plus lent. <strong>Le</strong> véhicule rattrapé est détecté ici par le radar à l’avant <strong>de</strong> notre<br />

véhicule, mais il pourrait l'être aussi par <strong>la</strong> caméra embarquée à l’avant du véhicule.<br />

En interrogeant l’horizon électronique, le GPS et <strong>la</strong> cartographie permettent <strong>de</strong><br />

connaître l’existence d’une intersection non visible <strong>de</strong> notre véhicule et située en<br />

aval à 170 mètres environ.


Présentation <strong>de</strong> quelques résultats passés 169<br />

L’éventualité que le véhicule précé<strong>de</strong>nt tourne à <strong>la</strong> prochaine intersection est une<br />

hypothèse qui est prise en compte par le système qui activera <strong>de</strong>s algorithmes <strong>de</strong><br />

vision spécialisés dans <strong>la</strong> détection <strong>de</strong>s feux clignotants et <strong>de</strong>s feux stop.<br />

Dans un premier temps, le clignotant droit est détecté sur <strong>la</strong> secon<strong>de</strong> image. <strong>Le</strong>s feux<br />

stop qui s’allument au moment du freinage du véhicule précé<strong>de</strong>nt sont détectés à<br />

leur tour. La vitesse <strong>de</strong> notre véhicule lue sur le bus CAN est affichée. La distance<br />

<strong>de</strong> sécurité déterminée par le radar est respectée et le signal vert est activé sur le<br />

tableau <strong>de</strong> bord <strong>de</strong> notre <strong>voiture</strong>.


170 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

La <strong>de</strong>rnière image correspond au rejeu du même scénario, mais nous avons simulé<br />

cette fois-ci une vitesse trop élevée <strong>de</strong> notre véhicule (91 Km/h) et une distance <strong>de</strong><br />

sécurité trop faible. <strong>Le</strong> système <strong>de</strong> signalétique embarquée active alors un signal<br />

rouge sur le tableau <strong>de</strong> bord du véhicule.


Présentation <strong>de</strong> quelques résultats passés 171<br />

CONTROLE LATERAL<br />

À l’occasion du Congrès IEE Intelligent Vehicles 2002 qui se tenait en France à<br />

Versailles, le Centre <strong>de</strong> Robotique <strong>de</strong> l'Ecole <strong>de</strong>s Mines a présenté sur le circuit <strong>de</strong><br />

Satory plusieurs démonstrations sur les travaux conduits par les chercheurs et<br />

doctorants du Centre, en particulier <strong>la</strong> signalétique embarquée, <strong>la</strong> détection<br />

d'obstacles par fusion <strong>de</strong> données, <strong>la</strong> communication véhicule-infrastructure, et <strong>la</strong><br />

conduite automatique par asservissement visuel.<br />

Cette <strong>de</strong>rnière démonstration a été l'attraction appréciée <strong>de</strong>s congressistes<br />

(industriels et chercheurs) puisque nous n'avons pu satisfaire <strong>la</strong> centaine <strong>de</strong><br />

<strong>de</strong>man<strong>de</strong>urs qui souhaitaient faire le tour du circuit dans notre "cybercar". Notre<br />

véhicule que nous avons appelé " Lara " (pour LA Route Automatisée), rou<strong>la</strong>it à<br />

plus <strong>de</strong> 100km/heure dans les lignes droites et prenait <strong>de</strong>s virages serrés à 40-<br />

50 Km/heure. La démonstration a été filmée tant par France2 que TF1. Elle est<br />

passée au journal <strong>de</strong> 20H du jeudi 20 juin pour France 2 et au 20H du vendredi 21<br />

juin pour TF1.<br />

La figure ci-<strong>de</strong>ssus détaille les principaux équipements matériels (caméra,<br />

processeur <strong>de</strong> traitement d'image, carte d'asservissement <strong>de</strong> l'angle du vo<strong>la</strong>nt, bouton<br />

d'arrêt d’urgence) et le diagramme sous RT MAPS représentant l'algorithme utilisé.<br />

Extrait <strong>de</strong> l’article signé <strong>de</strong> Richard Bishop, Responsable au DOT (Department of<br />

Transport) du programme américain PATH dans <strong>la</strong> revue IV suite au Congrès<br />

IV2002.<br />

“La prestigieuse Ecole <strong>de</strong>s Mines <strong>de</strong> Paris est une école d’élite qui existe <strong>de</strong>puis<br />

l’époque où l’ingénierie était principalement centrée sur les travaux du génie<br />

minier. <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> Robotique <strong>de</strong> l’Ecole <strong>de</strong>s Mines a été un pionnier dans <strong>la</strong><br />

recherche sur les véhicules intelligents. La <strong>voiture</strong> <strong>de</strong> l’Ecole <strong>de</strong>s Mines est<br />

équipée d’une caméra noir et b<strong>la</strong>nc, d’un radar et d’actionneurs pour <strong>la</strong> direction,


172 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

les freins et l’accélérateur. <strong>Le</strong>s données <strong>de</strong>s capteurs sont fusionnées pour<br />

implémenter une détection <strong>de</strong> <strong>la</strong> voie <strong>de</strong> roulement, le contrôle <strong>la</strong>téral, <strong>la</strong><br />

visualisation <strong>de</strong>s panneaux <strong>de</strong> signalisation et <strong>la</strong> détection <strong>de</strong>s véhicules<br />

précé<strong>de</strong>nts. Pour ce qui est <strong>de</strong> <strong>la</strong> conduite automatique, <strong>la</strong> <strong>voiture</strong> a<br />

particulièrement bien négocié les virages serrés du circuit d’essais et le système a<br />

également été capable <strong>de</strong> gérer un changement <strong>de</strong> file (à vitesse réduite toutefois).<br />

De plus, le véhicule <strong>de</strong> l’École <strong>de</strong>s Mines procure au conducteur une visibilité<br />

complète, grâce aux rétroviseurs <strong>la</strong>téraux et arrière qui ont été supprimés et<br />

remp<strong>la</strong>cés par <strong>de</strong>s caméras, dont les images vidéo incrustées dans le tableau <strong>de</strong><br />

bord éliminent les angles morts ».<br />

UN REGULATEUR DE VITESSE INTELLIGENT<br />

<strong>Le</strong>s régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> vitesse sont <strong>la</strong>rgement répandus et ce <strong>de</strong>puis longtemps aux USA.<br />

Ils commencent à être diffusés en Europe. Ces systèmes permettent <strong>de</strong> maintenir<br />

constante <strong>la</strong> vitesse du véhicule, par exemple à 130 Km/h sur autoroute, allégeant<br />

ainsi <strong>la</strong> surveil<strong>la</strong>nce du conducteur et libérant ses pieds <strong>de</strong>s pédales <strong>de</strong> frein et<br />

d'accélération. Cependant, ces régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> vitesse sont aveugles, et dans<br />

l'hypothèse où le véhicule en rattrape un plus lent, c'est au conducteur <strong>de</strong> freiner<br />

pour maintenir <strong>la</strong> distance <strong>de</strong> sécurité et éviter le choc arrière.<br />

Certains constructeurs automobiles proposent déjà sur les véhicules haut <strong>de</strong> gamme<br />

<strong>de</strong>s régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> vitesse adaptatifs (ACC pour Adaptative Cruise Control en<br />

ang<strong>la</strong>is) qui utilisent un radar pour détecter le véhicule précé<strong>de</strong>nt et maintenir<br />

automatiquement <strong>la</strong> distance <strong>de</strong> sécurité. Ces dispositifs, dont l'usage est limité à <strong>la</strong><br />

conduite sur autoroute, présentent encore quelques restrictions résultant <strong>de</strong> l'angle<br />

limité <strong>de</strong> détection du radar qui peut, dans un virage, prendre pour cible un véhicule<br />

se trouvant sur une autre voie et freiner brusquement.<br />

<strong>Le</strong> système Fa<strong>de</strong>, développé en partenariat avec Renault, vise à pallier les<br />

insuffisances actuelles. Fa<strong>de</strong>, acronyme <strong>de</strong> Fonction d’Analyse et <strong>de</strong> Détection <strong>de</strong><br />

l’Environnement, est un logiciel qui s’appuie sur un moteur d’inférence <strong>de</strong> réseaux<br />

bayesiens pour détecter les obstacles. Il apporte <strong>de</strong>s progrès significatifs par rapport<br />

aux régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> vitesse adaptatifs que les grands constructeurs automobiles<br />

commencent à commercialiser. Il offre un champ <strong>de</strong> détection plus <strong>la</strong>rge, une<br />

meilleure précision <strong>la</strong>térale que le radar et détecte correctement les véhicules sur les<br />

voies <strong>la</strong>térales.


Présentation <strong>de</strong> quelques résultats passés 173<br />

À gauche, les cibles détectées par le radar. À droite, les cibles détectées par Fa<strong>de</strong>.<br />

<strong>Le</strong> champ <strong>de</strong> détection du capteur est <strong>la</strong>rgement augmenté.<br />

<strong>Le</strong> radar détecte correctement les véhicules arrivant sur les voies <strong>la</strong>térales (image<br />

<strong>de</strong> droite). <strong>Le</strong> radar en est incapable (image <strong>de</strong> gauche).<br />

L'algorithme FADE effectue une fusion <strong>de</strong> résultats entre plusieurs algorithmes qui<br />

travaillent en temps réel et en parallèle. Ce sont d'un côté quatre capteurs <strong>de</strong> vision:<br />

• Un détecteur <strong>de</strong> symétrie (une <strong>voiture</strong> vue <strong>de</strong> l’arrière présente en effet un p<strong>la</strong>n<br />

<strong>de</strong> symétrie).<br />

• Un détecteur d’ombre (<strong>de</strong> jour, on trouve toujours une ombre projetée au sol<br />

entre les roues arrière d’une <strong>voiture</strong> que l’on suit),<br />

• Un détecteur <strong>de</strong> lignes verticales et horizontales qui marquent les côtés, le toit<br />

et <strong>la</strong> lunette arrière du véhicule,<br />

• Un détecteur <strong>de</strong> feux arrière rouges.


174 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

<strong>Le</strong> détecteur <strong>de</strong> symétrie est présenté ci-<strong>de</strong>ssous :<br />

LA BOITE NOIRE<br />

La « boîte noire » (ou enregistreur <strong>de</strong> vol) est associée à l’aéronautique : elle<br />

enregistre pendant un vol un très grand nombre <strong>de</strong> paramètres techniques, y compris<br />

les conversations dans le « cockpit », permettant ainsi a posteriori <strong>de</strong> trouver les<br />

causes d’un possible acci<strong>de</strong>nt.<br />

Dans le domaine automobile, on utilise aussi le terme <strong>de</strong> boîte noire ou<br />

d’enregistreur <strong>de</strong> données d’acci<strong>de</strong>nts. Plusieurs fabricants ont déjà développé <strong>de</strong><br />

tels systèmes électroniques enregistrant en permanence les principaux paramètres<br />

d’un véhicule qui sont théoriquement sous contrôle du conducteur : vitesse,<br />

accélération, décélération, direction, freinage, clignotants ou éc<strong>la</strong>irage.<br />

En cas d’acci<strong>de</strong>nt, le système a mémorisé les 30 <strong>de</strong>rnières secon<strong>de</strong>s et poursuit<br />

l’enregistrement et <strong>la</strong> mémorisation <strong>de</strong>s données pendant les 15 secon<strong>de</strong>s suivantes.<br />

Ce sont alors quelque 45 secon<strong>de</strong>s conservées dans <strong>la</strong> mémoire protégée <strong>de</strong> <strong>la</strong> boîte<br />

noire qui peuvent être analysées pour comprendre et expliquer ce qui s’est passé au<br />

moment <strong>de</strong> l’acci<strong>de</strong>nt.<br />

C’est cette fonction qui intéresse les pouvoirs publics car elle <strong>de</strong>vrait permettre aux<br />

forces <strong>de</strong> l’ordre d’éluci<strong>de</strong>r plus facilement les causes <strong>de</strong>s acci<strong>de</strong>nts mortels.<br />

Pour recueillir et conserver les données, <strong>la</strong> boîte noire est munie <strong>de</strong> capteurs internes<br />

(accéléromètres, compas) dont les indications sont complétées par les informations<br />

propres du véhicule (vitesse, freinage, clignotants, éc<strong>la</strong>irage etc .). La mémorisation<br />

<strong>de</strong>s données est effectuée sur <strong>de</strong>s cartes mémoires MMC qui les protégent contre<br />

toute manipu<strong>la</strong>tion. Elles peuvent être transférées vers un PC via une liaison RS-


Présentation <strong>de</strong> quelques résultats passés 175<br />

232, USB ou IEEE1394 pour être analysées. Une pile interne permet <strong>de</strong> les<br />

conserver en mémoire pendant plusieurs années et <strong>la</strong> confi<strong>de</strong>ntialité est assurée par<br />

le scellement <strong>de</strong> <strong>la</strong> boîte.<br />

Du point <strong>de</strong> vue <strong>de</strong> <strong>la</strong> société, il est important <strong>de</strong> pouvoir a posteriori éluci<strong>de</strong>r les<br />

acci<strong>de</strong>nts mortels et <strong>la</strong> boîte noire peut y contribuer comme dans le domaine aérien.<br />

Toutefois, on peut facilement imaginer une utilisation détournée qui consisterait à se<br />

servir <strong>de</strong>s données pour contrôler le comportement <strong>de</strong>s conducteurs. La vitesse et le<br />

temps <strong>de</strong> conduite seraient très facilement vérifiables.<br />

<strong>Le</strong>s pouvoirs publics reprendraient l’exemple <strong>de</strong>s routiers qui doivent subir le<br />

contrôle permanent <strong>de</strong> leur tachymètre. Après l’équipement du réseau routier en<br />

radars automatiques, ce pas supplémentaire aurait <strong>de</strong>s implications sociétales et<br />

politiques fortes.<br />

On observera toutefois - et c’est surprenant - que les boîtes noires, même dans<br />

l’aéronautique, ne comportent pas d’enregistrement vidéo, ce qui constituerait<br />

pourtant une fonction très riche permettant <strong>de</strong> comprendre le déroulement d’un<br />

acci<strong>de</strong>nt.<br />

Notre contribution est précisément d’apporter cette fonction supplémentaire en<br />

proposant une boîte noire enregistrant, outre les paramètres intrinsèques du véhicule<br />

(vitesse, actions sur les freins, clignotants, angle vo<strong>la</strong>nt etc.), les coordonnées GPS<br />

permettant <strong>la</strong> localisation, un canal audio, et un ou plusieurs canaux vidéo ….<br />

La technologie RT MAPS qui permet <strong>la</strong> création <strong>de</strong> bases <strong>de</strong> données datées et<br />

synchronisées convient pour réaliser une boîte noire <strong>de</strong> nouvelle génération, ;<br />

Toutefois, il faut l’adapter à ce fonctionnement inhabituel. En mo<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />

fonctionnement normal, c’est l’opérateur qui sélectionne les données à enregistrer et<br />

qui déci<strong>de</strong> du début et <strong>de</strong> <strong>la</strong> fin <strong>de</strong> l’enregistrement. Dans le cas <strong>de</strong> <strong>la</strong> boîte noire, on<br />

ne cherche pas à enregistrer et à mémoriser les données sur tout le parcours, mais on<br />

doit être en mesure à tout moment <strong>de</strong> pouvoir reproduire les 30 <strong>de</strong>rnières secon<strong>de</strong>s.<br />

Pour ce<strong>la</strong>, on crée trois fichiers <strong>de</strong> 10 secon<strong>de</strong>s (ou plus généralement N secon<strong>de</strong>s)<br />

qui constituent <strong>de</strong>s registres tournants et qui fonctionnent en mo<strong>de</strong> FIFO (First In,<br />

First Out). Chaque nouveau fichier qui se ferme chasse le plus ancien et prend <strong>la</strong><br />

troisième position. Ceci représente le fonctionnement normal, que le véhicule roule<br />

ou soit arrêté. Par contre, si un acci<strong>de</strong>nt survient, il faut clore le fichier en cours<br />

d’enregistrement et en ouvrir un nouveau qui enregistrera pendant P secon<strong>de</strong>s <strong>la</strong><br />

pério<strong>de</strong> post-acci<strong>de</strong>nt. L’événement qui, automatiquement, activera <strong>la</strong> session <strong>de</strong><br />

clôture <strong>de</strong> <strong>la</strong> boîte noire sera par exemple le signal <strong>de</strong>s accéléromètres <strong>de</strong><br />

déclenchement <strong>de</strong> l’air bag.<br />

La fonctionnalité boîte noire a été implémentée par <strong>la</strong> Société INTEMPORA et est<br />

illustrée dans un acci<strong>de</strong>nt simulé sur les pistes <strong>de</strong> Satory, avec du matériel mis à<br />

disposition par le LIVIC (Laboratoire sur les Interactions Véhicules Infrastructures<br />

Conducteur).


176 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

Boîte noire avec restitution <strong>de</strong>s 30 <strong>de</strong>rnières secon<strong>de</strong>s.<br />

LE DETECTEUR DE PIETONS<br />

D’une manière générale, les outils techniques d’analyse et <strong>de</strong> compréhension <strong>de</strong><br />

l’environnement <strong>de</strong> conduite diffusent lentement dans les systèmes <strong>de</strong> transports<br />

intelligents. Toutefois, <strong>de</strong>s efforts importants sont faits pour <strong>la</strong> détection et <strong>la</strong><br />

localisation <strong>de</strong>s véhicules, pour permettre <strong>de</strong>s applications ciblées comme le<br />

régu<strong>la</strong>teur <strong>de</strong> vitesse adaptatif ou encore le stop and go.<br />

La détection et <strong>la</strong> localisation <strong>de</strong>s usagers vulnérables et plus particulièrement <strong>de</strong>s<br />

piétons et <strong>de</strong>s cyclistes présente une spécificité et un intérêt pour accroître <strong>la</strong><br />

sécurité.<br />

Au même titre qu’un véhicule, le piéton constitue dans un environnement <strong>de</strong><br />

conduite une cible qu’il faut détecter, reconnaître en tant que piéton, localiser et<br />

éventuellement suivre dans son dép<strong>la</strong>cement.<br />

<strong>Le</strong>s solutions industrialisées et commercialisées actuellement pour détecter les<br />

véhicules utilisent le radar qui permet à <strong>la</strong> fois <strong>de</strong> détecter <strong>la</strong> position et <strong>la</strong> vitesse<br />

<strong>de</strong>s véhicules. On trouve cette technologie dans les régu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> vitesse à contrôle<br />

<strong>de</strong> distance. Bien que <strong>la</strong> vision soit moins onéreuse que le radar et possè<strong>de</strong> un champ<br />

d’analyse plus grand, elle n’est pas proposée par les constructeurs pour ces<br />

applications. <strong>Le</strong>s raisons en sont que <strong>la</strong> vision monocu<strong>la</strong>ire permet <strong>la</strong> détection<br />

angu<strong>la</strong>ire <strong>de</strong> l’obstacle, mais que <strong>la</strong> détermination <strong>de</strong> <strong>la</strong> distance à l’obstacle suppose<br />

l’hypothèse d’une route p<strong>la</strong>ne et <strong>la</strong> détection <strong>de</strong>s points <strong>de</strong> contact <strong>de</strong> l’obstacle avec<br />

le sol. Par ailleurs, <strong>la</strong> mesure <strong>de</strong> <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong> <strong>la</strong> cible, obtenue aisément par radar<br />

Doppler, est plus difficilement accessible par <strong>la</strong> vision monocu<strong>la</strong>ire.<br />

Pour détecter les piétons, nous avons été conduits à développer une métho<strong>de</strong><br />

spécifique.<br />

Observons tout d’abord qu’il y a <strong>de</strong>ux c<strong>la</strong>sses <strong>de</strong> problèmes dans <strong>la</strong> détection <strong>de</strong><br />

piétons : le cas où <strong>la</strong> caméra est localisée en un endroit fixe et observe <strong>la</strong> scène où se<br />

dép<strong>la</strong>cent les piétons et le cas où <strong>la</strong> caméra est elle-même embarquée dans un<br />

véhicule en mouvement et observe les piétons. Nous qualifions respectivement ces<br />

<strong>de</strong>ux configurations d’analyse statique et d’analyse dynamique.


Présentation <strong>de</strong> quelques résultats passés 177<br />

Détection <strong>de</strong> piéton à partir d’une caméra mobile embarquée. (On observe dans<br />

l’image le reflet du tableau <strong>de</strong> bord dans le pare-brise)<br />

Il est c<strong>la</strong>ir que le second problème est plus difficile à résoudre que le premier.<br />

L’analyse statique a déjà fait l’objet <strong>de</strong> nombreux travaux. C’est un cas <strong>de</strong> figure<br />

que l’on rencontre lorsqu’on veut détecter les passants sur un passage piétonnier ou<br />

dans un lieu public (couloir <strong>de</strong> métro, aéroport, gare, salle d’accueil). <strong>Le</strong>s<br />

applications peuvent concerner <strong>la</strong> sécurité <strong>de</strong>s lieux ou <strong>la</strong> réalisation <strong>de</strong> signalétique<br />

<strong>intelligente</strong>.<br />

A priori, si on sait résoudre l’analyse dynamique, on saura traiter l’analyse statique<br />

qui apparaît comme un cas plus simple où <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong> <strong>la</strong> caméra est nulle.<br />

Dans <strong>la</strong> détection <strong>de</strong> piétons en analyse statique, on fait jouer un rôle privilégié à<br />

l’image du champ observé sans piétons qu’on qualifie d’image <strong>de</strong> référence. La<br />

détection <strong>de</strong> piétons se fait par différence entre l’image courante et l’image <strong>de</strong><br />

référence, différence qui fait apparaître l’objet recherché s’il existe. Cette métho<strong>de</strong><br />

est utilisée par exemple dans l’analyse <strong>de</strong>s files d’attente <strong>de</strong> <strong>voiture</strong>s à une<br />

intersection ou <strong>la</strong> détection automatique d’inci<strong>de</strong>nt comme un véhicule immobilisé<br />

sur une voie dans un tunnel.<br />

L’image <strong>de</strong> référence n’existe plus si <strong>la</strong> caméra d’observation p<strong>la</strong>cée en frontal<br />

<strong>de</strong>rrière le pare-brise d’une <strong>voiture</strong> se dép<strong>la</strong>ce elle-même - c’est ce cas que nous<br />

traitons.<br />

Sans entrer dans les détails <strong>de</strong>s algorithmes qui font l’objet <strong>de</strong> publications, nous<br />

allons expliquer <strong>de</strong> manière didactique le principe <strong>de</strong> <strong>la</strong> métho<strong>de</strong>. Elle comprend<br />

quatre modules:


178 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

1. Un c<strong>la</strong>ssificateur binaire qui, après apprentissage et sur présentation d’une<br />

imagette rectangu<strong>la</strong>ire susceptible <strong>de</strong> contenir un piéton, répond par oui ou<br />

par non avec un taux <strong>de</strong> probabilité.<br />

2. Un détecteur <strong>de</strong> jambes : lorsqu’un piéton marche, son image présente une<br />

suite <strong>de</strong> lignes obliques qui sont mises en évi<strong>de</strong>nce par un algorithme <strong>de</strong><br />

détection <strong>de</strong> contours.<br />

3. Un estimateur <strong>de</strong> mouvement qui détecte les zones <strong>de</strong> l’image où un<br />

mouvement est observable.<br />

4. Un détecteur c<strong>la</strong>ssique <strong>de</strong> contours verticaux.<br />

<strong>Le</strong>s algorithmes 2-3-4 sont assez c<strong>la</strong>ssiques et exploitent les particu<strong>la</strong>rités <strong>de</strong>s<br />

piétons. Ils servent notamment à initialiser les cibles piétonnes potentielles.<br />

<strong>Le</strong> c<strong>la</strong>ssificateur binaire constitue <strong>la</strong> partie <strong>la</strong> plus innovante <strong>de</strong> <strong>la</strong> métho<strong>de</strong>. Nous<br />

allons expliquer son fonctionnement. Il présente <strong>de</strong>ux mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> travail : le mo<strong>de</strong><br />

apprentissage et le mo<strong>de</strong> exécution.<br />

<strong>Le</strong> mo<strong>de</strong> exécution est le plus simple puisque dans ce mo<strong>de</strong>, pour déci<strong>de</strong>r, le<br />

c<strong>la</strong>ssificateur prend en compte un ensemble <strong>de</strong> paramètres résultats du mo<strong>de</strong><br />

apprentissage. Il reçoit en entrée une imagette qu’il met dans un format standard et<br />

répond <strong>de</strong> manière binaire positivement ou négativement à <strong>la</strong> présence d’un piéton<br />

dans l’image. En fait, ce n’est pas un c<strong>la</strong>ssificateur, mais N c<strong>la</strong>ssificateurs qui votent<br />

et qui disposent d’un poids dans <strong>la</strong> décision finale.<br />

<strong>Le</strong> mo<strong>de</strong> apprentissage est plus complexe. Son but est <strong>de</strong> construire le fichier <strong>de</strong><br />

paramètres qui va être utilisé dans le mo<strong>de</strong> exécution et qui représente<br />

« l’expérience » ou le « savoir-faire » du détecteur. Ce savoir-faire est basé sur<br />

l’apprentissage et par conséquent sur un grand nombre d’images qui ont été<br />

présentées au système et qui contiennent ou non un piéton. Ces milliers<br />

d’échantillons sont rangés dans <strong>de</strong>ux répertoires dits « positif » et « négatif ».<br />

Pour reconnaître un piéton, on recherche <strong>de</strong> manière directe dans les images <strong>de</strong>s<br />

« configurations <strong>de</strong> pixels » ou, après traitement, « <strong>de</strong>s structures <strong>de</strong> données » qui<br />

soient présentes dans <strong>de</strong>s images contenant <strong>de</strong>s piétons et absentes dans <strong>de</strong>s images<br />

ne contenant pas <strong>de</strong> piétons. Si une seule configuration <strong>de</strong> pixels répondait <strong>de</strong><br />

manière certaine à <strong>la</strong> question, le problème serait résolu. Malheureusement, il n’en<br />

est pas ainsi et <strong>la</strong> réponse est en fait une probabilité. La recherche d’une<br />

configuration <strong>de</strong> pixels dans une image revient en fait à appliquer un filtre linéaire<br />

sur l’image, le filtre étant un masque associé à <strong>la</strong> configuration <strong>de</strong> pixels. Si le taux<br />

<strong>de</strong> bonnes réponses du filtre sur l’ensemble d’apprentissage est supérieur à 0.5, il est<br />

retenu comme c<strong>la</strong>ssificateur potentiel et sera considéré comme c<strong>la</strong>ssificateur faible<br />

ou fort selon que son taux est inférieur ou supérieur à 0.75.<br />

Dès lors, l’apprentissage consiste en une double exploration : une exploration<br />

consistant à augmenter le nombre d’échantillons <strong>de</strong> <strong>la</strong> base d’apprentissage (ce qui<br />

revient à prendre en compte <strong>la</strong> variabilité <strong>de</strong>s contextes et à accroître <strong>la</strong> robustesse<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> métho<strong>de</strong>), et une exploration consistant à augmenter le nombre <strong>de</strong>


Présentation <strong>de</strong> quelques résultats passés 179<br />

c<strong>la</strong>ssificateurs élémentaires, à les mettre en compétition et à ne retenir que les plus<br />

efficaces.<br />

<strong>Le</strong> processus est initialisé en générant <strong>de</strong> manière aléatoire plusieurs filtres qui<br />

donnent les premiers résultats et sont c<strong>la</strong>ssés selon leurs performances. Chaque filtre<br />

donne naissance à trois autres filtres par un processus <strong>de</strong> « mutation génétique», ces<br />

<strong>de</strong>rniers étant à leur tour mis à l’épreuve, puis retenus (ou éliminés), selon qu’ils<br />

sont (ou pas) plus performants que <strong>la</strong> génération <strong>de</strong>s filtres « parents ».<br />

C’est l’opérateur humain qui déci<strong>de</strong> du nombre <strong>de</strong> c<strong>la</strong>ssificateurs élémentaires et <strong>de</strong><br />

l’ensemble d’apprentissage.<br />

La phase d’apprentissage impose <strong>de</strong> disposer d’un grand nombre d’échantillons qui<br />

sont en fait les images <strong>de</strong> séquences vidéo filmées dans le type d’environnement où<br />

l’on souhaite mettre en œuvre le détecteur <strong>de</strong> piétons. <strong>Le</strong>s imagettes <strong>de</strong> <strong>la</strong> base<br />

d’apprentissage sont fabriquées par l’opérateur pour les premières puis générées<br />

automatiquement pour les autres. Comme il faut répondre positivement ou<br />

négativement à chacune <strong>de</strong>s imagettes <strong>de</strong> <strong>la</strong> base d’apprentissage, <strong>de</strong>s outils<br />

d’assistance ont été développés pour semi automatiser cette phase qui pourrait<br />

apparaître besogneuse autrement.<br />

Observons que l’opérateur n’est jamais intervenu pour expliquer au système ce<br />

qu’était un piéton, il a simplement présenté <strong>de</strong>s échantillons « piétons » et « nonpiétons<br />

» au système et celui-ci a trouvé seul les « configurations <strong>de</strong> pixels»<br />

appelées c<strong>la</strong>ssificateurs élémentaires qui lui permettent <strong>de</strong> reconnaître un piéton. En<br />

conséquence, le système n’est pas seulement un détecteur <strong>de</strong> piétons, mais un<br />

détecteur <strong>de</strong> « n’importe quoi » dès lors qu’on lui présente une base d’apprentissage<br />

<strong>de</strong> « n’importe quoi» et <strong>de</strong> « non n’importe quoi».<br />

Détection <strong>de</strong> piétons <strong>de</strong> jour en ville par caméra embarquée.


180 <strong>Le</strong> Centre <strong>de</strong> robotique a vingt ans<br />

Détection <strong>de</strong> piétons <strong>de</strong> nuit en rase campagne par caméra embarquée.<br />

LA BANDE DE ROULEMENT VIRTUELLE<br />

La ban<strong>de</strong> <strong>de</strong> roulement est un dispositif sécuritaire mis en p<strong>la</strong>ce par les gestionnaires<br />

<strong>de</strong> voiries pour éviter les sorties <strong>de</strong> routes. <strong>Le</strong>s statistiques montrent en effet que <strong>de</strong><br />

nombreux acci<strong>de</strong>nts ont lieu sans tiers alors que, pour <strong>de</strong>s raisons inconnues, le<br />

véhicule quitte sa voie <strong>de</strong> roulement et s’en va sur le bas-côté. Très souvent, ces<br />

acci<strong>de</strong>nts arrivent en ligne droite sans raison apparente, si ce n’est un manque<br />

d’attention du conducteur ou un début <strong>de</strong> somnolence lié à <strong>la</strong> monotonie ou à <strong>la</strong><br />

fatigue.<br />

En p<strong>la</strong>çant <strong>de</strong>s délimiteurs <strong>de</strong> voie sous forme <strong>de</strong> ban<strong>de</strong>s rugueuses intermittentes,<br />

les pouvoirs publics estiment que l’on diminue <strong>de</strong> 20 à 30% ce type d’acci<strong>de</strong>nt. <strong>Le</strong>s<br />

avantages <strong>de</strong> ces ban<strong>de</strong>s <strong>de</strong> roulement au niveau <strong>de</strong> <strong>la</strong> sécurité sont donc réels et<br />

significatifs, mais il y a aussi quelques inconvénients. En premier lieu, il y a un coût<br />

<strong>de</strong> réalisation et <strong>de</strong> maintenance ; en second lieu, ces ban<strong>de</strong>s sont bruyantes non<br