Le siècle de la voiture intelligente

Claude Laurgeau
Le siècle
de la voiture
intelligente
Collection mathématique & informatique
Collection mathématique & informatique
Presses des Mines

Le siècle de la voiture
intelligente

© Transvalor – Presses des MINES, 2009
60 boulevard Saint Michel – 75272 Paris cedex 06 – France
email : presses@mines-paristech.fr
http://www.ensmp.fr/Presses
© photos de couverture : Centre de Robotique, Intempora.
ISBN : 978-2-911256-10-3
Dépôt légal 2009
Achevé d’imprimer en 2009 (Paris)
Tous droits de reproduction, de traduction, d’adaptation et d’exécution réservés pour tous les
pays.

Claude Laurgeau
Le siècle de la voiture
intelligente

Collection Mathématiques et informatique
Dans la même collection
Le traité de la réalité virtuelle
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Coordination du volume : S.Donikian
Le traité de la réalité virtuelle, volume 5
Les humains virtuels
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Le traité de la réalité virtuelle, volume 4
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Le traité de la réalité virtuelle, volume 3
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L'interfaçage, l’immersion et l’interaction en environnement virtuel
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Le traité de la réalité virtuelle, volume 1
L’homme et l’environnement virtuel
Edited by John Cagnol and Jean-Paul Zolesio P.
Information Processing
Recent Mathematical Advances in Optimization
François Goulette
Modélisation3 D automatique
Outils de géométrie différentielle

PREMIERE PARTIE
Les systèmes de transport
intelligents

INTRODUCTION
Cet ouvrage n’accédera pas à la postérité, car il en est ainsi dans le monde des
nouvelles technologies, qui évoluent très vite : ce qui est écrit aujourd’hui sera
obsolète dans quelques dizaines d’années et même avant. Il faut positiver et trouver
à cela au moins un avantage, c’est la certitude que les lecteurs et l’auteur ont été
contemporains le temps de quelques décennies, qu’ils ont un même vécu et peuvent
partager un même contexte, conditions impossibles à rassembler un siècle plus tard.
Les lecteurs de ce futur lointain pourraient difficilement imaginer l’importance des
mutations techniques que notre génération a connues pendant les vingt dernières
années.
Ce document a été rédigé pendant l’été 2009, à l’occasion du vingtième
anniversaire du Centre de Robotique de l’Ecole des Mines de Paris. Ce laboratoire
créé ex nihilo en 1989, a orienté ses activités de recherche autour du thème de la
robotique autonome communicante. Bien que plusieurs thèmes de recherche
différents aient été abordés sur ces vingt années, l’essentiel de l’activité s’est centrée
sur la voiture intelligente, regardée comme un robot mobile ayant déjà son
autonomie énergétique mais pas encore son autonomie décisionnelle.
Le mémoire comprend deux parties :
• Une première partie dédiée aux systèmes de transports intelligents au sens
large permettant au lecteur de se familiariser avec l’environnement technique
du sujet.
• Une seconde partie où sont décrites les principales actions de recherches
conduites au Centre de Robotique sur ce sujet.
L’auteur tient à remercier ses collègues chercheurs du Centre de Robotique pour leur
contribution à la rédaction de la seconde partie.
LES « TIQUE S » ET LES « TIC S »
L’ère des « TIQUE s »
L’ère des IQUE s va couvrir une période d’une quinzaine d’années, de 1975 à 1990
environ. Toute une génération de mots recouvrant des concepts liés à l’innovation
dans un domaine d’activité humaine apparaît. Certains de ces mots vont survivre,
d’autres vont être effacés par le temps. Citons en vrac : robotique, mécatronique,
productique, bureautique, télématique, transitique, domotique, constructique,
agriotique, ….
Certains de ces mots sont entrés dans les dictionnaires, un grand nombre font l’objet
d’un article dans Wikipédia, de plus ou moins grande qualité en fonction des
contributeurs.
La robotique a fait son apparition en France dans les années 1970, associée à des
bras manipulateurs se substituant à l’homme dans des opérations répétitives de

8 Les systèmes de transport intelligents
manutention d’outils ou de pièces, opérations telles que le chargement ou
déchargement des machines, le soudage, la peinture…on parle alors de robotique
manufacturière. Puis le concept s’est étendu à la robotique dite de service dans
laquelle le robot devient une machine autonome capable de se déplacer, de
comprendre et d’agir sur son environnement. Dès lors, la robotique est un surensemble
de la perception avancée (reconnaissance et interprétation de scènes
visuelles, reconnaissance et synthèse des sons), des sciences du raisonnement
(méthodes d’apprentissage, intelligence artificielle) et de l’action (systèmes de
contrôle avancés, logiciels temps réel).
Le néologisme « productique » a été créé en 1979 par la société Philips pour
désigner les applications informatiques dans le domaine de la production
industrielle. Il provient de l'amalgame des mots « production » et « informatique ».
La productique est donc a priori un sur-ensemble de la Conception Assistée par
Ordinateur (CAO), des Machines Outils à Commande Numérique (MOCN), de la
robotique manufacturière et de la gestion de production. La productique a surtout
établi l’importance et même la prééminence de l’organisationnel sur le tout
technologique. Rien ne sert d’investir dans la haute technologie si l’organisation
technique et humaine est défectueuse.
La mécatronique qui a fait son apparition dans le Larousse en 2005 est un concept
d’origine japonaise. Il puise dans la mécanique et dans l’électronique dont il fait
l’amalgame. Peu usité pendant de nombreuses années, il est remis en lumière
aujourd’hui en France par plusieurs des pôles de compétitivité.
La bureautique, apparue vers 1980, correspond à l’automatisation des opérations de
bureau. Il faut se replonger dans le contexte de l’époque avec les machines à écrire à
mémoire, le papier carbone pour les copies, les premières machines à photocopier,
les télex…. pour comprendre la révolution qui a résulté du déploiement massif de la
micro-informatique. Le bureau de secrétariat du passé était composé de trois
parties : le plan de travail proprement dit sur lequel étaient produits les documents
(lettres, devis) avec l’aide de machines à écrire et à calculer, deux casiers pour
l’arrivée et le départ des courriers et des armoires pour le rangement et l’archivage.
Les logiciels bureautiques d’aujourd’hui reprennent cette même organisation qu’ils
dématérialisent et à laquelle ils ajoutent une totale flexibilité. La production des
documents est assurée par les traitements de texte, les tableurs, les grapheurs. La
communication se fait par le courrier électronique avec une éventuelle assistance du
fax, et l’archivage est assuré par les bases de données. Mais bien d’autres fonctions
d’assistance sont offertes telles que les dictionnaires en ligne, les corrections
orthographiques et grammaticales intégrées, la traduction automatique, la gestion
d’agendas, et même les téléréunions avec l’écrit, l’image et le son.
Le terme Télématique a été inventé par Simon Nora et Alain Minc dans le livre
L'informatisation de la Société (La Documentation Française, 1978). Il résulte
clairement de l’hybridation des mots télécommunication et informatique. Les
auteurs imaginent les potentialités résultant de la connexion de terminaux permettant
la visualisation de données informatiques stockées dans des ordinateurs à travers les
réseaux de télécommunication. La mise en œuvre du concept va donner naissance au

Introduction 9
Minitel et au réseau Télétel reconnu dans le monde entier comme le premier réseau
télématique grand public.
Le Minitel en 1982
Le relatif succès du Minitel sera
toutefois éclipsé par l’avènement de
l’Internet et le terme télématique sera
de moins en moins usité. Il est
intéressant de noter qu’il est remis au
goût du jour par les constructeurs
automobiles qui parlent d’unité
télématique pour définir un système
embarqué comprenant un navigateur
GPS, une carte SIM, un lecteur mp3,
le tout capable de communiquer avec
des systèmes nomades via Bluetooth
ou vers l’infrastructure via DSRC. La
télématique routière existe.
La transitique est un sous-ensemble de la productique et de la logistique. Elle
concerne l’automatisation des fonctions de manipulation et de transfert de pièces, de
produits finis, ou d’outils au sein même de l’entreprise de production. La transitique
recouvre aussi l’identification des objets à manipuler par les technologies RFID ou
code barres, les outils logiciels de pilotage et de supervision des flux physiques.
C’est donc la logistique interne à l’entreprise.
La domotique rassemble les innovations qui résultent des nouvelles technologies au
service de l’habitat. La domotique offre des fonctions comme le contrôle programmé
ou à distance de l'éclairage, du chauffage, la gestion d'énergie, la sécurité des biens
ou des personnes, et la communication. On peut y ajouter les ouvertures et
fermetures à distance des portes de garages, des volets roulants, l’arrosage des
jardins et aussi la robotique d’assistance à l’intérieur des maisons (robots aspirateurs
ou assistance aux handicapés) et à l’extérieur (robot de tonte des pelouses).
Mécatronique = Mécanique Électronique
Productique = Production Informatique
Bureautique = Bureau Informatique
Télématique = Télécommunications Informatique
Transitique = Transferts Informatique
Constructique = Construction Robotique
Agrotique = Agriculture Informatique
D’autres termes ont existé de manière éphémère dans les années 1990 comme
Agrotique couvrant la robotisation des activités agricoles (taille automatique de la
vigne, robot de traite des vaches, machines agricoles guidées par GPS …) ou

10 Les systèmes de transport intelligents
Constructique traduisant l’apparition dans l’industrie du bâtiment de la robotique
de chantier et de la domotique dans l’habitat.
L’auteur de ce livre a lui-même créé le terme de « Novotique » en 1983 pour parler
de manière générale des technologies innovantes issues des sciences de
l’information et de la communication, et créé une collection d’ouvrages du même
nom.
De manière surprenante, les termes les plus anciens Automatique et Cybernétique
sont assez peu utilisés pour parler des nouvelles technologies.
L’ère des « TIC s »
L’ère des TIQUEs aura duré une vingtaine d’années avant d’être supplantée par l’ère
des TIC s. Les TIQUES avaient l’avantage de décliner des domaines applicatifs des
nouvelles technologies dans des secteurs de l’activité humaine. Le X-TIQUE est
relativement bien cerné et compris aussitôt que la variable X est définie. Avec les
TICs, cela est beaucoup moins vrai.
Le premier spécimen des termes en TICs est le sigle NTIC pour Nouvelles
Technologies de l’Information et de la Communication. Il faut avouer que l’on
s’élève là au niveau des métas concepts et que cela ne parle guère au citoyen
ordinaire. Il y a d’abord le N de nouveau mais dix ou quinze ans après, faut-il
continuer à parler de NTIC ou simplement de TIC ? Il y a ensuite le I de information
et le C de communication, mais il s’agit de « information » et non « informatique »
et de « communication » et non de « télécommunication ». Le T est celui de
« technologie » et non de « technique ». Bref nous pouvons dire que cela est assez
flou et même assez technocratique.
Mais nous ne pouvons faire abstraction des TIC s car elles s’imposent à nous au
niveau des instances de gouvernance nationale et surtout européenne. Elles dérivent
de leurs homologues en anglais, l’IS pour Information Society, l’IT pour
Information Technology, NICT pour New Information and Communication
Technologies ou simplement ICT pour Information and Communication Technolgy.
Au-delà des mots, qu’y a-t-il de nouveau pour justifier le passage de TIQUE à TIC ?
Posons nous une question simple : quelles sont les quatre innovations qui ont le plus
modifié la société tout entière sur les quinze dernières années ?
Sans chercher longtemps, nous allons annoncer : la téléphonie mobile GSM,
l’ordinateur individuel et portable, l’Internet, et le GPS.
À dire vrai tout le monde trouve rapidement les trois premiers sans préciser l’ordre.
Toutefois, les gens pensent moins spontanément aux systèmes de localisation et de
navigation GPS.
• La téléphonie mobile ou GSM : Le Bi Bop fut de 1993 à 1997 le premier
réseau de téléphonie mobile en France. Il fut rapidement remplacé par le GSM
(Global System for Mobile communication). En 1995, le taux de pénétration
du téléphone mobile en France était de 3 %. Il a connu, comme dans tous les
pays du monde une très forte croissance. En octobre 2008, ce taux est passé à

Introduction 11
88% avec plus de 52 millions d’utilisateurs. Malgré ce résultat impressionnant,
la France se situe à la dernière place européenne puisque la moyenne de
l’EU27 est de 119%, avec 129% en Allemagne et 152% en Italie. Cela signifie
que de nombreux européens ont plusieurs téléphones mobiles à usage privé ou
professionnel. Jamais, dans l’histoire de l’humanité, une innovation
technologique ne s’est disséminée aussi vite et aussi massivement.
• Le PC (Personal Computer) fixe ou portable : il n’y a pas d’organisme
officiel en France, pour le suivi du parc informatique. Mais l’Université de
Sherbrooke au Canada établit à partir des données de la banque mondiale des
modèles de prédiction fiables, selon lesquels la France compte, en 2008, 81
ordinateurs pour 100 habitants.
• Internet : selon l’ARCEP (Autorité de Régulation des Communications
Electroniques et des Postes), le nombre d’abonnés Internet en France fin mars
2009 était de 18,350 millions. La croissance sur un an a été de 13% soit 2,1
millions d’abonnés supplémentaires. Tout en étant largement dépassé par la
téléphonie mobile, la diffusion de l’accès à Internet est aussi très
impressionnante.
• Navigateur GPS : il est plus difficile de trouver pour la France des statistiques
sur la pénétration des systèmes de navigation mobiles autonomes ou intégrés
dans les smart phones. En 2005, il s’était vendu 5,8 millions d’unités en
Europe et 4,3 millions d’unités pour le seul premier trimestre 2006. En France,
il s’est vendu 2,5 millions de navigateurs nomades en 2007 et trois millions en
2008. Sans atteindre les niveaux du GSM et de l’Internet, ces taux de
croissance sont considérables et supérieurs à la progression de la photo
numérique par exemple.

12 Les systèmes de transport intelligents
LES GRANDS PROBLEMES DE L’AUTOMOBILE AU DEBUT DU VINGT
ET UNIEME SIECLE
Quatre problèmes principaux interpellent aujourd’hui la société : l’énergie,
l’environnement, la sécurité et la congestion. Il y a encore quelques années, l’ordre
aurait été sécurité, congestion, énergie, impact climatique... mais en peu de temps, la
société a pris conscience des importances relatives des problèmes et a réordonné les
priorités.
L’énergie
Toutes les énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) résultent de la transformation sur
des millions d’années des organismes vivants végétaux ou animaux. Or, en moins
d’un siècle, l’humanité a déjà quasiment épuisé ces ressources. Quand on dit
l’humanité - ce n’est pas exact. Il y a sur la micro planète « Terre » un peu plus de
six milliards d’humains et environ un milliard de véhicules, mais ceux-ci ne sont
pas distribués de manière homogène parmi les populations. Les pays riches, c'est-àdire
l’Amérique du Nord, l’Europe de l’Ouest et l’Asie de l’Est possèdent plus de
six cents millions de véhicules (soit 60% du parc mondial) alors que leur population
représente moins d’un milliard de personnes, soit 15% de la population mondiale.
Pour amener la Chine aux mêmes taux d’équipement que nos pays il faudra
fabriquer l’équivalent du stock total de véhicules qui existent aujourd’hui sur la
terre.
La capacité de production de la vingtaine de grands constructeurs automobiles
mondiaux est d’environ 70 millions de voitures par an. C’est à la fois peu, puisque
cela ne fait qu’une voiture neuve fabriquée par an et pour cent habitant, mais c’est
bien trop, quand on sait que les matières premières et l’énergie vont manquer pour
les fabriquer, ainsi que le carburant pour les faire rouler…
L’environnement
On a popularisé récemment un indicateur d’empreinte carbone des voitures en
utilisant la masse de CO2 produite par kilomètre, par exemple 120g/km pour un
petit véhicule récent et performant. Mais il serait plus parlant de parler en volume
car le CO2 ne se trouve pas à l’état solide à la sortie des pots d’échappement.
Une mole de CO2 pèse 44 g et occupe 22,4 litres à l’état gazeux, ce qui signifie
qu’une voiture avec un indice de 176g/Km envoie 8,9 m3 de CO2 dans l’atmosphère
pour 100 Km parcourus, en ayant détruit le même volume d’oxygène.
L’essence que nous brûlons dans nos voitures n’est pas un corps chimique pur mais
un mélange de plusieurs dizaines de molécules dont l’une des plus représentatives
est l’octane. On a d’ailleurs longtemps apprécié la qualité d’une essence par son
indice d’octane.
C8H18 + 12,5 O2 8CO2 + 9H2O
Quand on brûle une mole d’isooctane de masse 114 g, on détruit 12,5 moles soit 280
litres d’oxygène et on rejette 8 moles de CO2 soit 179,2 litres et 162g d’eau (201,6

Introduction 13
litres à l’état vapeur qui se condense rapidement). Ce sont ces volumes
considérables de CO2 relâchés dans l’atmosphère qui ne peuvent plus être absorbés
par les forêts ou dissous dans les océans qui produisent l’effet de serre entraînant le
réchauffement climatique et sa suite de calamités.
La sécurité
Dans nos sociétés occidentales surprotégées, l’insécurité routière a longtemps été
considérée comme le premier problème à résoudre. Il y a chaque année dans le
monde environ 1,2 million de morts liés aux accidents de la route, mais là encore,
ces morts ne sont pas distribués de manière homogène sur la population. Les pays
riches comptabilisent moins de 120 000 décès par an soit moins de 10% des drames
liés à l’insécurité routière alors qu’ils possèdent environ 60% du total des voitures.
Le reste du monde subit 90% des accidents mortels. L’Inde à elle seule comptabilise
plus de 220 000 morts par an. Pour résumer la situation de manière brutale : les pays
riches ont les voitures et les pays pauvres ont les morts.
Remarquons encore que tout accident n’a a priori que quatre causes possibles : le
conducteur, le véhicule, l’infrastructure ou la rubrique « autre cause ». Or, plus de
95% des accidents mettent en cause la responsabilité du conducteur…. La
conclusion à en tirer est simple : supprimons le conducteur et remplaçons
« l’automobile » par un « robot mobile ».
La congestion (ou son opposé la mobilité)
La congestion résulte d’un déséquilibre en un lieu donné et à un moment donné
entre l’offre et la demande de surface circulante. Pour résoudre un déséquilibre, il
existe a priori deux solutions : augmenter l’un des facteurs ou diminuer l’autre.
On peut augmenter la surface circulante en construisant des autoroutes, en
élargissant les anciennes mais cette solution, qui a été abondamment utilisée depuis
un demi-siècle, défigure nos villes et nos campagnes et n’est jamais parvenue à
résoudre la congestion en milieu urbain. La construction massive de nouvelles
routes a au contraire contribué à l’étalement urbain, ainsi qu’à l’augmentation des
distances et des consommations d’énergie.
En revanche, il est très simple par de nouvelles réglementations de diminuer la
demande : il suffit par exemple de décider que les numéros impairs circuleront les
jours impairs - et les pairs les autres jours. On aura ainsi divisé la demande par deux
et éliminé les bouchons mais aussi restreint les libertés individuelles.
Une autre solution consiste à agir sur la fiscalité en faisant payer l’usage de la
chaussée en milieu urbain. Les technologies de localisation et de communication
permettent de manière élégante et efficace de taxer l’usager en fonction du lieu et
des heures de présence, son compte bancaire est débité en temps réel. C’est la
version moderne de l’octroi des siècles passés.
Notre propos est justement l’étude de l’impact des TIC sur les systèmes de
transports, ce qui donne corps au concept de STI (Systèmes de Transports
Intelligents). Depuis une vingtaine d’années, ce domaine d’activité s’est structuré au
niveau international sous l’acronyme ITS pour Intelligent Transportation System.

14 Les systèmes de transport intelligents
Chaque année depuis le premier congrès tenu à Paris en 1994, se tient l’ITS World
Congress qui se déplace chaque année entre les USA (ITS America), l’Europe
représentée par ERTICO et l’Asie (principalement ITS Japan).
Cette manifestation rassemble entre 5000 et 7000 participants du monde entier pour
partager les avancées scientifiques, technologiques ou sociétales du moment,
découvrir en parcourant l’exposition les dernières innovations des constructeurs ou
équipementiers et assister aux démonstrations de savoir-faire des industriels ou des
laboratoires.
Les congrès ITS ont eu lieu à New York (2008), à Stockholm (2009) et à Pusan
(Corée) en 2010.
Les pays avancés ont tous créé des associations de personnes physiques ou morales
impliquées professionnellement dans ces sujets.
En France, l’ATEC a été créée (http://www.atec-itsfrance.net/home.cfm ).
Signalons aussi pour la France le dynamisme particulier du Conseil Général des
Côtes d’Armor qui anime ITS Bretagne et organise un congrès biannuel.
(http://www.itsbretagne.net/ )
Les TICs permettent d’accroître fortement la sécurité et de diminuer la congestion,
ce que nous allons développer dans les prochains chapitres. Malheureusement, il
nous faut admettre que les deux problèmes essentiels de l’énergie et de
l’environnement ne peuvent être résolus par le déploiement des TICs même si ça et
là des contributions peuvent être apportées.

CHAPITRE 1
LES NOUVELLES TECHNOLOGIES DANS LE VEHICULE
LES SYSTEMES DE NAVIGATION
Un système de navigation, encore appelé système de guidage ou navigateur,
comprend quatre éléments :
• Une carte numérique.
• Un logiciel de routage.
• Un système de géo-localisation automatique précis.
• Une interface homme-machine conviviale d’interrogation et de présentation
des résultats.
La cartographie numérique
On appelle SIG (Systèmes d’Informations Géographiques) l’ensemble des
techniques informatiques pour créer, mémoriser, manipuler les informations de
types cartographiques. Les SIG concernent la cartographie routière, mais aussi les
réseaux ferrés, réseaux électriques, réseaux d’eau, de gaz, d’égouts, les réseaux
fluviaux…. En quelques années, plusieurs sociétés se sont développées pour créer
ces bases de données gigantesques qui, outre la topologie des routes, contiennent les
noms de rues, l’emplacement des hôpitaux, hôtels, restaurants, musées, cinémas,
stades…
Le réseau routier français comprend un million de kilomètres de chaussées. Si on
place un point tous les deux cents mètres avec ses coordonnées (latitude, longitude
et altitude), cela fait quinze millions de données à stocker, ce qui est peu avec les
technologies de mémorisation disponibles aujourd’hui. On peut donc rajouter
d’innombrables informations écrites, visuelles ou sonores - la France tiendra
aisément sur un CDROM de 700 Mo.
Le réseau routier est en fait un gigantesque graphe dont les sommets sont les points
GPS et les arêtes les segments de route. Le routage est la recherche d’un chemin
optimal, au sens d’un critère, pour relier un point de départ à un point d’arrivée. Le
critère pourra être le chemin le plus court ou le plus rapide ou le plus économique.
Ce qui suppose que les différents segments du graphe soient connus avec leurs
longueurs, leurs capacités d’écoulement de trafic et le cas échéant leurs coûts de
péage.
Le chemin obtenu sera un routage qualifié de statique, c'est-à-dire que le chemin
retenu ne tiendra pas compte de la situation du trafic au moment où le déplacement
sera effectué.
Pour avoir un navigateur intelligent ou dynamique, il faut bien sûr disposer d’un
service de recueil de données trafic en temps réel de manière à modifier
« l’impédance » des segments de route qui sont chargés en circulation.

16 Les systèmes de transport intelligents
Toutefois, pour obtenir un système de guidage, il faut disposer d’un capteur de
localisation qui délivre en permanence la position du véhicule et la reporte sur la
carte numérique. L’opération de report du point courant sur la carte numérique
consiste à mettre en correspondance les données du capteur de localisation
(longitude et latitude) et un point de la route qui est discrétisée avec un point tous les
deux cents mètre par exemple. Cette opération s’appelle le « map matching » ou
mise en correspondance. Le travail est facilité par le fait que le véhicule est a priori
sur la route et que l’on connaît aussi son sens de déplacement. Même avec des
capteurs GPS à bas coût, la localisation se fait à moins d’une dizaine de mètres.
Les cartes numériques sont fournies en Europe principalement par deux sociétés :
Navteq et Tele Atlas. Ces opérateurs sillonnent les routes avec des véhicules équipés
de matériel informatique et de caméras vidéo pour relever les caractéristiques utiles
comme les voies de circulation, la signalisation, les intersections. La couverture de
la France atteint aujourd’hui 100 %. La numérisation totale du réseau routier, des
grandes agglomérations et des villes moyennes avec plusieurs milliers de plans
détaillés, rue par rue, constitue un travail colossal. Les modifications comme les
sens interdits, les nouveaux noms de rues, les ronds-points et l’ouverture de
nouvelles routes sont prises en compte dans les meilleurs délais. Il est d’ailleurs
possible de faire remonter les erreurs en contactant directement les fournisseurs de
cartes : Navteq avec Map Reporter et Tele Atlas avec Map Insight.
Une solution « Open source » appelée OpenStreetMap constitue une alternative à la
cartographie commerciale. http://www.openstreetmap.fr/
Openstreetmap est un projet destiné à réaliser une carte du monde, sous licence dite
“libre”. Cela signifie que tout le monde est libre d'utiliser, d'améliorer, de distribuer
ou d'effectuer des travaux dérivés à partir des cartes Openstreetmap.
De nombreux opérateurs offrent sur le WEB des services utilisant la cartographie.
Via Michelin par exemple reporte sur sa carte la météo en temps réel, la position des
radars, l’état du trafic et bien sûr les restaurants, les hôtels. La préparation d’un
voyage avec le routage personnalisé voiture, vélo, piétons et la recherche de
parcours touristiques sont proposées.
Google profite du succès de son navigateur pour proposer ses services autour de la
cartographie « Googlemap ». Ci-après l’image satellite de l’Ecole des Mines de
Paris puis l’entrée de l’école au 60 boulevard Saint Michel sur Googlemap.

Les nouvelles technologies dans le véhicule 17
Technologie de géo-localisation automatique
Aussi loin que l’on remonte dans l’histoire de l’humanité, l'homme a cherché à
voyager pour découvrir le monde. Cela l'a conduit à devoir se localiser sur la terre.
Dans un premier temps, il a repéré son chemin grâce à sa mémoire visuelle, mais
cette méthode limite son rayon de déplacement.

18 Les systèmes de transport intelligents
L'invention de la boussole a été une découverte décisive, qui lui a permis de
s'orienter et de se positionner sur des cartes.
Les marins, les géologues et les aviateurs ont ainsi appris à faire le point. En
reconnaissant trois points (les amers) dans son environnement, l'observateur peut
mesurer au compas de relèvement trois angles par rapport au nord et ainsi se
positionner au centre d'un triangle.
La précision de cette méthode de positionnement est très bonne. Elle est toutefois
liée à la précision des instruments de pointage.
De plus, l'observateur doit détecter trois amers connus sur sa carte, ce qui n'est pas
toujours possible et difficilement réalisable de manière automatisée.
Pour des besoins militaires, les Etats-Unis ont développé dans les années 70 un
système de localisation automatique précis d’un point quelconque de
l’environnement terrestre.
Pour cela, une myriade de 31 satellites a été lancée : elle sert d’amers repérables
automatiquement.
Le système qui s’est appelé « GPS » (Global Positioning System) exploite, lui
aussi, le principe du « point optique » exposé précédemment.
Avec retard, l’Europe s’est engagée à mettre en œuvre un système concurrent
nommé Galileo. Conçu une trentaine d’années après le GPS, il apportera quelques
progrès technologiques, mais le retard de son déploiement constitue un handicap
important.
Principe de fonctionnement du système GPS :
Pour que les simples PDA (Personal Digital Assistant) que nous utilisons
aujourd’hui puissent se localiser, une imposante technologie est déployée à l’échelle
de la planète. Le système GPS comprend en effet un ensemble de satellites qui
tournent autour de la terre, un ensemble de stations au sol et bien sûr les millions de
récepteurs GPS passifs qui tirent les bénéfices de cette boussole électronique précise
offerte à l’humanité tout entière par les Etats-Unis d’Amérique.
Le segment spatial
Il est constitué actuellement d'une constellation de 31 satellites (NAVSTAR pour
NAVigation Satellite Timing And Ranging). Ces satellites sont répartis sur 6 orbites
quasi circulaires d'inclinaison 55° par rapport à l’équateur, à une altitude d'environ
20.000 Km (période 11 heures 58 minutes 02 secondes).
La configuration du réseau de satellites est conçue de manière à assurer à tout
moment la réception au sol d’un maximum de signaux en provenance des satellites,
surtout sur les parties habitées de la terre.

Les nouvelles technologies dans le véhicule 19
La constellation des satellites du GPS
Les stations de contrôle et de poursuite au sol :
Observant les satellites, ces stations au sol au nombre de 5, ont un triple rôle :
• Observer les dérives des satellites par rapport à leur orbite nominale (ces
dérives sont principalement dues à la pression de radiation solaire et aux chocs
avec des micrométéorites).
• Calculer le biais des horloges atomiques des satellites qui, malgré leur grande
stabilité, dérivent légèrement (de l'ordre de 0.1 ms par an) par rapport à
l'horloge de référence de l'observatoire de la NASA. (Rappelons que si
l'horloge d'un satellite est fausse de 0.1 ms, la mesure de distance est fausse de
30 km ! Alors que la précision requise est de l'ordre de 50 m ! )
• Mettre à jour, à partir de relevés atmosphériques, les coefficients du modèle
des couches ionosphériques et troposphériques de l'atmosphère, utilisés par le
récepteur pour le calcul de la distance à partir du temps de propagation.
Ces trois informations (paramètres orbitaux, biais de l'horloge du satellite,
coefficients atmosphériques) sont périodiquement réactualisées (toutes les 30 s) et
transmises aux satellites qui les réémettent vers les récepteurs dans le message de
navigation.
Les récepteurs
Ils sont constitués d'un récepteur radio, d'une horloge et d'un processeur.
Un récepteur G.P.S. se positionne en mesurant les distances qui le séparent des
satellites. En théorie, trois satellites suffisent pour calculer ses trois coordonnées. En
réalité, comme les distances sont calculées à partir de la mesure des temps de
propagation satellites récepteur et que ces temps ne sont mesurés qu’à une inconnue
près (le biais de l’horloge du récepteur par rapport aux horloges des satellites) il faut
un quatrième satellite.

20 Les systèmes de transport intelligents
L’utilisateur cherche donc à déterminer 4 inconnues : sa position (trois coordonnées
x, y, z) et le biais de son horloge (τ). Il a donc besoin de signaux provenant d’au
moins 4 satellites.
De façon schématique, on peut dire que chaque satellite émet deux types de
signaux : un « top » (toutes les millisecondes) qui est utilisé pour la mesure de
distance et un « message de navigation » (toutes les 30 secondes) contenant les
paramètres orbitaux du satellite.
Supposons qu’un satellite Si émette un “top” à une heure t1 :
• ce signal parvient au récepteur R à une heure t2,
• la distance satellite récepteur est d (Si, R) = c.(t2-t1), avec c la vitesse de la
lumière.
• Or, l’horloge du récepteur étant biaisée, l’heure de réception mesurée est (t2-
τ),
• la distance mesurée est di = d (Si, R) + c. τ
La distance di = d(Si, R) + c. τ est appelée « pseudo-distance ».
Distance et pseudo-distance satellite récepteur
Le récepteur doit donc résoudre le système suivant :
x, y, z et τ sont les inconnues.

Les nouvelles technologies dans le véhicule 21
(xi, yi, zi) est la position du satellite Si, connue grâce au message de navigation.
d1,...d4 sont les pseudo-distances mesurées par le récepteur.
Ce qui a été exposé ci-dessus correspond au mode 3D. Il existe un autre mode, dit
mode 2D, où le récepteur ne cherche à calculer que 3 inconnues (x, y et τ). L'altitude
z est fournie par l'utilisateur (par défaut, c'est l'altitude du dernier point en mode
3D).
En mode 2D, trois satellites suffisent pour faire un point.
Ce mode est utilisé en mer ou sur terre, lorsque l'on dispose d'un modèle numérique
de terrain.
On peut résumer la chaîne G.P.S par le schéma suivant :
Le GPS différentiel (DGPS) et le RTK (Real Time Kinematic, en anglais)
Le but du GPS différentiel est d'accroître la précision du positionnement, en
réduisant fortement les erreurs sur la mesure des distances satellites - récepteur.
Le DGPS est basé sur un ensemble de stations fixes, dont les positions sont connues
exactement. Ces stations reçoivent les signaux des mêmes satellites que les
terminaux mobiles présents dans leur zone d'action, et elles estiment en permanence
l'erreur locale de positionnement du GPS en comparant la position calculée avec leur
position réelle connue. Cette information est transmise par radio ou tout autre moyen
aux récepteurs DGPS de la zone couverte.
Une correction différentielle est définie pour un satellite donné à un temps donné.
On peut ainsi passer d'une précision de l'ordre de 10 à 20 mètres à une précision de 5
à 3 mètres sur une grande zone (plusieurs centaines de kilomètres).
Le mode « différentiel » existe en plusieurs variantes ; la plus élaborée utilise la
mesure de la phase des signaux reçus (GPS RTK) et non le code binaire pour
calculer les pseudo-distances. À partir d'une station située sur un point connu distant
de quelques kilomètres, on obtient ainsi à l'aide du GPS des positions précises à

22 Les systèmes de transport intelligents
quelques centimètres près dans les trois dimensions (GPS géodésique ou
cinématique), ce qui permet de l'utiliser non seulement pour des levers, mais aussi
pour des implantations en topographie. On peut même atteindre quelques
millimètres de précision avec des logiciels de traitement très élaborés utilisés en
temps différé.
Pour bénéficier des performances du DGPS, il faut à la fois un récepteur compatible
et, très souvent, s’abonner à un opérateur de service.
Pour le GPS RTK, il faut disposer d’un récepteur performant et d’une station de
base au sol.
Le navigateur embarqué et son interface homme-machine
L’adaptation des navigateurs au guidage routier et leur industrialisation ont eu lieu à
partir des années 1990, d’abord au Japon, puis aux USA et en Europe.
On a pensé que les navigateurs seraient un marché réservé aux constructeurs
automobiles mais ceux-ci ont tardé à les mettre à disposition en première monte et
ont appliqué des prix trop élevés.
Des navigateurs nomades sont apparus et le marché a explosé sur les cinq dernières
années. Ce sont des millions de navigateurs qui ont été mis en service en Europe et
en France.
Les principaux arguments avancés par les constructeurs automobiles pour justifier la
supériorité des navigateurs embarqués par rapport aux systèmes nomades concernent
la précision du positionnement et la qualité de l’interface homme-machine intégrée
au tableau de bord. Il est exact que dans les tunnels ou encore dans les rues au
milieu des bâtiments de grande dimension (on parle de « canyons urbains »), les

Les nouvelles technologies dans le véhicule 23
signaux GPS et la localisation peuvent disparaître temporairement. Dès lors, les
systèmes embarqués hybrident les signaux GPS avec des informations odométriques
collectés sur le bus CAN pour assurer la persistance de la localisation GPS. Cet
avantage ne suffit toutefois pas à justifier aux yeux des automobilistes la différence
de coût. L’intégration d’un écran couleur avec la radio, un lecteur de DVD et le
téléphone offre confort et prestige au navigateur embarqué, mais les navigateurs
nomades ont rapidement intégré toutes ces fonctionnalités.
La véritable revanche des systèmes embarqués viendra du couplage du GPS avec
des organes de sécurité ou de confort du véhicule. Par exemple, le navigateur peut
servir « d’ange gardien » pour respecter automatiquement les limites de vitesse
grâce au couplage avec le régulateur de vitesse, ou encore contribuer à l’écoconduite
en prenant en compte le profil de la route.
Dans la langue française, les expressions « navigateur nomade » ou « système de
guidage électronique » sont de moins en moins usitées et l’acronyme GPS est
devenu leur synonyme. Le GPS est entré dans le domaine du public. Il est devenu
un objet banalisé et ses applications se sont multipliées. Il équipe les voiliers, les
avions, les vélos et même les randonneurs avec, à chaque fois, des cartes
numériques dédiées.
Le phénomène s’est encore accéléré avec la pénétration massive des téléphones
portables de nouvelle génération intégrant la cartographie, l’antenne GPS, son
processeur et le guidage routier, piétonnier, ouvrant la porte à la mobilité
multimodale.
Une nouvelle industrie s’est développée et de nouveaux acteurs apparaissent très
vite. L’édition des cartes numériques s’est structurée autour de grands acteurs tels
que Navteq et Tele Atlas. Le marché des navigateurs portables a été accaparé par
TomTom, Garmin, Mio. Plus de trois millions de GPS portables ont été vendus en
France en 2008.
Système de navigation embarqué
connecté au bus CAN pour un
positionnement précis
Un navigateur GPS portable
typique
Une grande variété de PDA
(Personal Digital Assistant)
incluant des navigateurs
GPS
Puis les géants de l’informatique Google et Microsoft se sont respectivement
positionnés avec des logiciels applications puissants tels que Google Earth et Virtual
Earth 3D (Microsoft). De grandes manœuvres industrielles ont eu lieu ces deux

24 Les systèmes de transport intelligents
dernières années avec le rachat de TeleAtlas par TomTom et de Navteq par Nokia.
Le marché de la mobilité est en effervescence.
Conclusion sur les navigateurs
Le service rendu à l’utilisateur est tout à fait réel et ne dépend pas des autres
usagers. L’automobiliste tire un bénéfice immédiat et tangible de son
investissement. Beaucoup d’automobilistes achètent le système pour être informés
de la position des radars et des dépassements de vitesse.
Même si le fonctionnement du système de navigation est simple et bien compris, son
usage garde un côté merveilleux tant l’usager a l’illusion d’une machine intelligente
qui l’assiste.
Si l’utilisateur s’est écarté du chemin préconisé, il peut à tout moment redemander
un calcul de chemin à partir de la position courante.
De la même façon, l’utilisateur peut à tout moment rechercher autour de sa position
courante un service, une station essence ou un hôtel par exemple.
Il choisit parmi les propositions du logiciel celle qui lui convient et peut contacter
l’établissement choisi par téléphone en utilisant la liaison à la base de données et la
communication GSM.
Les navigateurs sont fiables et précis. Les seuls dysfonctionnements peuvent
provenir de la perte des satellites ou d’une base de données incomplète ou non à
jour.
Les cartes numériques doivent donc être mises à jour périodiquement pour prendre
en compte les nouvelles voies, les nouveaux lotissements, les modifications
topologiques de carrefour, les modifications de la signalétique routière. Les
opérateurs de cartes numériques offrent ces services (y compris la mise à jour des
emplacements des radars fixes) par téléchargement sur Internet, moyennant des
abonnements.
Pour les autres usagers, la possession par un automobiliste d’un système de
navigation ne présente aucun avantage ni aucune nuisance.
Une des limites du système actuel est que, pour l’usager lui-même, le système
n’exploite que des informations statiques et ne tient pas compte du trafic et des
éventuels embouteillages.
L’utilisation d’informations contextuelles sur l’état du trafic par le navigateur
conduit au concept de navigateur dynamique en temps réel. Cela suppose que le
navigateur soit alimenté en temps réel par des données sur l’état du trafic. Le recueil
de ces données a un coût, et on pressent, là encore, une économie de l’information
trafic en émergence.
Une autre amélioration possible des systèmes actuels de navigation consiste en des
fonctions de copilotage. En effet, le navigateur par GPS, tel que nous le connaissons,
est parfaitement opérationnel et permet un guidage performant.

Les nouvelles technologies dans le véhicule 25
Son assistance représente un confort et un gain de temps pour l’usager, mais il
contribue également à la sécurité car le conducteur n’a pas à chercher sa route, à
s’arrêter sur le bas-côté pour prendre des renseignements sur une carte papier en
perturbant le trafic.
Mais le guidage actuel ne représente qu’un avant-goût des possibilités offertes par le
système GPS. En effet, un développement prometteur consiste à exploiter la lecture
anticipée de la route, afin d’annoncer au conducteur des éléments à venir qui lui sont
invisibles au point courant, à la manière d’un copilote en rallye. On parle alors
d’ « horizon électronique ».
Pour ce faire, les futures cartes numériques du réseau routier vont s’enrichir de
nouveaux attributs comme les points « accidentogènes », les montées et les
descentes, les indices d’adhérence de la chaussée, les virages en épingles avec leur
courbure, les carrefours dangereux, les panneaux stop, les limitations de vitesses etc.
Ces informations pourront être fusionnées pour être présentées au conducteur sous
forme d’une « signalétique embarquée ».
De la même façon, les opérateurs de réseaux autoroutiers pourront multiplier les
panneaux à messages variables (PMV) en les géo-localisant et en les diffusant sous
forme de PMV embarqués.
CONTROLE LONGITUDINAL DU VEHICULE
La conduite d’un véhicule comprend deux fonctions principales : le contrôle
longitudinal qui consiste à maintenir une vitesse compatible avec la géométrie et la
qualité de la route, les conditions météorologiques et l’état du trafic en assurant la
distance de sécurité avec les véhicules précédents, et le contrôle latéral qui consiste à
maintenir le véhicule sur sa voie. Les actionneurs disponibles pour assurer le
contrôle longitudinal sont l’accélérateur et le frein alors que l’actionneur utilisé pour
assurer le contrôle latéral est le volant.
Le contrôle longitudinal est un contrôle en vitesse et la consigne de vitesse est
normalement donnée par le conducteur. Celui-ci est soumis à de multiples
contraintes que sont les caractéristiques de son véhicule, le respect des limites de
vitesse, et ses propres qualités de conducteur.
Le régulateur de vitesse
Le régulateur de vitesse classique (en anglais Cruise controler) compare la vitesse
réelle du véhicule à une vitesse de croisière choisie par l’usager, il accélère pour
atteindre cette vitesse et utilise le frein moteur en cas de dépassement de la consigne,
mais ne fait pas usage du frein. Ce système est pratique sur de longues distances,
notamment sur autoroute et permet généralement une consommation optimale de
carburant. Il permet aussi d'éviter les excès de vitesse par inadvertance. Le
régulateur est utilisé au-dessus d’une vitesse minimale de l’ordre de 70 Km/h. Il ne
faut pas l’utiliser en milieu urbain ou si la circulation est chargée et irrégulière.
Ce système effectue seul les corrections du régime moteur en fonction du profil de la
route, accélérant dans les montées et ralentissant en faisant usage du frein moteur

26 Les systèmes de transport intelligents
dans les descentes. Dans la mesure où ceci serait insuffisant par dépassement des
limites du système, il faut, bien entendu, rétrograder sur le rapport inférieur et, le cas
échéant, freiner par les moyens classiques.
Le conducteur dispose d'une ou plusieurs commandes, de préférence au volant sur
une seule manette, lui permettant d'activer le régulateur, de choisir sa vitesse de
croisière, et de revenir au mode classique.
Différentes fonctions peuvent être ajoutées, comme le retour en mode régulation
après un passage en mode classique, le choix du mode limiteur plutôt que régulateur,
par exemple.
Les véhicules les plus récents n'ayant plus de câble d'accélérateur, c'est le
micromoteur de commande des gaz qui est directement commandé par le calculateur
du véhicule.
La conduite sous régulateur de vitesse ne présente pas de difficultés particulières.
De nombreuses sécurités sont couplées à ce système : ainsi, une action sur la pédale
de freins, d'accélérateur, d'embrayage (pour les boîtes de vitesses manuelles) ou sur
le levier de sélection des vitesses, désactive immédiatement le régulateur et fait
repasser le véhicule en mode de conduite traditionnel.
Le conducteur libéré de la hantise du dépassement des vitesses limites autorisées
peut reporter son attention autrefois dévolue à cette tâche aux autres aspects de la
conduite automobile, et adopter une conduite plus détendue.
Le régulateur de vitesse constitue donc un progrès dans le domaine de la sécurité. Le
régulateur est présent sur la quasi-totalité des voitures aux USA et sa pénétration sur
les marchés européens a été plus tardive.
Le Régulateur de vitesse adaptatif (RVA en français ou ACC en anglais)
Le Régulateur de Vitesse Adaptatif (en anglais A.C.C. pour « Autonomous Cruise
Control ») est un système d’assistance capable de contrôler la vitesse relative ainsi
que la distance entre deux véhicules qui se suivent sur la même voie.
Si un véhicule équipé d’un régulateur de vitesse classique réglé à 130km/h sur
autoroute, rattrape un véhicule roulant à 110 Km/h, il le percute à une vitesse
relative de 20km/h en l’absence d’intervention du conducteur.
Au contraire, le Régulateur de Vitesse Adaptatif détecte le véhicule plus lent, calcule
automatiquement la distance de sécurité, ralentit et se maintient à la vitesse du
véhicule plus lent dans l’attente d’une intervention du conducteur.
Le Régulateur de Vitesse Adaptatif ne communique ni avec le véhicule suivi ni avec
l'infrastructure. C’est un système d’assistance autonome qui procure un bénéfice
immédiat à son propriétaire.
Le composant critique du Régulateur de Vitesse Adaptatif est le capteur de détection
du véhicule rattrapé. Deux solutions technologiques sont en compétition : le radar et
le lidar. Ces solutions diffèrent en prix et en performance, mais ont des
ressemblances au niveau technique. Le radar utilise des ondes millimétriques (3,89

Les nouvelles technologies dans le véhicule 27
mm pour le 77 GHz) alors que le lidar émet dans le visible ou l’infra rouge (1500 A°
pour 200 THz).
Le lidar ou télémètre laser
L'utilisation d'un laser comme émetteur et d'un capteur monté derrière la grille avant
d'une automobile est un système peu coûteux, mais qui souffre d'un problème de
diffusion de son faisceau lorsque la visibilité est mauvaise. En effet, la lumière
visible qu'il émet est facilement absorbée ou réfléchie par les obstacles, en
particulier par la pluie, la neige ou le brouillard. De plus, si le véhicule à détecter est
très sale ou boueux, la réflexion vers le capteur laser est également amoindrie. Son
coût de 400 à 600 €, en 2008, le rend accessible aux véhicules de classe moyenne.
Il existe des lasers tournants de haute performance (Ibeo ou Sick) qui sont
abondamment utilisés par les chercheurs pour développer des systèmes avancés de
perception de l’environnement, mais leurs coûts encore élevés ne permettent pas
encore leur diffusion sur le marché automobile.
Le radar
Caractéristiques du lidar Ibeo Lux
Fréquence de rotation
12,5 Hz
(25Hz) Champ de balayage horizontal 100°
Portée
0,3 m à 200 m
Résolution en distance
4 cm
Résolution angulaire 0,1° à 1°
4 couches parallèles et simultanées en balayage
Champ vertical 3.2°
Dimensions H85-L128 -
P83
Poids ~ 1kg
laser classe 1
Ethernet et Interface CAN
L'élément essentiel de la détection radar est un module d'émission-réception à haute
fréquence (77 GHz) sur circuit intégré monolithique hyperfréquence (MMIC,
Monolithic Microwave Integrated Circuit) pour détecter les autres véhicules qui se
trouvent devant le véhicule équipé. Le capteur radar, de par la longueur d'onde
utilisée, est beaucoup moins affecté par les conditions météorologiques. Seules les
très fortes précipitations peuvent mener à une absorption de l'onde. Le coût est
cependant plus élevé, de 1 000 à 2 000 € en 2008, ce qui limite pour l'instant son
utilisation aux véhicules haut de gamme.

28 Les systèmes de transport intelligents
Caractéristiques du radar AC10 de
AutocruiseLongueur
200 mm
Hauteur
65 mm
Largeur
100 mm
Poids
0,9 Kg
Fréquence 76 – 77
GHz
Portée
1 à
150 m
Champ de détection 11°
Résolution en vitesse 0.09
kph
Les principaux avantages des Régulateurs de Vitesse Adaptatifs concernent les
points suivants :
• La sécurité par l’évitement des collisions par l’arrière.
• L’efficacité par la fluidification du trafic.
• L’environnement en induisant des économies d’essence et une réduction des
gaz à effet de serre.
• Le confort en réduisant la tension du conducteur.
L'architecture de ces systèmes est très similaire à celle des systèmes anticollisions.
La différence réside essentiellement dans la partie algorithmique, c’est-à-dire dans
les blocs de traitement des données pour l’élaboration des stratégies des R.V.A. En
effet, les fonctionnalités nécessaires aux systèmes R.V.A. forment un sous-ensemble
des systèmes de détection et d'évitement d'obstacles.
Les capteurs utilisés dans les R.V.A. sont de deux types : les capteurs de détection
dont le rôle est de détecter le véhicule précédent et de retourner au processeur, sa
distance, sa vitesse et sa direction, et les capteurs "d'état" dont le rôle est de fournir
au système décisionnel des informations sur les conditions climatiques et sur l'état
de la route. Les capteurs de détection de véhicules sont les radars ou les lidars
présentés précédemment. Les capteurs d’état sont typiquement des capteurs de
pression, d'adhérence et de frottement.
Les informations retournées par ces deux types de capteurs deviennent ainsi des
paramètres pour le système décisionnel qui calcule une loi de commande (une
vitesse en particulier) adaptée à ces conditions. En général, tous ces paramètres sont
les éléments d'une équation globale et entrent dans l'expression de la "distance de
sécurité critique". Cette distance est en général fonction de la vitesse du véhicule et
de sa vitesse relative (v0, V) ainsi que des taux de décélération de ce véhicule et de
celui qui le précède (α2, α2) des délais de réaction des deux conducteurs (t1, t2) et
d'un offset constant (d). À titre d'exemple, la distance de garde s'exprime de la
manière suivante :

Les nouvelles technologies dans le véhicule 29
Les coefficients (α2, α2) peuvent être ceux d'un freinage automatique par exemple.
Idéalement, ces coefficients pourraient tenir compte aussi du rayon de courbure
actuel de la route (mesuré par un système de détection et de suivi de ligne par
exemple), ou encore intégrer les paramètres issus des capteurs d'état.
Mercedes a été le premier à proposer le RVA sur la classe S en 1998 sous le nom
de Distronic puis les autres constructeurs ont suivi et proposé des systèmes
similaires : Audi Q7, Toyota Lexus, BMW Série 5, Renault Vel Satis. Les premiers
RVA se limitaient à des fonctions d’alerte visuelle, sonore ou haptique au
conducteur, mais progressivement l’automatisme s’est vu confier la possibilité
d’activer le freinage avec un taux de 20%.
Le RVA constitue un composant essentiel dans le déploiement progressif des
systèmes de transport intelligents. En effet, la technologie du RVA sera grandement
utilisée dans le contrôle longitudinal des véhicules automatisés et dans la conduite
en peloton.
Le Régulateur de vitesse adaptatif dynamique
Nous avons vu qu’outre le confort qu’il apporte, le succès du régulateur de vitesse
tient au fait qu’il permet au conducteur de ne plus craindre des dépassements de
vitesse par inadvertance. Ceci est vrai tant que la consigne de vitesse, qui est de la
responsabilité du conducteur, est inférieure ou égale à la vitesse autorisée. Par
exemple, sur autoroute, le régulateur sera mis à 130 km/h, mais sur les routes
périurbaines les panneaux de vitesses autorisées commutent fréquemment sur les
valeurs 90, 70, 50 et même 45 km/h après quelques centaines de mètres parcourus.
Même les conducteurs les plus prudents se font prendre.
Plutôt que de multiplier au-delà du raisonnable les radars de vitesse dans un but
répressif, il serait pertinent de promouvoir des régulateurs de vitesse dynamiques
dont la consigne de vitesse proviendrait directement d’une communication
infrastructure véhicule. Les navigateurs actuels disposent déjà dans les cartes
numériques de bases de données des panneaux de vitesses autorisées et alertent par
synthèse vocale le conducteur en cas de dépassement. Il suffit dès lors de transmettre
la vitesse autorisée en consigne au régulateur. Une autre solution serait la
communication directe des panneaux vers les véhicules…ce qui imposerait à la
collectivité d’équiper les panneaux pour les rendre communicants.
Aux USA, les premiers régulateurs de vitesse dynamique sont commercialisés en
nomade. La publicité associée ne manque pas d’humour :
“Never stare at your odometer again. Smile when you see a policeman knowing
that you know the speed limit better than he does.”

30 Les systèmes de transport intelligents
« Ne posez plus jamais les yeux sur votre compteur. Souriez quand vous voyez un
policier sachant que vous connaissez la limite de vitesse mieux que lui. »
Les régulateurs de vitesse dynamique et l’éco-conduite (qui permet de réduire les
consommations de carburant en anticipant sur les besoins de ralentissement et
d’accélération grâce à une bonne connaissance de l’état de la route et de sa
géométrie) peuvent apporter des gains sensibles mais nécessitent une coopération
entre le véhicule et l’infrastructure. Pour que ces dispositifs soient utilisables, il faut
une continuité de l’information lorsque l’on passe du territoire d’un gestionnaire à
celui d’un autre et une normalisation des équipements embarqués qui utilisent cette
information.
LE CONTROLE LATERAL
Le contrôle latéral est un contrôle en position et en orientation du véhicule par
rapport à la trajectoire qu’il doit suivre. En effet, il s'agit de rouler sur une voie ou
sur la partie droite d'une route, en se maintenant tangentiellement à l’axe de la voie
et à une distance latérale sensiblement constante. L'actionneur unique du contrôle
latéral est le volant. L'orientation d'un véhicule par rapport à un repère fixe, résulte
d'une intégration de l'angle volant, angle volant qui en ligne droite est toujours nul.
On utilise aussi les termes de guidage ou suivi de chemin pour parler du contrôle
latéral. Il consiste à faire suivre au centre de gravité du véhicule (ou à tout autre
point de contrôle) la trajectoire voulue. La qualité du contrôle s'apprécie par une
mesure de distance entre la posture réelle et la posture souhaitée. La posture est un
triplet x, y, θ. Pour assurer le contrôle latéral, il faut résoudre les deux problèmes
suivants :
• élaborer un système de localisation permettant de mesurer en permanence la
posture du véhicule,
• disposer d’une loi de commande asservissant le véhicule sur son chemin de
référence.

Les nouvelles technologies dans le véhicule 31
Lecture par un magnétomètre de la trajectoire pour le guidage latéral
Les capteurs magnétiques
Il s'agit de petits aimants cylindriques que l'on place dans la chaussée, tous les
mètres environ le long du chemin à suivre. Sous le véhicule, on place à l'avant et à
l'arrière deux magnétomètres différentiels. Le déséquilibre entre les courants induits
dans les bobines dépend de la position latérale du véhicule par rapport aux plots
magnétiques.
Cette technique a été expérimentée avec succès par les chercheurs du programme
PATH à Berkeley, pour permettre en particulier la circulation en peloton. Les plots
magnétiques peuvent être installés suivant un code binaire (pôle N ou S) pour coder
la courbure du chemin.
Les expérimentations ont montré que le suivi est assez précis avec une marge
d’erreur généralement inférieure à 10 cm, et moins de 15 cm dans les plus mauvais
cas, en suivi des courbes avec des accélérations latérales de 0,27g.
Le ruban magnétique
Aimant de guidage latéral
Cette solution relativement similaire est proposée par la compagnie 3M. Elle
présente l'avantage d'exiger moins d'intervention sur la chaussée tout en étant plus
flexible que les plots magnétiques. Les machines de dépose et de collage des rubans
magnétiques sont les mêmes que celles qui sont utilisées pour la pose des bandes
réfléchissantes sur les routes actuelles.
Comme pour les aimants, on peut écrire des informations dans la chaussée, signalant
des approches de virages ou d'intersections par exemple, mais on gagne en
flexibilité.

32 Les systèmes de transport intelligents
On signale souvent comme principal inconvénient des solutions magnétiques, les
perturbations lors des passages sur des ponts métalliques ou à proximité des lignes à
haute tension. La société 3M répond que la création d'une alimentation modulée
spatialement le long du ruban permet de se soustraire à ces perturbations.
La solution à base de ruban bénéficiera d'un avantage supplémentaire décisif lorsque
l'on pourra écrire et coder le ruban déjà posé sur la chaussée.
Le ruban magnétique de la Société 3M
Machine de pose du ruban magnétique
La bande d'aluminium et le radar de lecture
Cette solution est proposée par l'Université de l’Ohio. Un radar exploite le signal
rétro diffusé par une bande d'aluminium déposée sur la route. Le système ressemble
en apparence au guidage magnétique, mais il présente l'énorme avantage de traiter
avec le même radar le guidage latéral et la détection d'obstacles indispensable au
contrôle longitudinal.
La bande d’aluminium et le radar de lecture, comme les deux solutions magnétiques
d'ailleurs, sont en principe insensibles aux conditions atmosphériques et en
particulier à la neige et au brouillard.
La vision artificielle
Toutes les techniques décrites jusqu'ici utilisent des références spécifiques installées
sur ou sous la route. La vision est la technique la moins onéreuse et celle qui est la
plus utilisée. Elle ouvre des possibilités d'analyse de l'environnement très
supérieures aux précédentes techniques. En théorie elle permet, en changeant
éventuellement de focale, de trouver la position et l'orientation de la route dans le
repère véhicule, mais aussi de prédire au moins qualitativement la courbure et de
détecter les autres véhicules. La grande réserve vient du manque de robustesse aux

Les nouvelles technologies dans le véhicule 33
conditions d'éclairage et à la vulnérabilité de la méthode par temps de brouillard ou
de neige.
De très nombreux laboratoires et sociétés dans le monde ont développé des
algorithmes de détection et de suivi des marquages au sol.
Algorithme de détection des lignes blanches du Centre de Robotique (1998) avec
calcul du point de fuite, en situation de changement brusque de luminosité.
Localisation par GPS différentiel
Cette technologie a été expérimentée à basse vitesse ou en complément d’autres
capteurs.
Son principal avantage est de se soustraire à tout aménagement de l'infrastructure à
l'exception des stations au sol qui réémettent les corrections différentielles. Le GPS
est peu onéreux et sera de toute façon présent à bord des véhicules pour assurer la
localisation, le routage et la navigation interactive.
L'inconvénient principal tient au fait qu'il est possible de sortir momentanément du
champ de réception des satellites et rentrer ainsi dans un trou noir. Cette difficulté
est levée en fusionnant le GPS avec l'odomètre et le gyromètre. Ces dernières
techniques de localisation à l'estime dérivent, mais peuvent être recalées par le GPS.
L'autre inconvénient tient au fait que le GPS est totalement aveugle sur
l'environnement devant le véhicule. Il ne pourra pas être utilisé pour faire le contrôle
longitudinal.
En conclusion sur la fonction localisation, il paraît probable qu’aucune solution
seule ne donnera satisfaction. Cela montre l’importance des méthodes de fusion de
données.

CHAPITRE 2
LES SYSTEMES D’ASSISTANCE A LA CONDUITE
En anglais, on les appelle les ADAS : Advanced Driver Assistance System. Il s’agit
de dispositifs qui apportent une aide au conducteur en termes de sécurité ou de
confort. Ils sont très nombreux. Certains sont déjà largement commercialisés alors
que d’autres font l’objet de démonstrations de savoir-faire de la part des industriels
ou des laboratoires.
En fait, les ADAS existent depuis longtemps. On peut considérer par exemple que la
direction assistée ou la boîte de vitesse automatique sont des ADAS.
La sécurité passive concerne l’ensemble des moyens utilisés pour protéger les
occupants d’un véhicule en cas d’accident. Le choix des matériaux et la conception
de l’habitacle jouent un rôle essentiel dans la protection des passagers dans
l’hypothèse d’un « crash » frontal ou de tonneaux.
L’amélioration des matériaux a été considérable, c’est ainsi que la limite élastique
des aciers utilisés est passée de 200MPa (Méga pascals) à plus de 1000MPa et
même 1650MPa pour des pièces essentielles. La zone déformable absorbant
l’énergie en cas de choc frontal a été améliorée de manière à ralentir la propagation
des ondes de choc vers la zone habitée du véhicule. Les ceintures de sécurité trois
points avec enrouleurs et prétenseurs, la colonne de direction encastrable, les barres
de protection latérale dans les portes, l’appui-tête et les coussins gonflables sont
autant de progrès dans la protection des passagers en cas d’accidents.
L’Euro NCAP (European New Car Assessment Program) est un organisme
international qui effectue des crashs tests afin de tester la sécurité passive des
véhicules.
Suite à plusieurs tests, une note est attribuée aux véhicules en nombre d’étoiles.
Les principaux chocs utilisés par l'EuroNCAP sont :
• un choc frontal : le véhicule est lancé sur une barrière fixe déformable à 64
Km/h. Ce choc représente la collision entre deux voitures;
• un choc latéral : une barrière mobile déformable est lancée à 50 Km/h sur le
coté du véhicule statique. Ce cas simule la collision d'un véhicule avec un
autre à l'arrêt (par exemple au feu tricolore);
• un choc poteau : le véhicule est lancé contre un poteau de 25,4 cm de diamètre
au niveau du siège conducteur à 29 Km/h. Ici, le véhicule n'est plus sous
contrôle et percute un mobilier urbain;
• un choc piéton : il est fait sur l'avant du véhicule. Ces tests représentent les
accidents avec un piéton à 40km/h.
À l'issue des tests, les mesures effectuées sur les mannequins biomécaniques placés
dans l’habitacle ou en situation de piétons permettent d’attribuer un nombre de

36 Les systèmes de transport intelligents
points au véhicule testé. Ces tests ont eu un impact médiatique considérable et ont
contraint les constructeurs à améliorer la sécurité des véhicules.
La sécurité passive rassemble l’ensemble des moyens mobilisables pour limiter les
conséquences d’un accident quand celui-ci s’est produit, c’est donc un traitement
« curatif ».
La sécurité active au contraire rassemble l’ensemble des moyens utilisables pour
éviter l’accident, il s’agit donc d’un traitement préventif.
La part de l’électronique et des technologies de l’information et de la
communication dans les véhicules croît de manière considérable et les ADAS sont
l’illustration de la pénétration des TIC dans la voiture.
ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM: ABS
Le système antiblocage de roues est sans doute le plus connu des ADAS. Une roue
bloquée n'offrant pratiquement plus de résistance au déplacement, ni dans le sens de
la marche, ni latéralement, le véhicule devient difficilement manœuvrable et peut à
tout moment partir en tête-à-queue. Il faut donc éviter de bloquer une ou plusieurs
roues afin de garantir une adhérence suffisante et surtout de garder le pouvoir
directionnel des roues. Ainsi le véhicule peut suivre la trajectoire souhaitée par le
conducteur et éviter l’accident. L’ABS a bénéficié des progrès de la mécatronique et
en particulier des capteurs de vitesse des roues et des électrovannes à hautes
fréquences pour l’ouverture et la fermeture des circuits hydrauliques de freinage.
Le système antiblocage des roues qui était un luxe réservé aux véhicules haut de
gamme il y a vingt ans, est obligatoire en Europe depuis le 1 er juillet 2004.
ELECTRONIC STABILITY PROGRAM : ESP
Son nom exact est ESC pour Electronic Stability Control, qui définit mieux sa
fonction, mais ESP est le nom connu du grand public et donné par son inventeur, la
société Bosch. Le but de l’ESP est de maintenir la contrôlabilité du véhicule dans le
cas d’un début de perte d’adhérence. L’ESP crée un couple de lacet (force de
rotation autour de l’axe vertical passant par le centre de gravité du véhicule) en ne
freinant de manière sélective et contrôlée que sur une ou plusieurs roues. Ainsi :
• En sous-virage : le train avant dérive et l'automobile va tout droit au lieu de
suivre la courbe. L'ESP rétablira le véhicule en donnant l'ordre de freiner sur la
roue arrière intérieure. En cas de fort sous virage, l'ESP freine aussi sur les
roues avant.
• En sur-virage : le train arrière dérive et si la trajectoire n'est pas rétablie, la
voiture part en tête-à-queue. L'ESP rétablira le véhicule en donnant l'ordre de
freiner sur la roue arrière extérieure.
En plus des capteurs de l’ABS, l’ESP mesure l’angle volant, l’accélération latérale
et le moment lacet pour élaborer son programme de freinage sélectif.

Les systèmes d’assistance à la conduite 37
Correction en sous-virage
Correction en sur-virage
La Commission Européenne a proposé (mais pas encore adopté) une loi rendant
l’ESP obligatoire sur tous les nouveaux véhicules à partir de 2012.
LANE DEPARTURE WARNING : LDW
LK (Lane Keeping), ou en français AFIL pour Alerte au Franchissement
Involontaire de Ligne, sont autant d’acronymes pour désigner un système de
contrôle latéral qui alerte le conducteur au cas où son véhicule changerait de voie
sans que le clignotant ne soit actionné. Le système mesure plusieurs dizaines de fois
par seconde la position de la voiture par rapport aux lignes blanches de marquage au
sol en analysant les images fournies par une caméra placée le plus souvent derrière
le pare-brise. Si le véhicule se déporte vers une ligne blanche alors que le clignotant
n’est pas activé, le conducteur est averti et peut corriger sa trajectoire.
Une autre solution technique consiste à utiliser des diodes infrarouges et des
capteurs sensibles à ces rayonnements, placés sous le bouclier avant du véhicule.
Les variations de réflexion des rayonnements infrarouges sur les bandes blanches
engendrent le déclenchement du système via le calculateur du véhicule.
Ce dispositif développé et appelé « Lane vision » par Valeo, a été utilisé pour la
première fois en grande série par Citroën et a reçu le Prix de l'innovation 2004 du
salon de Genève.
L'alerte au conducteur peut être faite de manière visuelle, sonore ou par une
vibration dans le siège du conducteur du côté où le franchissement a lieu.

38 Les systèmes de transport intelligents
Les constructeurs japonais Toyota sur la Lexus et Honda sur la Legend l’ont aussi
commercialisé. Toutefois, pour éviter que le conducteur disposant de l’ACC et du
LDW ne s’abandonne à une conduite automatique techniquement possible, le LDW
se déconnecte au bout d’une dizaine de secondes si aucune pression n’a été exercée
sur le volant. Il s’agit là d’une procédure analogue à celle adoptée pour les
conducteurs de TGV.
ETHYLOTEST ANTI-DEMARRAGE
L’alcool au volant reste avec la vitesse l’une des principales causes d’accident.
L’éthylotest intégré dans le véhicule permet de bloquer le démarrage si le taux
d’alcoolémie du conducteur est supérieur à la limite autorisée.
L’alcootest à usage unique ou à embout amovible utilisé par les forces de l’ordre,
connu sous le nom de « ballon », consiste en une mesure semi quantitative de l'air
expiré par un indicateur coloré (il s’agit de l’oxydation de l'alcool par le dichromate
de potassium).
Par contre, l’éthylotest électronique analyse l'air alvéolaire expiré grâce à un
détecteur à semi-conducteur dont la résistivité varie en fonction de la quantité
d'alcool absorbée en surface.
La calibration est un problème en raison de la dérive dans le temps.
Les éthylotests anti-démarrage (EAD) sont utilisés aux USA et au Canada et dans
les pays nordiques.
Suite à plusieurs accidents de cars scolaires en France, une décision a été prise
d’imposer à tous les bus scolaires d’être équipés d’un EAD à partir de la rentrée
2009. Toutefois en raison de son coût, de l’ordre de mille euros, et de sa complexité,
l’application de la loi a été reportée.
L’alcoguard de Volvo
L’alcootest de Nissan
Diverses mesures fiscales d’incitation, des allègements sur les primes d’assurances
sont envisagés pour promouvoir l’EAD. L’application aux professionnels du
transport scolaire serait un premier pas vers la généralisation à d’autres classes de
conducteurs.

Les systèmes d’assistance à la conduite 39
ECLAIRAGE AVANCE ET VISION NOCTURNE
L’éclairage subit une vraie révolution depuis une vingtaine d’années. Après
l’ampoule halogène et les projecteurs à surfaces complexes, on a vu arriver dans les
années 1990 les lampes à décharge sous xénon. Ces lampes donnent un éclairage
puissant avec une lumière très blanche légèrement bleutée, pour une consommation
électrique faible et une durée de vie équivalente à celle de la voiture. Ce type de
phares reste très onéreux, car ils nécessitent une alimentation haute tension et un
système d'asservissement en azimut pour éviter l'éblouissement des conducteurs
venant en sens inverse. Les phares xénon permettent d’augmenter la portée de 80
mètres à 110 mètres en feux de croisement, ce qui offre au conducteur une seconde
de temps de réaction supplémentaire lorsqu’il roule à 110 Km/h. Le coût du phare
xénon limite cependant sa diffusion.
Les LED (light emitting diode) n’ont pas cet inconvénient et vont révolutionner
l’éclairage. Elles sont apparues sur le troisième feu stop puis sur les feux de jour en
2003, sur les clignotants avant et les feux de croisement en 2007, enfin les premiers
véhicules haut de gamme Audi sont apparus en 2008 avec un éclairage tout LED.
L’optoélectronique et la mécatronique permettent d’atteindre des fonctionnalités
impensables jusqu’alors. Par exemple, la fonction BeamAtic de Valeo gère
automatiquement les transitions feux de croisement vers feux de route selon la
présence ou non d’un autre véhicule qu’il vienne de face ou qu’il précède. Les
notions de feux de route et de feux de croisement n’existent plus, l’éclairage
adaptatif donne au conducteur l’éclairage maximal sans jamais éblouir les autres
véhicules. Les feux de route sont en fait toujours allumés, mais l’électronique les
occulte dans les zones où se trouvent les véhicules croisés ou suivis. Pour obtenir
ces performances, une caméra placée derrière le pare brise, au niveau du rétroviseur,
analyse la scène routière, localise les autres véhicules et modifie le faisceau afin de
ne pas les éblouir.
Écran tête haute sur la Citroën C6

40 Les systèmes de transport intelligents
Les technologies de la réalité augmentée s’invitent également dans la vision
nocturne. Les corps chauds, véhicules en marche, piétons ou animaux émettent dans
l’infrarouge un rayonnement non visible directement par le conducteur mais visible
par une caméra sensible dans cette bande spectrale. L’image binaire à la sortie de la
caméra infrarouge doit être présenté au conducteur sur un écran ou mieux sur un
écran tête haute (Head Up Display) pour qu’il puisse la fusionner avec ce qu’il voit
en vision directe, obtenant dès lors une vision augmentée.
Les écrans tête haute fonctionnent avec un projecteur situé derrière le tableau de
bord qui projette à l'aide de diodes des informations sur le pare-brise, le conducteur
ayant l'illusion que ces dernières se trouvent 2 mètres devant lui. Le conducteur
sélectionne la hauteur, l'intensité de l'affichage, qui peut être monochrome ou
multicolore, et les informations souhaitées. L’image projetée peut être une image
réelle en sortie de la caméra infrarouge, une image de synthèse ou un panneau à
message variable embarqué.
SYSTEME DE SURVEILLANCE DE LA PRESSION DES PNEUS
Les capteurs de pression sont obligatoires aux Etats-Unis sur tous les véhicules
neufs d’un poids total autorisé inférieur à 4,5 tonnes depuis septembre 2007. Le
système doit contrôler la pression des quatre pneus et alerter le conducteur si la
pression de l’un d’entre eux est inférieure de plus de 25% à la pression préconisée à
froid.
La surveillance de pression n’est pas encore obligatoire en Europe, mais la
commission s’en préoccupe car le gonflage correct des pneus contribue à la sécurité
routière, aux économies d’énergie et à la réduction de la pollution. En effet, un sousgonflage
de seulement 0,2 bar augmente la consommation d’essence de 1% et
accroît par là même l’émission des gaz à effet de serre. De plus, pour l’usager, un
écart de 0,6 bar réduit la durée de vie du pneu de 15%.
Les équipementiers ont progressé très vite dans la technologie et la production de
masse du capteur et de la solution intégrée capteur « affichage des alertes ».
Renault a été un pionnier en 2001 avec la Laguna, mais depuis les constructeurs
proposent ce dispositif sur de nombreux véhicules de divers niveaux de gamme.
Les capteurs de pression piézoélectrique sont placés dans la jante au niveau de la
valve de gonflage. Le signal de pression numérisé est transmis par un réseau sans fil
vers un boîtier situé sous le châssis du véhicule ou sous le capot et les données sont
remontées vers le tableau de bord par le bus CAN du véhicule.
Les icônes de détection de pression au niveau du tableau de bord sont liés aux
identifiants des capteurs de pression. Si on intervertit les roues en diagonale pour
uniformiser l’usure, il faut évidemment réinitialiser le système et transmettre les
bons identifiants au module d’affichage.

Les systèmes d’assistance à la conduite 41
Capteur de pression au niveau de la
valve dans la jante - photo Continental.
Alerte de sous gonflage du pneu
avant gauche - photo Continental.
On mentionnera que le système de surveillance de la pression des pneus (SSPP)
peut être utilisé pour détecter le vol des roues. Si le véhicule est à l'arrêt et
verrouillé, le SSPP est en veille. Si une roue est manipulée, le SSPP se réactive. Dès
que la roue s’éloigne du véhicule, la communication entre le calculateur et le capteur
de pression est coupée et une alarme, par exemple une sirène ou un flash, peut être
déclenchée. Lorsque le véhicule est soulevé sur une ou plusieurs roues, le SSPP peut
détecter le changement de pression et déclencher l’alarme. En cas de vandalisme,
par exemple crevaison volontaire d’un pneu, la variation subite de pression peut
causer l'alarme.
PARKING ASSISTE
Il existe de nombreuses manières d’assister le conducteur lors des manœuvres de
stationnement parallèle. Les plus simples qui sont largement déployées sont les
radars à ultrasons de recul qui informent le conducteur par des bips de fréquence
croissante lorsqu’il se rapproche d’un obstacle.
Une seconde assistance consiste à trouver de manière automatique une place de
longueur suffisante pour le véhicule. La mesure se fait à l'aide de capteurs ultrasons
fixés de chaque côté dans les boucliers. Le conducteur enclenche la fonction en
pressant un bouton sur le volant. À l’aide des clignotants, il indique de quel côté il
souhaite se garer. Il remonte alors la file de véhicules, sans dépasser la vitesse de 20
Km/h, jusqu'à ce qu'un bip sonore indique un endroit adéquat. L'ordinateur de bord
précise alors si le stationnement est possible, difficile ou non conseillé.
Le stade suivant est le parking quasi automatique. À titre d’exemple, le système
Park4U de Valeo effectue automatiquement le stationnement parallèle en quelques
secondes. La place disponible doit excéder la longueur du véhicule de 80
centimètres, le conducteur passe la marche arrière et contrôle la vitesse avec
l’accélérateur et le frein pendant que l’automatisme prend en charge la gestion de
l’angle de braquage. Si le résultat n’est pas satisfaisant en une seule manœuvre, le
système guide le conducteur sur plusieurs manœuvres.

42 Les systèmes de transport intelligents
La sortie de parking en créneau est une autre modalité et correspond à un algorithme
de contrôle différent. Il en est de même pour le parking en marche arrière, qui est
plus simple lorsque le véhicule est pré positionné.
Toutefois, les systèmes ne sont pas parfaits. On ne peut pas se garer entre deux
arbres par exemple ou encore si la place est occupée par des objets de faible taille
qui ne sont pas détectés par les capteurs à ultrasons.
Certaines difficultés peuvent être surmontées en utilisant une caméra grand angle à
l’arrière et la fusion d’informations issues des radars ultrasons et de l’analyse
d’image.
APPEL D’URGENCE
En Europe, près de 2500 vies pourraient être sauvées chaque année si les secours
pouvaient être présents plus rapidement sur les lieux d’accident. Les nouvelles
technologies de localisation (GPS ou Galileo) et de communication (GSM ou
GPRS) permettent d’apporter un progrès considérable dans la rapidité d’intervention
des secours à condition de conjuguer la technologie et l’organisation logistique des
services. C’est le but de l’appel d’urgence.
De fait, la majorité des automobilistes dispose de téléphones mobiles et beaucoup
ont un GPS dans le navigateur nomade du véhicule ou de leur smart phone, mais en
cas d’accident, l’usager pris au dépourvu ne sait pas comment trouver l’information
de localisation pertinente ni à qui la transmettre. L’appel d’urgence est un système
automatique disposé de manière fixe dans le véhicule qui prend en charge ces
problèmes.
La plupart des constructeurs automobiles ont développé des systèmes propriétaires
dans divers pays.
Le constructeur français PSA a réussi une dissémination importante de sa solution
grâce à plusieurs facteurs. Le système d’appel d’urgence est vendu avec une plateforme
télématique comprenant le navigateur GPS, le récepteur radio, le lecteur de
CD ou de clé USB et un module GSM d’accueil de carte SIM. Lancé dès 2003 en
France, le service d’appel d’urgence est gratuit et s’appuie sur un partenariat établi
avec Inter Mutuelles Assistance (IMA) qui reçoit et traite les appels d’urgence pour
le compte de PSA Peugeot Citroën. En 2009, le service est disponible dans 9 pays
européens et plus de 700 000 véhicules Peugeot et Citroën circulent en Europe avec
ce dispositif d’appel d’urgence. Les plates-formes IMA en Europe ont reçu et traité
plus de 3000 appels d’urgence permettant de venir en aide à des automobilistes en
détresse. Ce dispositif est le seul à avoir été agréé par la Direction de la Défense et
de la Sécurité Civile Française (2006).
Signalons qu’en Italie, les « Pink Boxes » sont des boîtiers contenant une puce GPS
et une puce SIM dont le but est de sécuriser en cas d’agression les personnes seules,
en particulier les femmes. Cette technologie qui présente les fonctionnalités de
l’eCall a eu une certaine dissémination.

Les systèmes d’assistance à la conduite 43
Toutefois les services propriétaires proposés par les divers constructeurs ne sont pas
interopérables, c’est pourquoi, sous l’appellation eCall pour Emergency Call, la
Commission Européenne souhaite intégrer un service d’appel d’urgence harmonisé
avec le numéro d’appel 112 qui est le numéro d’appel d’urgence unique pour tous
les pays de l’Union Européenne, accessible gratuitement à partir de tout téléphone
fixe ou mobile. Près de la moitié des Etats membres de l’Union Européenne ont
signé le protocole eCall qui conduit à équiper tous les véhicules neufs à partir de
2010.
L’eCall est activé de deux manières :
• d’une manière manuelle par un des occupants du véhicule en pressant le
bouton SOS sur le tableau de bord.
• d’une manière automatique par des capteurs placés dans le véhicule lors d’un
accident (lorsque l’Airbag se déclenche par exemple).
Lorsque le signal est activé, le ou les occupants du véhicule sont connectés via le
112 au centre de prise en charge le plus proche.
L’opération doit durer moins de 34 secondes (4 secondes pour déclencher l’appel,
20 secondes pour l’établissement d’une conversation « voix » et 30 secondes pour
une éventuelle conversation visuelle). Le véhicule disposera d’un micro au niveau
du tableau de bord, des haut-parleurs de l’autoradio pour le son et éventuellement
d’une Webcam et de l’écran du navigateur pour les images.
L’unité télématique de la Peugeot 206
La Commission Européenne estime le coût de mise en place du système à 4,55
milliards d’euros par an pour l’installation du dispositif dans les véhicules (voitures

44 Les systèmes de transport intelligents
et camions) et pour la modernisation des centres de réception d’appels d’urgence. En
regard de ce coût, la CE évalue les économies liées au projet à 26 milliards d’euros
chaque année tous secteurs confondus (sur les soins, l’intervention des secours, les
frais d’assurance, etc.).
VIGILANCE
Selon l’ASFA (Association des Sociétés Françaises d’Autoroutes), la somnolence au
volant est la première cause de mortalité sur autoroute (30 à 35 % des accidents).
Elle est responsable de 15 à 20 % des accidents sur l’ensemble du réseau routier.
On connaît bien les nombreuses manifestations de l’hypovigilance lors de la
conduite automobile : lenteur de réaction face à un obstacle, difficultés à maintenir
une vitesse constante, erreurs de coordination, inattention à la signalisation,
incapacité à pouvoir maintenir la trajectoire du véhicule (écarts successifs),
changements de voie involontaires, périodes d’absence (aucun souvenir des derniers
kilomètres parcourus), bâillements, une difficulté à garder les yeux ouverts et la tête
droite, un désir de changer fréquemment de position, périodes de « micro sommeils»
(de 1 à 5 secondes).
Les nombreux organismes qui s’occupent de la sécurité routière éditent des
brochures et diffusent des mises en garde et des conseils aux usagers, en particulier
au moment des départs en vacances.
C’est dire combien il serait important de disposer de systèmes de détection de la
baisse de vigilance pour prévenir le conducteur.
De très nombreuses recherches sont conduites dans le monde depuis une quinzaine
d’années. À chaque congrès, des chercheurs présentent des publications et dans les
expositions, les constructeurs automobiles et les équipementiers présentent des
démonstrateurs, mais aucun constructeur n’avait osé commercialiser un capteur
d’hypovigilance sur ses modèles.
Si l’on exclue les technologies invasives avec des électrodes EEG (Electroencéphalogramme)
utiles pour la recherche mais non applicables, il y a deux grandes
approches pour détecter un manque de vigilance :
• l’analyse par caméra des temps de clignement des yeux et des mouvements de
la pupille,
• l’analyse du contact main -volant.
Souvent leader dans l’introduction des nouvelles technologies, Mercedes Benz vient
de commercialiser début 2009 « Attention Assist » un système de surveillance de la
vigilance du conducteur sur la Classe E.
Nous disposons de peu d’informations sur les algorithmes utilisés, cependant le
système utilise un capteur de pression et de micro rotation angulaire du volant très
sensible capable d’analyser la pression des mains sur le volant.
La vitesse, les accélérations latérales et longitudinales, les actions sur les pédales
sont enregistrées et traitées pour définir un profil du comportement du conducteur.

Les systèmes d’assistance à la conduite 45
Une fenêtre glissante correspondant aux premières minutes de conduite du profil est
comparée à la fenêtre courante pour détecter des variations d’attention. Par le
contact des doigts sur le volant, le système suit les pulsations cardiaques du
conducteur. Ces pulsations ralentissent quand la somnolence guette le conducteur.

CHAPITRE 3
LES NOUVELLES TECHNOLOGIES SUR LES
INFRASTRUCTURES
TELEPEAGE OU PEAGE ELECTRONIQUE
Le télépéage ou péage électronique (en anglais ETC pour Electronic Toll Collection)
consiste à mettre en œuvre des moyens automatisés pour collecter les droits d’usage
des automobilistes en ralentissant le moins possible la circulation.
Sur autoroute à péage, les automobilistes prennent un ticket au moment où ils
pénètrent sur l’autoroute. Dans certains cas, le ticket permet de calculer le montant à
acquitter en fonction de la sortie. Si l’automobiliste se présente à une sortie en ayant
perdu son ticket d’entrée, il devra payer le péage maximum. Les routes à péage sans
entrée ou sortie intermédiaire n’ont qu’une station de péage à laquelle les
automobilistes acquittent leur dû selon qu’ils entrent ou qu’ils sortent de la section à
péage.
Si la section à péage est longue avec de multiples entrées et sorties, on trouve une
barrière de péage aux deux extrémités de l’axe principal et des péages sur les rampes
d’entrée et de sortie des accès intermédiaires.
L’acquittement du péage peut se faire en liquide, par carte de crédit, par carte
prépayée ou par un système de collecte électronique. Le péage varie en fonction de
la distance parcourue, du type de véhicule et du coût de construction et de
maintenance de l’ouvrage d’art.
Les péages et plus particulièrement les péages manuels sont critiqués car ils
imposent l’arrêt du véhicule et souvent des pertes de temps.
Le télépéage avec barrières matérialisées sur l’infrastructure
Le télépéage est un mode de paiement rapide utilisant une communication véhicule
infrastructure bidirectionnelle DSRC. Le DSRC pour (Dedicated Short Range
Communications) est une norme de télécommunication utilisant la bande des 5,8
GHz ou 5,9GHz. Le principal intérêt de ce système est le faible temps de réponse.
Le système embarqué dans les véhicules consiste en un boîtier fixé sur le pare-brise
de l’automobile. Ce boîtier ou transpondeur est capté par un récepteur installé aux
barrières de péage sur une voie réservée à cet effet, et ce à l'entrée et à la sortie d'un
tronçon payant.
Le règlement s'effectue par prélèvement mensuel au bénéfice de la société où la
location du badge a été souscrite, qui adresse à son client une facture détaillant
l'historique des trajets effectués dans le mois. Aujourd'hui, les sociétés d'autoroutes
proposent aux usagers diverses formules d'abonnement à des tarifs étudiés au plus
près des besoins de trajets.

48 Les systèmes de transport intelligents
L’une des principales difficultés a été la standardisation et l’interopérabilité des
solutions offertes par les différentes sociétés de gestion d’autoroutes. Le télépéage
fonctionne désormais sur l’ensemble du réseau français.
Le télépéage est présent dans de nombreux pays européens, notamment en Italie,
France et en Espagne :
• TELEPASS sur le réseau italien.
• Liber T en France.
• VIA-Tor Telepeaje en Espagne.
On travaille actuellement sur une possibilité d'utilisation sans rupture à l'ensemble
du réseau autoroutier européen à péage, utilisant ce même système.
Le système de télépéage poids lourds est un système stop and go, c'est-à-dire que
pour un fonctionnement optimal, le chauffeur doit marquer un arrêt. Sur certains
péages, une temporisation entre la détection du badge et l'ouverture de la barrière
oblige le véhicule à marquer un arrêt. Les transporteurs routiers souhaiteraient la
généralisation des barrières de péage à la volée pour des raisons économiques et
écologiques. Ce système permettrait d'économiser 1,35 million de tonnes de CO 2 par
an.
1 2
1 Une barrière de péage en France
2 Barrière de télépéage Liber T
3
3 Balise RFID Liber-T

Les nouvelles technologies sur les infrastructures 49
Le télépéage dématérialisé
La France a déployé un réseau important de gares de péages car les autoroutes ont
été financées par le péage. L’Allemagne au contraire n’avait pas de gares de péage
puisque les « Autobahn » financées par l’Etat étaient gratuites. Les gares de péages
constituent déjà une solution technique du passé car elles sont encombrantes, et
polluent le paysage visuel. La mise en place du badge Liber-T fluidifie le trafic,
mais seuls les usagers qui empruntent souvent l’autoroute s’abonnent, l’utilisateur
occasionnel qui ne l’emprunte que pour son départ en vacance n’y trouvant pas
d’intérêt. L’Allemagne a créé une rupture technologique en développant le système
de péage dématérialisé « Toll Collect ». Ce système est limité aux seuls poids
lourds, mais sera étendu aux véhicules particuliers et probablement adopté par de
nombreux pays tant il présente d’avantages par rapport aux gares de péage. La
France a déjà décidé de sa mise en œuvre pour les poids lourds.
Son principe est très simple. Il exploite une unité électronique embarquée contenant
un GPS pour la fonction localisation, un GSM/GPRS pour la fonction
communication et une carte grise électronique pour la fonction identification. Ce
boîtier, en anglais OBU pour On Board Unit, sera fourni gratuitement par
l’opérateur de service en charge du péage et devra être présent dans le véhicule à
l’instar des papiers du véhicule aujourd’hui.
Le prix d’un trajet peut être déterminé de plusieurs manières. La distance parcourue
et le moment de la journée choisi pour effectuer le trajet constituent des facteurs
clés, mais le type de véhicule, sa consommation de carburant ou ses émissions de
CO2 sont autant de paramètres d’ajustement possibles. Une facturation mensuelle
garantit une perception simple et sûre des droits de péage. Mais, pour des raisons de
confidentialité, il est également possible d’utiliser une carte prépayée ; dans ce cas,
aucune information concernant le conducteur ou le trajet effectué ne sera
communiquée.
L’unité embarquée permet d’afficher à tout moment le montant dû pour les trajets
réalisés. Les forces de police ou les organismes de surveillance autorisés peuvent
procéder ponctuellement à un contrôle pour garantir que le conducteur utilise le
système aux fins prévues et simplifier ainsi sa mise en application. À cet égard, un
équipement portable utilisant la technologie NFC (Near Field Communication),
c'est-à-dire communication en champ proche, sera fourni aux forces de police pour
lire les informations contenues sur la vignette du pare-brise. La vignette servira
également de mécanisme de sécurité, en garantissant que seule l’unité embarquée
spécifiquement assignée à un véhicule soit utilisée et qu’elle ne puisse pas être
installée dans un autre véhicule.
Cette technologie offre évidemment d’énormes avantages et un réservoir
d’applications potentielles considérable.
Pour ce qui est des avantages immédiats, mentionnons :
• l’élimination progressive et définitive des barrières de péage,
• la possibilité de faire du péage géo-localisé sur les nationales, sur les routes
touristiques…

50 Les systèmes de transport intelligents
• la possibilité d’aiguiller les flux de poids lourds,
• la possibilité de décongestionner les centres villes en créant un « octroi
électronique » comme au Moyen Age. Ceci est déjà en service à Londres et à
Singapour,
• la possibilité de facturer le stationnement.
Les extensions des fonctionnalités ne manquent pas non plus :
• l’intégration de l’appel d’urgence E-call,
• la création d’un enregistreur de conduite (« boîte noire ») consultable par les
forces de police avec la technologie NFC. Les policiers ne vérifieront plus des
papiers mais une carte grise électronique et des données de conduite. Le
contrôle du conducteur ne sera plus un contrôle aléatoire mais un contrôle
continu,
• la possibilité de s’assurer selon la distance parcourue et non plus de manière
forfaitaire,
• la possibilité d’encourager l’éco-conduite.
LA BILLETTIQUE
La billettique (en anglais ticketing ou e-ticketing) est l’ensemble des dispositifs
utilisant les technologies de l’information et de la communication pour la fourniture
et la gestion des titres de déplacement dans les transports publics. On utilise aussi le
terme monétique qui est plus associée aux systèmes mécatroniques utilisés pour
assurer les transactions bancaires (distributeurs automatiques de billets, guichets
bancaires électroniques, terminaux de points de vente, systèmes de banque à
domicile, etc.).
La « smart card » ou carte à puce (CI pour Circuit Intégré) est principalement
utilisée comme moyen d'identification personnelle (carte d'identité, badge d'accès,
carte santé, carte SIM) ou de paiement (carte bancaire, porte-monnaie électronique)
ou preuve d'abonnement à des services prépayés (carte de téléphone, titre de
transport). La lecture et l’écriture sur la carte nécessitent des équipements
spécialisés, et peuvent se faire avec ou sans contact avec la puce.
1. VCC (alimentation)
2. RST (remise à zéro)
3. CLK (horloge)
4. D+USB Inter-chip
5. GND (masse)
6. SWP
7. I/O (entrée/sortie)
8. D-USB Inter-chip
La carte vitale avec son micromodule et les fonctions associées aux huit contacts

Les nouvelles technologies sur les infrastructures 51
Le circuit intégré d'une carte typique est constitué d'un microprocesseur, d’une
mémoire morte de 8 à 32ko, d’une mémoire vive de quelques kilo-octets et d’une
mémoire effaçable et réinscriptible (EEPROM).
Le circuit intégré (puce) peut être accessible :
• par contact avec des électrodes de cuivre. L'interface entre les contacts de la
puce et ceux du lecteur est le circuit imprimé doré très mince appelé
micromodule. Il est divisé en 8 parties, chacune ayant un rôle précis permettant
l'échange des données entre la puce et le lecteur. Le circuit intégré est situé
sous les contacts, il n’est pas visible et l’on confond souvent le micromodule
avec la puce.
• sans contact: par radiofréquence à courte ou moyenne portée, via une antenne
interne dont les spires sont moulées dans l'épaisseur de la carte.
• par une combinaison des deux précédentes : on parle alors de cartes Avec et
Sans Contact (ASC).
Dans le cas de lecture sans contact physique, on parle d’étiquette RFID (Radio
Frequence Identification), de carte de proximité (Prox Card) ou encore de
transpondeur. La technologie RFID permet la lecture des étiquettes même sans
contact physique et peut traverser de fines couches de matériaux (sac, emballage,
etc.). La Prox Card fait l’objet du standard ISO/IEC 14443, développé par le
Groupe de Travail 8 du sous comité 17 de ISO/IEC Comité Technique Commun. La
communication entre la carte et l’émetteur lecteur se fait à 13,56 MHz.
La communication sans contact est mise à profit dans les transports. Un bon
exemple de son déploiement est le passe Navigo de la RATP. La RATP souhaitait se
débarrasser des péages magnétiques devenus une source de coûts récurrents et de
problèmes liés à la démagnétisation des cartes.
Passe NAVIGO de la
RATP
Guichet de contrôle
d’accès
Station de recharge du
passe Navigo
Un passe Navigo contient le circuit intégré (puce) et un circuit Inductance Capacité.
Lorsque la carte Navigo passe dans le voisinage du portique de contrôle d’accès, le
circuit LC stocke une quantité d’énergie capable d’alimenter la puce pendant

52 Les systèmes de transport intelligents
quelques millisecondes et autorise ainsi l’échange bidirectionnel de données entre la
carte et le portique.
Le passage au portique est de 3 à 4 fois plus rapide qu’avec le coupon magnétique
ancien, ce qui contribue à fluidifier le trafic aux heures de pointe.
La carte Navigo peut être rechargée dans les stations avec des automates qui
débitent une carte bancaire et créditent le passe Navigo, ou pour les abonnés, la carte
est automatiquement validée et l’abonnement débité sur le compte bancaire de
l’usager.
Le passe Navigo est compatible avec VELIB de la ville de Paris et les premières
expériences d’utilisation avec la SNCF sur le train Thalys sont en cours.
En marche vers l’UPICA
L’UPICA (Universal Personal Information and Communication Assistant) est un
concept inventé par l’auteur de ce livre, qui - sous ce nom ou un autre - va se
développer de manière massive dans les prochaines années.
L’UPICA naîtra de la convergence des assistants personnels (PDA), des téléphones
portables (Smart phone) et de la RFID, plus précisément de la communication en
champ proche (NFC pour Near Field Communication).
Expliquons un peu tout cela.
Comparons tout d’abord une carte à puce classique, par exemple une carte bancaire,
et un passe Navigo. Il y a deux différences technologiques entre les deux :
• Si on considère l’échange de données, il se fait par contact métallique dans le
cas de la carte bancaire, ce qui suppose l’introduction physique de la carte dans
le lecteur que ce soit pour retirer de l’argent dans le cas d’un automate
bancaire ou pour payer à la pompe à essence par exemple. En revanche,
l’échange se fait sans contact physique par RFID selon une norme d’échange à
13,65 MHz dans le cas de la carte Navigo.
• Si on considère l’alimentation en énergie de la puce électronique présente dans
la carte bancaire et dans le passe Navigo, l’énergie est fournie par le lecteur
dans le cas de la carte bancaire et par induction dans le cas de la carte Navigo.
Examinons maintenant un smart phone ou un PDA. Le smart phone ou le PDA
disposent d’un processeur et d’un ensemble de mémoires. Il est donc possible
d’émuler sur l’un ou l’autre les structures de données d’une carte à puce. Si on leur
rajoute un module de communication RFID, on obtient les mêmes fonctionnalités
qu’une carte Navigo. Bien mieux, le smart phone ou le PDA ont leur propre source
d’énergie, ils n’ont donc pas besoin d’être alimentés par induction et de fait
deviennent des émetteurs capables de lire les passes Navigo ou d’échanger avec
d’autres appareils.
Remontons dans le temps, d’une vingtaine d’années, pour faire un peu d’histoire des
technologies.

Les nouvelles technologies sur les infrastructures 53
L’assistant personnel (PDA) était initialement une calculatrice de poche, puis on lui
a ajouté des fonctions de montre, de chronomètre, d’agenda, de carnet d’adresses, de
bloc-notes, des fonctionnalités issues du multimédia (des jeux, un appareil photo
puis une caméra, un lecteur mp3, la reconnaissance de parole), des fonctionnalités
bureautiques (traitement de texte, tableur, base de données, grapheur…), des
fonctions de localisation les transformant en navigateurs de poche, des claviers
miniatures ou des écrans tactiles avec claviers virtuels ou reconnaissance d’écriture,
et enfin des fonctions de communication, d’abord d’échange à courte distance
(Bluetooth puis Wifi) puis finalement GSM, GPRS …et ils sont devenus des smart
phones.
Parallèlement, le smart phone était à l’origine, c'est-à-dire dans les années 1990, un
simple téléphone portable ayant la même fonctionnalité qu’un téléphone fixe mais
permettant de téléphoner de n’importe quel point couvert par le réseau. Puis, pour le
promouvoir au niveau économique, on lui a ajouté la possibilité d’envoyer des
messages numériques courts SMS (Short Message Services), puis un microphone et
un chip caméra pour générer les MMS (Multimédia Message Services). Disposant
d’un système d’exploitation et de processeurs de plus en plus puissants, il est devenu
tour à tour, console de jeu, caméscope, dictaphone, récepteur FM, navigateur GPS,
navigateur sur le Web. Il a accaparé les fonctionnalités les plus avancées des PDA
pour devenir un assistant personnel communicant.
Les smart phones sont avant tout des objets communicants. Ils communiquent
évidemment sur le réseau des opérateurs téléphoniques selon les normes
GSM/GPRS/EDGE/UMTS, mais beaucoup disposent en plus de communications à
courtes distances selon les normes Bluetooth et Wifi.
La norme Bluetooth a été conçue avec l’objectif de remplacer les câbles entre les
ordinateurs et les imprimantes, les scanners, les claviers, les souris, les manettes de
jeu vidéo, les téléphones portables, les PDA, les systèmes et kits mains libres, les
autoradios, les appareils photo numériques, les lecteurs de code barres, les bornes
publicitaires interactives.
WiFi est un standard international permettant de créer des réseaux locaux sans fil à
haut débit. Dans la pratique, le WiFi permet de relier des ordinateurs portables, des
machines de bureau, des assistants personnels, des smart phones, des objets
communicants à une liaison haut débit.
Bluetooth et Wifi diffèrent entre autres par leurs distances d’accès et leurs débits.
Une troisième norme de communication, la NFC, va venir enrichir les
fonctionnalités des smart phones pour en faire des Upicas.
La communication en champ proche (Near Field Communication ou NFC) est une
technologie d'échanges de données à une distance de quelques centimètres. C'est une
application des technologies RFID. NFC a été reconnu par les instances
internationales (ISO, ECMA, ETSI). Cette technologie a été promue par Sony et
Philips qui ont été rejoints par Nokia, Samsung, Panasonic, Microsoft …
Le principal avantage de NFC par rapport à Bluetooth ou Wifi tient au fait que la
technologie est non-intrusive. NFC est utilisable sur de très courtes distances, moins

54 Les systèmes de transport intelligents
de 10 centimètres alors que la portée de Bluetooth et Wifi varient de quelques
mètres à plusieurs centaines de mètres. NFC suppose une démarche volontaire de
l'utilisateur et ne peut donc normalement pas être utilisée à son insu.
Le NFC a enrichi puissamment les fonctionnalités du smart phone qui est devenu un
Upica.
L’Upica permet d’émuler le fonctionnement d'une carte à puce sans contact, la carte
SIM étant utilisée comme élément de sécurité.
Les usages sont multiples et forment un sur-ensemble des usages de type « carte
sans contact ».
L’Upica constitue un porte-monnaie électronique. Il permet donc de dématérialiser
les échanges financiers pour les petites sommes entre usagers, commerçants ou non.
On peut anticiper le remplacement progressif des cartes bancaires traditionnelles
par des cartes ASC (Avec et Sans Contact) et la disparition progressive des
terminaux de lecture des cartes bancaires puisque cette fonction pourra être assurée
par l’Upica.
L’Upica est un lecteur de cartes sans contacts ou de « tags » passifs (étiquettes
électroniques). Ce mode permet à un usager de lire des informations en approchant
son mobile devant des étiquettes électroniques disposées dans la rue, sur des
affiches, sur des colis ou dans des abris bus ...
Deux UPICAs peuvent échanger de l'information, par exemple des vCard, des
photos, des vidéos, etc. Un Upica peut aussi échanger avec des nouveaux objets
communicants tels que des serrures RFID dans des bâtiments comportant de
nombreuses portes, permettant ainsi leur ouverture avec une clef RFID intégrée dans
l’Upica. Cette solution permettra également une meilleure gestion de la sécurité, par
exemple en ajoutant des plages horaires d'ouverture des portes.
Au Maroc le permis de conduire puis la carte grise des véhicules sont délivrés sur
des cartes à puce sécurisées. La technologie NFC de lecture à champ proche mise à
la disposition des forces de gendarmerie, permet notamment un gain de productivité
considérable dans le contrôle des papiers des conducteurs. Le permis à point,
l’assurance et de nombreux paramètres peuvent être ajoutés. Les responsables
songent à étendre le système à une billettique uniformisée facilitant les transports
multimodaux et même à en faire un porte-monnaie électronique. Cette expérience
constitue une première mondiale. La technologie est fournie par SAGEM Sécurité.
Cet exemple qui présente certaines des fonctionnalités de l’UPICA montre que ce
dernier est appelé à se déployer à l’avenir, sous cette forme ou sous une autre.
LES NOUVELLES TECHNOLOGIES AU SERVICE DE LA REPRESSION
Chaque année, dans l’Union Européenne, les accidents de la route sont la cause de
plus de 40 000 morts et 1 700 000 blessés. Le coût de ces accidents, direct ou
indirect, a été évalué à 160 milliards d'euros, soit 2 % du PNB de l'Union
Européenne. Certains groupes de population ou catégories d'usagers sont
particulièrement vulnérables : les jeunes de 15 à 24 ans (10 000 tués par an), les

Les nouvelles technologies sur les infrastructures 55
piétons (7 000 tués) ou les cyclistes (1 800 tués). Les causes des accidents sont : la
vitesse excessive, la consommation d'alcool, la non-utilisation des ceintures,
l'insuffisance de protection, l'existence de points noirs, le non-respect des temps de
conduite et de repos pour le transport professionnel et la mauvaise visibilité.
La Commission Européenne a décidé en 2003 « de recommander aux États membres
d'intégrer dans un plan national de contrôle les meilleures pratiques en fait de
mesures de contrôle ». Parmi les mesures figure « l'utilisation de dispositifs
automatisés de contrôle de la vitesse ». L'objectif final est de réduire d'au moins
50 % le nombre des tués à l'horizon 2010. La France s’est montrée la première de la
classe Europe devant le Portugal et le Luxembourg. Ces résultats ont été obtenus
essentiellement par le déploiement de plus de 2500 radars de vitesse et une politique
répressive ferme, notamment par l’instauration du permis à points.
Évolution des accidents routiers en Europe sur 2001 – 2007. Source: PIN projet
ETSC
Le radar automatique d’excès de vitesse
Un radar de contrôle routier est un instrument servant à mesurer la vitesse des
véhicules circulant sur la voie publique à l'aide d'ondes radar. Ce type de
cinémomètre est utilisé afin d'identifier les contrevenants aux limites de vitesse. Il
était autrefois utilisé par un policier qui détectait l’excès de vitesse et communiquait
par téléphone avec un autre policier placé en aval, lequel interpellait le fautif. Le
contrôle ne se faisait qu’aux heures de travail et de manière échantillonnée. La

56 Les systèmes de transport intelligents
nouveauté est le contrôle exhaustif de tous les véhicules, de jour comme de nuit, par
des radars automatiques couplés à des caméras numériques haute définition.
Ces radars utilisent le principe de l'effet Doppler pour mesurer la vitesse. Ils
émettent une onde continue qui est réfléchie par toute cible se trouvant dans la
direction pointée. Par effet Doppler, cette onde réfléchie possède une fréquence
légèrement différente de celle émise : plus grande fréquence pour les véhicules
s'approchant du radar et plus petite pour ceux s'éloignant. En mesurant la différence
de fréquence entre l'onde émise et celle retournée, on peut calculer la vitesse de la
cible. Ceci se fait en trouvant le battement entre les deux ondes.
Les données ainsi obtenues ne montrent que la vitesse radiale entre le radar et le
véhicule. Il faut donc que le sens de déplacement de la cible soit colinéaire avec le
radar. Si la cible se déplace avec un angle par rapport à cette direction, la vitesse
notée n'est que la projection sur la radiale au radar, soit la vitesse réelle fois le
cosinus de l'angle (facteur variant de 0 pour un déplacement perpendiculaire au
radar à 1 pour celui vers le radar).
Radar de vitesse
Camera de feu rougeMESTA
3000 SAGEM
Radar mobile sur
trépied MESTA 1000
SAGEM
Une caméra numérique haute définition permet de réaliser la prise de deux vues
d'un véhicule dont la vitesse a préalablement été déterminée par le cinémomètre
auquel elle est couplée, d'adjoindre à ces prises de vues les données réglementaires
(la vitesse mesurée, la date et l'heure de la mesure) et d'autres données (telles que le
numéro de la vue, les références du lieu, l'identification de l'unité qui opère le
contrôle, ainsi qu'un commentaire facultatif). Un flash couplé à la caméra numérique
illumine le véhicule, garantissant un éclairage correct de la plaque
d'immatriculation.

Les nouvelles technologies sur les infrastructures 57
Les images numériques des plaques minéralogiques associées aux véhicules
verbalisés font l’objet d’une procédure de reconnaissance de caractères pour
identifier les conducteurs à partir des bases de données des préfectures.
Les caméras de feu rouge et caméras de stop
Dans le radar de vitesse, le véritable capteur d’infraction est le radar alors que la
caméra sert à identifier le contrevenant. Dans le cas de la caméra de feu rouge, la
caméra sert à la fois de capteur de franchissement au feu rouge et d’identificateur de
l’automobiliste. Le problème technique n’est pas simple pour autant car il faut
prouver que le prévenu n’est pas passé à l’orange mais se trouvait bien engagé dans
le carrefour alors que le feu était au rouge. La caméra est dès lors placée à plusieurs
mètres en amont du feu et connaît les instants de commutation des feux. Ces
évènements sont utilisés pour prendre simultanément des images du feu tricolore et
de l’arrière de la voiture avec sa plaque bien visible alors que le véhicule se trouve
avant et dans le carrefour.
La caméra peut être utilisée de la même manière pour détecter les véhicules
n’observant pas l’arrêt à un panneau stop. Dans ce cas, pour apporter la preuve de
l’infraction, il faut une séquence vidéo sur laquelle le panneau stop est bien visible
et le déplacement du véhicule sans marquer l’arrêt avéré.
Les applications potentielles répressives de la vidéosurveillance ne manquent pas et
nous pouvons mentionner par exemple :
• Caméras de franchissement de passages à niveau.
• Caméra de parking signalant les stationnements illégaux.
• Caméras de péage routier pour identifier les véhicules franchissant un péage
sans payer.
• Caméras de franchissement de lignes continues.
• Caméras de couloir de bus pour identifier les véhicules non autorisés circulant
sur les voies réservées aux bus. Ces caméras peuvent être fixes ou embarquées
dans les bus, le chauffeur la déclenchant quand il constate une infraction.
Observons que les chauffeurs de bus parisiens ont refusé de collaborer avec la
police sur ce problème précis.
Les radars de vitesse sont déployés massivement aujourd’hui en France, les
premières centaines de caméras de feu tricolores sont en cours d’installation en
2009. Les autres applications seront probablement développées et déployées dans les
prochaines années. À terme, c’est une véritable armée de robots policiers, ayant
chacun leur spécialité, qui attend le citoyen du futur.
La vidéosurveillance
Les réseaux de caméras de surveillance existent depuis des décennies dans les gares,
les stations de métros, les grands magasins, les zones de forte densité de circulation.
Pour la surveillance des zones publiques des grandes agglomérations, les images
sont centralisées vers un Poste de Commandement comme c’est le cas à la

58 Les systèmes de transport intelligents
préfecture de Police pour Paris. Elles permettent surtout au surveillant de police de
vérifier la véracité des alertes radio ou téléphoniques.
Les progrès au cours de cette dernière décennie dans le traitement de l'image ont
permis de considérablement automatiser les contrôles d'incidents par imagerie vidéo.
Auparavant, les caméras étaient reliées à un poste de contrôle (PC) en charge de la
surveillance d'un réseau routier ou d'une infrastructure (pont, tunnel, etc.) où un
opérateur visionnait plusieurs écrans en continu.
Désormais, si les images sont toujours renvoyées vers un poste de contrôle, elles
sont de plus en plus numérisées et traitées par des algorithmes de vision artificielle
permettant de détecter automatiquement des incidents. L’automatisation du
traitement permet de concentrer un plus grand nombre de caméras sur un seul Poste
de Contrôle de sécurité.
LECTURE AUTOMATIQUE DE PLAQUES MINERALOGIQUES
La lecture automatique de plaques minéralogiques est un outil de base que l’on
trouve dans de nombreuses applications liées aux systèmes de transports intelligents.
La technique utilisée est un sous-ensemble des méthodes de lecture automatique par
vision artificielle, appelées « méthodes OCR » pour « Optical Caracter
Recognition ». Elle est utilisée dans les banques ou à la Poste pour vérifier les
chèques et notamment la correspondance entre les montants libellés en chiffres et en
lettres, ce qui constitue un exercice difficile sur de l’écriture manuscrite et multi
sources. Les progrès de la recherche ont toutefois été tellement impressionnants que
les scanners à bas coût sont livrés aujourd’hui avec des logiciels OCR tout à fait
corrects. On trouve même des logiciels gratuits sur Internet.
La littérature annonce pour les systèmes des performances de lecture d’environ une
plaque minéralogique par seconde sur des voitures roulant jusqu'à 160 Km/h.
Le ministère de l’intérieur publie des statistiques dans lesquelles, un système
automatisé peut contrôler de 4000 à 5000 véhicules pendant une patrouille de huit
heures, avec 95% des plaques bien localisées et 94% lues correctement. Le temps de
calcul est d’environ dix millisecondes.
En France, la Sagem a développé un logiciel de reconnaissance des formes
(détection de silhouette géométrique du véhicule), qui, associé au logiciel de lecture
automatique des plaques et aux bases de données des préfectures, peut détecter les
plaques échangées ou les véhicules volés.
En Italie, la lecture automatique des plaques minéralogiques par vision a trouvé une
application à la détection des dépassements de vitesse. Le radar de vitesse détecte
des dépassements instantanés. La lecture de la plaque d’immatriculation d’un même
véhicule effectuée en deux points consécutifs séparés d’une distance connue permet
de calculer une vitesse moyenne et de verbaliser le cas échéant le contrevenant.
Cette solution a été déployée en Italie sous le nom de système TUTOR pour
sécuriser les autoroutes. Les résultats ont été probants.

Les nouvelles technologies sur les infrastructures 59
Les plaques ne sont pas uniformisées au niveau européen et les logiciels sont
paramétrés pour tel ou tel pays. La caméra est souvent associée à un éclairage dans
l’infrarouge pour permettre de photographier à toute heure du jour.
Variabilité des couleurs et des
orientations
Étapes de l’algorithme OCR
L’algorithme de reconnaissance est décomposé en plusieurs phases :
• Localisation et extraction de la plaque proprement dite dans l’image brute,
• Compensation éventuelle de l'orientation et normalisation géométrique de
l’image,
• Méthode de calcul du seuil optimal de binarisation,
• Segmentation des caractères sur la plaque,
• Reconnaissance optique de caractères par des méthodes de type réseaux de
neurones, arbres de décision ou autres.
La figure ci-dessous reconstitue le circuit logique d’automatisation de la répression
des excès de vitesse.

CHAPITRE 4
LES SYSTEMES D’INFORMATION ROUTIERE ET D’AIDE
AU DEPLACEMENT
En France, le Centre National d’Information Routière (CNIR), créé en 1967, assure
le recueil de données sur l’état de la circulation routière et l’information aux usagers.
C’est un organisme interministériel (Transport et Equipement, Intérieur, Défense)
qui s’appuie sur sept centres régionaux d’information et de coordination routières
(CRICR). Son site d’information au public est :
http://www.bison-fute.equipement.gouv.fr/diri/Accueil.do
Qu’il s’agisse d’une grande ville comme Paris, d’un réseau régional comme l’Ile de
France ou de tout un pays, la gestion du trafic suppose d’abord de s’informer sur
l’état de la circulation.
Paris est le centre d’une agglomération de plus de 10 millions d’habitants qui
effectuent plus de 20 millions de déplacements journaliers, dont 7 millions dans
Paris et entre Paris et banlieue. Parmi ces déplacements, 60 % sont assurés par les
transports en commun et 35 % par les voitures. Chaque jour, 3 millions de véhicules
entrent ou sortent de Paris.
Un bon moyen de qualifier quantitativement l’état du trafic est de diviser le réseau
en cantons auxquels sont associés des triplets Q, T, V où Q est le débit en nombre de
véhicules par heure, T le taux d’occupation en nombre de véhicules par kilomètre et
V la vitesse en Km/H.
Le système d’information routière se divise en trois grands modules :
La collecte de l’information
Les principales sources disponibles pour rassembler l’information trafic sont les
boucles magnétiques, la Police et la Gendarmerie qui disposent de moyens de
surveillance et de communication, la surveillance aérienne à certaines occasions ou
certaines heures, la RATP qui suit chacun de ses bus et est ainsi informée de l’état
du trafic le long de ses lignes, les patrouilleurs et le Réseau d’Appel d’Urgence
(RAU) sur les autoroutes, la surveillance par caméras.
Le traitement de l’information
Ce traitement peut se faire à différents niveaux. Les données des boucles
magnétiques sont des données élémentaires qui doivent être prétraitées, cumulées
sur des horizons temporels courts avant d’être transmises à un calculateur frontal.
Les régions géographiques sont sous le contrôle de Postes de Commande (PC) qui
doivent agréger les données dans le temps sur des horizons plus longs, consolider les
informations des diverses sources et qualifier l’état du trafic. Les divers PC doivent
à leur tour être interconnectés pour obtenir une vision globale.

62 Les systèmes de transport intelligents
La diffusion de l’information et la commande en réaction sur le réseau
Les principaux moyens de réaction directe sur le réseau de transport sont les
Panneaux à Messages Variables (P.M.V.), les Feux d’Affectation des Voies
(F.A.V.), les Contrôles d’Accès (C.A.). Par ailleurs l’information peut être diffusée
vers les usagers et le public par divers médias : radio, Internet, terminaux
embarqués….
LA COLLECTE DE L’INFORMATION TRAFIC
On peut distinguer deux ensembles de méthodes :
• Le recueil de données automatisé : boucles magnétiques, réseau de caméras
avec traitement numérique des images, les véhicules traceurs (« floating car
data »).
• La collecte manuelle non automatisable : surveillance aérienne, réseaux de
taxis ou de transports publics, gendarmerie et police, taux de remplissage des
parkings …
Le recueil de données par capteurs magnétiques
La boucle magnétique reste aujourd’hui le principal capteur utilisé pour détecter le
passage des véhicules et obtenir une image du trafic. Une station de recueil de
données de trafic référence a été préconisée par le ministère de l'équipement et des
transports français depuis 1990 et fait l'objet d'une normalisation AFNOR (NF P-
99-300). Plusieurs fabricants les produisent conformes à la norme et elles sont donc
interchangeables.
(http://fr.wikipedia.org/wiki/Mesures_de_trafic)
Schéma d’une double boucle sur une route à deux voies
On distingue deux entités technologiques : l’unité de détection (le capteur
proprement dit) enfoui dans la chaussée et l’unité de traitement et de transmission,
composée d’un processeur de traitement de signal et d’un module de transmission.
La pose de capteurs à boucles sur la chaussée nécessite le découpage d'un rectangle
d'environ deux mètres sur un mètre cinquante (la quasi-totalité de la largeur des
voies) et sur une profondeur d'environ sept centimètres.

Les systèmes d’information routière et d’aide au déplacement 63
Empreinte au sol d’une boucle
magnétique
Boîtier de traitement et de transmission
La boucle électromagnétique est constituée de quelques spires de câble de cuivre.
Cette boucle est la partie inductive d'un circuit oscillant entretenu et contenu dans le
détecteur. Lorsqu’un véhicule passe à la verticale de la boucle, ses parties
métalliques en mouvement modifient l'inductance de la boucle, faisant varier les
caractéristiques de l'oscillation. Le passage d'un véhicule sur une boucle se traduit
par un front montant et un front descendant sur le signal de la boucle. Chaque couple
de deux fronts (t1, t2) forme normalement la trace du passage d'un véhicule.
L’intervalle de temps entre les deux fronts dépend de la vitesse et de la longueur du
véhicule, alors que la forme du signal entre les deux fronts dépend de la masse
métallique et de sa géométrie, cette dernière constituant donc une signature du
véhicule. Des contrôles de plausibilité sont effectués qui prennent en compte par
exemple des vitesses maximales de déplacement. Certaines boucles spéciales ont
une géométrie et une sensibilité telles qu'une analyse de forme du signal produit
permet, par comparaison avec une bibliothèque, d'identifier le type de véhicule. Le
traitement du signal reste délicat lorsqu’il faut traiter les véhicules multi essieux, les
attelages caravanes, les deux roues.
On peut ajouter aux boucles inductives des capteurs piézoélectriques ou des capteurs
à magnétostriction qui permettent d’accéder au poids par essieu.
La pose convenable et le bon entretien des boucles permettent d’obtenir des
informations de grande qualité selon le nombre de boucles placées les unes après les
autres sur la même voie.
Ainsi, lorsqu'une voie de circulation est équipée d'une boucle de présence unique,
pour chaque véhicule roulant, on obtient les mesures suivantes :
• l'heure de passage (timbre temporel),
• le numéro de la voie de circulation,
• les intervalles de temps avec les véhicules précédent et suivant,
• le temps de présence du véhicule au-dessus du capteur.

64 Les systèmes de transport intelligents
Si la voie de circulation est équipée d'un deuxième capteur, on peut accéder à
• la vitesse du véhicule,
• sa longueur.
Si la voie de circulation est équipée d'un troisième capteur d'essieu (boucle ou
force), les mesures de trafic supplémentaires suivantes peuvent être générées :
• la catégorie en silhouette du véhicule,
• le nombre d'essieux élémentaires.
Si la voie de circulation est équipée d'un troisième capteur de force, on peut
mesurer :
• le poids total roulant,
• le poids de chaque essieu.
La précision des mesures fournies à l'aide des boucles est excellente lorsque leur
pose a été faite soigneusement et selon les tolérances dimensionnelles prescrites par
la norme NF P 99-301.
Selon la Direction des Routes, le réseau de recueil automatisé de données du trafic
en Ile de France est constitué de près de 2 500 stations, soit plus de 6 000 boucles de
comptage. À titre d’exemple, le périphérique parisien est instrumenté avec des
stations tous les cinq cents mètres ce qui fait environ 80 stations sur chacun des
périphériques intérieur et extérieur. On conçoit que les investissements sont très
importants ainsi que les frais de maintenance. Ces équipements lourds ne sont
présents que dans les grandes agglomérations.
Certaines boucles ont été mises au point pour le comptage des cyclistes en ignorant
les voitures. En dehors de la mesure du trafic, les boucles magnétiques peuvent être
utilisées pour la gestion des feux de circulation, pour déclencher les bornes
amovibles dans les zones piétonnières….
Une technologie plus récente mais toujours à base de capteurs magnétiques a été
proposée à partir des travaux de l’Université de Berkeley et a donné naissance à une
start-up, SENSYS Networks (http://www.sensysnetworks.com/), qui commercialise
déjà la solution.
C’est une première application du concept de réseau de capteurs.
Chaque capteur est composé d’une boucle magnétique miniature qui détecte le
passage des véhicules, d’un émetteur radio et d’une batterie à longue durée de vie.
Le principal avantage par rapport à la boucle traditionnelle est qu’il n’y a
pratiquement pas de travaux de génie civil pour les placer au niveau de la chaussée.
Enfin, nous mentionnons pour mémoire les solutions temporaires à base de tubes
creux en caoutchouc, tendus en travers de la voie qui permettent de déceler le
passage d’un essieu par mesure de pression. La technologie est peu précise, mais
elle est peu coûteuse, amovible et permet de faire des relevés de débit et de vitesse
de manière temporaire sur une route.

Les systèmes d’information routière et d’aide au déplacement 65
Le capteur dans son boîtier avec son
circuit de détection, son émetteur et sa
batterie (photo SENSYS Networks).
Réseau de capteurs sans fil déployés au
niveau d’un carrefour avec les
capteurs, le point d’accès et le répéteur
(photo SENSYS Networks).
Le recueil de données du trafic par vision
Depuis longtemps, des caméras de vidéo surveillance sont positionnées sur
l’ensemble du réseau des voies rapides. Elles permettent de surveiller le réseau
24H/24. Les écrans de visualisation se situent dans les postes de commandement où
ils permettent une observation visuelle des voies pour les opérateurs. Les
informations recueillies remontent vers les centres de gestion du trafic.
Le passage de l’image analogique à l’image numérisée permet de mettre en œuvre
les techniques de vision artificielle pour automatiser la recherche d’informations
dans les flux vidéo. Le principal avantage tient au fait qu’il n’y a pas à effectuer de
travaux de génie civil dans l’infrastructure, toutefois les caméras doivent être fixées
sur des supports, ponts ou pylônes, et sont ainsi positionnées une fois pour toutes.
La vision artificielle a un large spectre d’applications potentielles et réelles, par
exemple le relevé des marquages au sol et de la signalétique verticale pour la
création de cartes numériques actualisées, la répression des délits au code de la
route : franchissement de feu rouge, de stop, excès de vitesse ….
Nous n’examinons ici l’usage de la vision que pour la gestion du trafic.
Les ouvrages d’art, tunnels, ponts, grands échangeurs, ont été équipés d’installations
de surveillance télévisée afin d’assurer un contrôle visuel permanent de l’état du
trafic. Toutefois, l’opérateur ne peut pas concentrer simultanément son attention sur
plusieurs moniteurs. L’imagerie numérique a permis le développement de systèmes
de détection automatique d’incidents (DAI). La mise en œuvre de cette
fonctionnalité au niveau des postes de surveillance des tunnels permet d’assister

66 Les systèmes de transport intelligents
l’opérateur dans ses missions de contrôle des ouvrages en l’informant de l’apparition
d’un événement pouvant être à l’origine d’une situation périlleuse pour les usagers.
Dans ces conditions, l’opérateur peut déclencher le scénario d’intervention le mieux
adapté dans les délais les plus brefs.
Les principaux incidents détectés par traitement d'images sont :
• un embouteillage,
• un véhicule arrêté sur la chaussée,
• l’incendie d'un véhicule,
• un véhicule à contre-sens,
• un objet sur la voie.
Véhicule accidenté dans un
tunnel détecté par deux
caméras en moins de 10
secondes
Véhicule arrêté sur la bande
d’arrêt d’urgence détecté 7
secondes après l’arrêt
Véhicule arrêté sur la bande
d’arrêt d’urgence détecté 9
secondes après l’arrêt
Le tunnel Duplex A86 qui achève le périphérique A86 à l’ouest de Paris entre
Rueil-Malmaison et Pont Colbert est un bel exemple d’utilisation massive de la
vision artificielle au service de la sécurité. Cet ouvrage futuriste a été mis
partiellement en service en juillet 2009. Le système DAI-DIVA (Détection
Automatique d’Incidents - Détection Instantanée de Véhicules Arrêtés) développé
par Citilog (http://www.citilog.com/) comptera près de 500 caméras de vidéo
surveillance numérique.
On observe que les applications de la vision artificielle se concentrent sur la
détection automatique d’incidents et sur la surveillance en général. Bien que cela
soit techniquement possible et fasse partie de l’offre référencée des industriels du
domaine, on peine à trouver des références de vision appliquée au comptage et au
recueil de données en remplacement des boucles magnétiques classiques.
Les algorithmes de vision travaillent le plus souvent sur des masques placés sur les
voies de circulation. Le logiciel Media TD de Citilog fournit le comptage de
véhicules ainsi que la classification des véhicules en trois catégories basées sur la
longueur des véhicules. Il fournit aussi la vitesse moyenne du flux, l'occupation
moyenne (pourcentage du temps pendant lequel une zone est occupée par un
véhicule) ainsi que le temps inter véhiculaire moyenné (temps moyen entre deux

Les systèmes d’information routière et d’aide au déplacement 67
fronts de véhicules consécutifs). Les logiciels peuvent fonctionner sous des
conditions d’éclairage et météorologiques variées à l’exception du brouillard et
doivent gérer de façon optimale les situations extrêmes telles que les ombres en
mouvement, les masquages, les pelotons de véhicules.
Équipements de sécurité du Duplex
A86
• Caméras installées tous les
80 mètres avec détection
automatique d’incident
• Panneaux à messages
variables tous les 400 mètres
• Boutons-poussoirs d’appel
d’urgence, tous les 40 mètres
• Refuges tous les 200 mètres
Contrairement aux boucles magnétiques, la vision se prête bien à la mesure de
longueur des files d’attente. Il est aussi possible de distinguer les poids lourds, des
véhicules légers et des deux roues. En revanche, la vision ne donne aucune
information sur le poids des véhicules. L’utilisation des caméras motorisées PTZ
(Pan - Tilt - Zoom) étend considérablement les possibilités des caméras numériques.
Le capteur le mieux adapté pour obtenir la géométrie des véhicules est le télémètre à
balayage laser placé sur un portique sous lequel le véhicule passe.
Les masques de recherche de véhicules dans l’imagerie numérique (photo Citilog)

68 Les systèmes de transport intelligents
Recueil de données par véhicules traceurs
Les véhicules traceurs (Floating Car Data en anglais) constituent une alternative
récente aux approches classiques de recueil de données du trafic. Les autres
méthodes automatiques, boucles magnétiques et vision artificielle, nécessitent
d’instrumenter l’infrastructure en plaçant des équipements sous ou sur la route. Ces
équipements sont positionnés définitivement en un endroit donné où ils délivrent des
informations précises mais locales. Autrement dit, ces méthodes qui consistent à
faire « parler » l’infrastructure, sont d’autant plus coûteuses en installation et en
maintenance que le territoire à couvrir est grand. Cela explique que le recueil de
données ne se fasse que dans les grandes agglomérations et non dans les zones
rurales ou même les villes moyennes.
La méthode par véhicules traceurs consiste à transformer le véhicule en capteur.
Pour cela, il suffit de collecter en permanence la position des véhicules en
mouvement pour reconstruire l’état du trafic. Il faut donc que chaque véhicule
dispose d’une fonction de localisation et d’une fonction de communication avec un
serveur.
Au niveau de la localisation, deux solutions existent : la localisation d’une puce
GSM placée dans le véhicule par triangulation sur le réseau cellulaire d’une part et
le GPS d’autre part.
Véhicules traceurs sur réseau cellulaire
Comme le téléphone mobile GSM assure à lui seul la localisation et la
communication, il constitue une solution théoriquement économique. Les grands
opérateurs des réseaux mobiles sont les mieux placés pour exploiter cette possibilité.
Toutefois, cela suppose que le téléphone mobile soit allumé et se trouve dans le
véhicule en mouvement. Or, de nombreux téléphones mobiles sont sur les piétons
qui se déplacent à 5 Km/H ou bien sont immobiles chez les particuliers ou dans les
bureaux. Au contraire, de nombreux véhicules circulent sans qu’un téléphone mobile
actif ne soit à bord.
La localisation du téléphone mobile est faite par triangulation sur les antennes du
réseau maillé de l’opérateur. Par chance, les distances entre les antennes sont moins
grandes dans les zones urbaines, ce qui accroît la précision des données récoltées là
où, justement, les informations sur le trafic sont les plus nécessaires. D’autre part,
plus il y a de trafic, plus il y a de voitures, plus il y de téléphones mobiles donc plus
il y a de données et de précision sur l'information globale obtenue.
La localisation est cependant moins précise qu'avec les systèmes de positionnement
GPS.
Véhicules traceurs avec localisation GPS
Les smart phones de plus en plus nombreux possèdent à la fois le positionnement
GPS et la communication GSM, GPRS, 3G - autrement dit, offrent une solution
similaire aux véhicules traceurs purement communicants mais avec, en plus, une
précision accrue.

Les systèmes d’information routière et d’aide au déplacement 69
Signalons l’exemple de la flotte des véhicules traceurs de la communauté « Coyote »
qui permet à son partenaire Infotrafic (http://www.infotrafic.com/home.php) de
proposer une carte routière de l’état du trafic avec 150 000 véhicules équipés sur
l’ensemble du territoire. Coyote est un petit boîtier destiné à aider les conducteurs à
respecter les vitesses limites, en particulier en signalant les radars fixes ou mobiles.
Le boîtier « Coyote » contient un récepteur GPS et une carte SIM intégrée,
autrement dit les fonctionnalités indispensables au véhicule traceur. L’usager
« Coyote » contribue à la communauté en signalant les radars mobiles et les
ralentissements par une pression sur un bouton, en échange il reçoit une alerte en
cas de dépassement de vitesse, l’annonce des radars fixes ou mobiles.
Un autre avantage offert par la localisation GPS est que la transmission des données
de localisation ne se fait pas forcément par GSM ou GPRS mais peut être fait sur un
réseau de points d’accès WIFI.
À titre d’information, le fournisseur d’accès à Internet Free annonce l'ouverture du
plus grand réseau WIFI communautaire, soit 3 millions de points d’accès WIFI pour
ses abonnés ADSL situés en zone dégroupée.
Les opérateurs de téléphonie mobile, les fabricants de systèmes de navigation
nomades, les fournisseurs d’accès à Internet se trouvent en compétition, avec des
atouts différents mais complémentaires pour occuper le marché du recueil de
données du trafic et l’offre de routage optimal dynamique qui en résulte. Ceci
explique les grandes manœuvres économiques récentes entre ces acteurs comme le
rachat de TeleAtlas (cartographie numérique) par Tomtom (navigateur nomade) ou
le rachat de Navteq (cartographie numérique) par Nokia (téléphonie mobile).
Dans les solutions traditionnelles, le financement des boucles magnétiques ou des
réseaux vidéo était assuré par les collectivités publiques. Avec les nouvelles
technologies, la donne est changée, de nouveaux modèles économiques apparaissent
inaccessibles aux pouvoirs publics.
On assiste à un bouleversement des modes de pensée tant au niveau technique
qu’économique. Les géants mondiaux des technologies de l’information et de la
communication Google, Yahoo, Microsoft et d’autres comme Tomtom, Nokia
viennent offrir à l’usager (avec l’illusion de la gratuité) des services qui relevaient a
priori des responsabilités des états.
Ces nouveaux services, avec ou sans GPS, apparaissent comme des sous-produits de
la diffusion massive des communications. Une couverture extensive du réseau
routier, y compris les zones rurales, est assurée. Aucune infrastructure ou matériel
supplémentaire ne sont nécessaires. Cela n’implique aucune immobilisation d'une
partie des routes pour cause de chantiers, et supprime une maintenance onéreuse.
Le recueil manuel de données trafic
Des accords de coopération existent entre les autorités de police et de gendarmerie et
les autorités en charge de la gestion routière. Les patrouilles sur le terrain font
remonter les informations dont elles disposent.

70 Les systèmes de transport intelligents
Sur le réseau autoroutier, les barrières de péages aux entrées et sorties du réseau
constituent des capteurs. Les patrouilleurs des sociétés de gestion d’autoroutes
collectent des informations au même titre que les forces de police et de gendarmerie.
La surveillance aérienne constitue un outil puissant. Elle n’est pas permanente et a
lieu principalement les jours de départ en vacances ou pour les grands week-end.
Plusieurs avions observent des secteurs bien déterminés et transmettent les
informations au CRICR par radio. Ces avions sont dirigés vers les zones les plus
sensibles du point de vue de la circulation routière (échangeurs importants et péages
principalement).
Dans les agglomérations urbaines, les réseaux de transports publics (la RATP à
Paris) et les réseaux de taxis ont des accords avec les autorités de gestion du trafic et
les informent sur les difficultés de circulation qu’elles rencontrent.
Ces informations souvent qualitatives apportent néanmoins une contribution
significative à la vision d’ensemble de l’état du trafic.
LA DIFFUSION DE L’INFORMATION TRAFIC.
Même si les technologies nouvelles de localisation et de communication permettent
à des sociétés privées de disposer d’informations enrichies ou inaccessibles par les
moyens traditionnels, il n’en reste pas moins vrai que le recueil de données trafic et
l’usage qui en est fait est assuré en grande partie par la puissance publique au travers
des 7 centres régionaux CRICR, dont les données sont agrégées au niveau national
par le CNIR.
Il suffit de rappeler que les trois ministères de la Défense, de l’Intérieur et des
Transports assurent la gouvernance du Centre National d’Information Routière et
des 7 Centres régionaux pour souligner la prééminence des pouvoirs publics dans ce
domaine sensible de la sécurité.
La mission des CRICR ne se limite pas à recueillir les flux de trafic mais à collecter
également les informations concernant les chantiers, les accidents, les bouchons, les
coupures de routes avec les déviations mises en place, les manifestations, les
conditions météorologiques. De nombreux partenaires, sociétés d’autoroutes,
conseils généraux, acteurs du tourisme, Météo France et aussi les usagers,
contribuent à cette collecte.
Les informations rassemblées sont vérifiées, analysées puis relayées jusqu’au
dispositif Bison Futé composé du Centre National d’Information Routière basé à
Rosny-sous-Bois (CNIR) et des 7 centres régionaux d’information et de
coordination routières (CRICR) implantés à Bordeaux, Créteil, Lille, Lyon,
Marseille, Metz et Rennes.
Le problème qui se pose alors est : à quoi peut servir cette masse d’informations ? À
qui la faire connaître ? Faut-il la faire payer ?
De nombreuses informations telles que les accidents, les routes indisponibles, les
zones de verglas etc. concernent directement la sécurité des usagers de la route et
sont diffusées par les autorités publiques.

Les systèmes d’information routière et d’aide au déplacement 71
La diffusion sur Internet
Si on va sur Internet, on trouve une multitude de sites qui proposent gratuitement de
l’information trafic : Google Maps, Yahoo, Pages Jaunes, Sytadin, ViaMichelin,
Médiamobile, InfoTrafic, Autoroute Trafic, Mappy… et bien sûr Bison Futé qui est
le site officiel des pouvoirs publics.
Parmi tous ces fournisseurs d’informations trafic gratuites, deux font l’essentiel du
recueil de données : Bison Futé qui est le site du CNIR et Autoroute Trafic qui
collecte directement l’information sur l’ensemble des réseaux des Sociétés
Françaises d’Autoroutes (ASFA).
Les sites se différencient par l’ergonomie et les informations qu’ils présentent. Ces
sites sont en général très bien faits et très utiles avant le voyage… mais
malheureusement, l’usager n’a plus en général accès à Internet en conduisant.
À titre d’exemple, V-trafic (qui est le site de Médiamobile) renseigne la France
entière, les régions, Paris et l’Ile de France ainsi que les grandes villes. Il est
possible d’accéder à la météo, aux bouchons, aux accidents, aux travaux, aux
fermetures de voies, aux radars fixes, stations services, parkings, webcams et aux
stations Vélib pour Paris.
La diffusion RDS/TMC
Les informations concernant l’état du trafic intéressent beaucoup l’usager qui
cherche à diminuer ses temps de conduite en évitant les bouchons. Dès lors qu’il y a
un besoin et une demande, une activité marchande se crée. C’est ainsi que se
développe une activité économique autour de la commercialisation des données
trafic en temps réel.

72 Les systèmes de transport intelligents
Certains opérateurs apportent de la valeur ajoutée à l’information basique gratuite en
particulier en trouvant d’autres sources de données et en les diffusant en temps réel
dans les véhicules afin d’alimenter les navigateurs dynamiques. C’est le cas de
Médiamobile et de ViaMichelin, pionniers de la télématique embarquée.
Pour comprendre les mécanismes, il faut remonter le temps et faire un peu de
technique.
Le radio data system (RDS) désigne un service de transmission de données
numériques en parallèle avec les signaux audio diffusés par un émetteur radio
principalement en bande FM. La normalisation et les premiers déploiements de cette
technologie datent d’une vingtaine d’années. Le RDS présente la particularité par
rapport aux transmissions classiques de données informatiques d’être
unidirectionnel. Le récepteur, en général un autoradio RDS/TMC, ne peut pas
envoyer d’acquittement en cas de mauvaise réception. Par suite, des codes
détecteurs et correcteurs sont ajoutés aux messages ce qui consomme 40% de la
bande passante du RDS ne laissant plus que des débits de 700 bits/sec. RDS est
l’ancêtre de la radio numérique et a le mérite d’exister mais on peut penser qu’il
disparaîtra avec l’avènement de DAB (Digital Audio Broadcast) dont les normes
sont définies mais qui tarde à diffuser.
RDS est souvent associé à TMC, acronyme de Trafic Message Chanel. Chaque
information trafic est transmise dans un message TMC, codée selon la norme Alert-
C. Cette norme contient une liste de 1460 évènements qui peuvent être traduits par
le récepteur TMC dans la langue de l'utilisateur.
La norme définit la manière de coder un événement trafic survenant sur le réseau
routier et contient:
• Un code identifiant la nature de l'événement (accident, bouchon,
manifestation, etc.).
• Un localisant pour situer l'endroit où l’événement a eu lieu.
• Des informations complémentaires optionnelles.
Alert-C est en même temps un protocole de transmission des messages RDS-TMC.
Les messages TMC inaudibles sur l’autoradio apparaissaient aux débuts de
RDS/TMC sur des afficheurs à une ou deux lignes.
De plus en plus, on trouve des « tuners » RDS/TMC intégrés à des navigateurs GPS,
ce qui permet de décoder les messages, de les traduire graphiquement et de les
afficher en temps réel sur l'écran d'un navigateur GPS. Ils peuvent alors être utilisés
pour faire du routage dynamique permettant d’éviter les bouchons. La diffusion
RDS/TMC est gratuite pour l’usager, mais le faible débit du canal TMC constitue
un handicap. On peut penser que le RDS/TMC disparaîtra avec le déploiement de la
radio numérique DAB qui permet un débit utile de 1.2 Mbit/s (débit global 2,4
Mbit/s).

Les systèmes d’information routière et d’aide au déplacement 73
L’Internet mobile et le WAP
L’idéal serait d’avoir Internet dans le véhicule. Avec l'émergence des réseaux sans
fil, cela devient possible mais avec deux contraintes qui sont le débit et la taille
réduite des écrans.
Qu’il s’agisse d’une console télématique intégrée par le constructeur automobile,
d’un smart phone, d’un PDA ou d’un navigateur nomade, la liaison avec Internet se
fait par un réseau sans fil. Dès lors, le débit du terminal est lié à la technologie,
GSM, GPRS ou UMTS de l’usager abonné.
Pour animer les terminaux graphiques des nouvelles générations de smart phone
(type Iphone de Apple) ou les navigateurs GPS, la technologie 3G UMTS donne des
performances acceptables. L’UMTS permet théoriquement des débits de transfert de
1,920 Mbit/s, mais les débits offerts par les opérateurs dépassent rarement
400 kbit/s. Par ailleurs, le débit est différent suivant le lieu d'utilisation et la vitesse
de déplacement de l’utilisateur, 150 kbit/s pour une utilisation mobile en zone rurale
(voiture, train, etc.) et 400 kbit/s pour une utilisation piétonne en zone urbaine. Ceci
a une influence importante sur la qualité de service à l’usager.
Le téléphone mobile GSM de base avec un débit de 9,6 kbit/seconde ou même le
GPRS ne peuvent donner satisfaction à l’usager pour de tels services.
WAP (Wireless Application Protocol) définit la façon par laquelle les terminaux
mobiles accèdent à des services Internet.
Le WAP définit aussi la manière dont les documents doivent être structurés, grâce à
un langage dérivant du HTML et nommé WML (Wireless Markup Language) et un
langage de script baptisé WMLScript.
L’Open Mobile Alliance, l’équivalent pour WAP du W3C (World Wide Web
Consortium), pour le HTML rédige les spécifications du protocole WAP afin de
permettre :
• à n'importe quel terminal de pouvoir accéder à des services en ligne,
• de créer un protocole pouvant être utilisé sur n'importe quel réseau sans fil,
• de définir les applications pouvant être réalisées,
La diffusion des informations routières sur la bande FM 107.7 MHz
Les radios généralistes (France Inter, Europe, Luxembourg..) diffusent des bulletins
d’informations routières et de conseil aux conducteurs surtout lors des week-ends et
des vacances. Mais le réseau autoroutier français est couvert par des radios
spécialisées.
La fréquence FM de 107.7 a été attribuée en 1989 par le CSA, et exclusivement en
France à l'information routière. Toutes les radios d'informations routières doivent
émettre sur 107.7 MHz.
Autoroute FM, qui émet sur le réseau Cofiroute, est la plus ancienne radio
autoroutière française, Radio Trafic FM couvre le réseau de 3000 Km de ASF et

74 Les systèmes de transport intelligents
Escota au centre et au sud, Autoroute Info couvre le réseau APRR, Autoroutes Paris
Rhin Rhône et 107.7 FM le réseau SANEF au nord.
Ces radios diffusent des « flash » d’information trafic tous les quarts d’heure, des
bulletins météo, la liste des chantiers et des reportages. L’intérêt de ces radios
spécialisées est l’arrosage complet et sur une large zone des automobilistes qui sont
directement concernés par le trafic. Mais peu d’usagers sont formés à l’interprétation
des informations qui sont géo-localisées à des points kilométriques (PK).
Les P.M.V. (Panneaux à Messages Variables)
Les P.M.V. (Panneaux à Messages Variables) constituent un système d'information
à l'usager. Ces P.M.V. peuvent être gérés de deux façons : automatiquement par
l'unité de gestion, manuellement par l'opérateur.
Un PMV possède un certain nombre d’attributs : un numéro logique, le nom de
l'axe, le sens de circulation, le point de repère d'implantation sur la voirie, le numéro
de l'unité de gestion à laquelle il est rattaché, le numéro de la fonction de gestion
(manuelle ou automatique), le nombre de lignes du P.M.V. (au plus 2), le nombre de
caractères par ligne (au plus 18), la puissance électrique consommée en mode jour,
nuit…
Les PMV sont des équipements dynamiques qui diffusent des messages en temps
réel. Ceux-ci doivent être conformes aux normes, décrets et règlements en vigueur.
Ces messages peuvent porter sur les caractéristiques du trafic automobile, bouchons
ou ralentissements, les conditions météos, la température, le temps de parcours
prévisionnel, etc.
Affichage des temps de parcours par P.M.V sur le périphérique de Paris
Les temps de parcours qui sont annoncés sur les P.M.V. du périphérique parisien
sont relativement fiables.

Les systèmes d’information routière et d’aide au déplacement 75
Notons toutefois que les P.M.V constituent des canaux d’informations limités, et
onéreux. Un panneau coûte de l’ordre de 150 K€…et son intérêt est local.
On peut imaginer dans un futur proche un serveur de PMV tel que les PMV seront
restitués sur le tableau de bord du véhicule par une communication « infrastructure
vers véhicule » du type DSRC ou par communication 3G.
Signalons enfin que le CNIR offre un service téléphonique permanent et gratuit sur
le n° VERT 0 800 100 200, permettant de choisir le meilleur itinéraire, d’avoir un
aperçu de l’état des routes principales et des conditions de circulation ou bien encore
de connaître les risques de difficultés, voire d’impossibilité de déplacement.
Un peu d’humour

CHAPITRE 5
LES NOUVEAUX MODES DE MOBILITE
COVOITURAGE
Le covoiturage (en anglais le car pooling) est une solution très simple qui n’a rien de
technique et relève du bon sens. C’est un mode de déplacement dans lequel plusieurs
usagers partagent sur un trajet donné le même véhicule plutôt que de rouler seuls et
séparément dans leurs voitures.
L’autostop est une forme ancienne du covoiturage. À la différence de l’autostop qui
est une démarche à sens unique d’une personne qui cherche une voiture pour le
transporter et ne participe pas aux frais, le covoiturage est une planification de trajet
entre personnes qui négocient le partage des frais, décident de qui fournit le véhicule
et qui assure la conduite.
Pour mesurer l’efficacité de la solution, prenons un exemple simple dans lequel
quarante personnes habitent la même zone résidentielle et se rendent tous les jours
dans la même zone d’activité économique. Faute de transports publics, la solution la
plus efficace serait d’affréter un bus de quarante places. La plus mauvaise solution
consiste à ce que les quarante personnes aillent seules au travail dans leur voiture.
Le covoiturage consiste à ce que les personnes se regroupent par quatre et utilisent
dix voitures. On observe que l’auto partage apporte des réponses positives à tous les
problèmes : on a diminué de 75% la consommation d’énergie et par conséquent les
émissions de gaz à effet de serre, on a divisé par quatre le nombre de voitures ce qui
augmente d’autant la fluidité du trafic et diminue la probabilité d’accident. Et au
niveau individuel, les quarante usagers divisent leurs coûts de transport par quatre.
La solution usuelle
La solution la meilleure
La solution covoiturage
On distingue deux types de covoiturage : le covoiturage régulier souvent de type
domicile - travail et le covoiturage ponctuel qui correspond à de plus longs trajets.

78 Les systèmes de transport intelligents
Internet constitue un outil puissant pour favoriser les nombreuses variantes du
covoiturage. Les sites se spécialisent, ainsi pour les grands trajets en voiture des
sites tels que http://www.123envoiture.com/, http://www.covoiturage.com/, mettent
en relation des propriétaires de véhicules effectuant de longs trajets avec d’éventuels
autostoppeurs. Ce type de déplacement a un réel succès auprès des jeunes qui
peuvent se déplacer avec des budgets limités. Le propriétaire annonce son type de
véhicule, son trajet, ses horaires et le coût qui peut être partagé par plusieurs. Les
« covoitureurs » doivent s’inscrire sur le site, mais l’inscription peut être gratuite. La
tenue du site est financée par la publicité et constitue une vitrine de savoir-faire pour
vendre des sites privés à des entreprises ou à des collectivités.
Pour les déplacements réguliers et de courtes distances du type domicile - travail,
l’ADEME (Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie) encourage
les entreprises, les établissements scolaires, les collectivités à mettre en œuvre des
plans de déplacements visant à économiser l’énergie et à diminuer les émissions de
gaz à effet de serre.
Une incitation financière pour développer le covoiturage est la création de voies
privilégiées sur les autoroutes à péage. Les HOV « High Occupancy Vehicles
Lanes » sont très répandues en Amérique du Nord où les autoroutes urbaines à péage
sont nombreuses.
En région parisienne, sur l’autoroute à péage A14, la gratuité à tout véhicule
transportant au moins trois personnes effectuant, au plus, un aller-retour par jour
ouvré est accordé pour favoriser le covoiturage.
Malgré les efforts de l’ADEME, du CERTU (Centre d’Etudes sur les Réseaux, les
Transports et l’Urbanisme) et de nombreuses collectivités, comités d’entreprises ou
compagnies d’assurance, le covoiturage peine à se développer en France.
L’AUTOPARTAGE
L’autopartage (en anglais car sharing) est un mode d’usage de la voiture dans lequel
un véhicule est mis à disposition de l’adhérent du service d’autopartage, sur
réservation, pour une durée donnée. La principale spécificité tient à la notion de
propriété. L’usager n’achète plus un véhicule, autrement dit un bien matériel, mais
un service sous forme d’un droit d’usage.
Il y a plus de trente millions de voitures particulières en France et, en moyenne,
chaque voiture roule moins d’une demi-heure par jour. Il suffit de se promener dans
une grande ville pour se persuader du fait qu’il y a beaucoup plus de voitures qui
sont en stationnement (donc qui ne servent à rien) que de voitures qui roulent. Le
parc de trente-cinq millions de voitures qui ne servent qu’une demi-heure par jour
représente la quintessence de l’absurdité et de la mauvaise gestion au niveau de
l’économie du pays.
Selon ses besoins du moment, l’usager souhaite tel ou tel type de véhicule. Il a
besoin d’un petit véhicule pour ses déplacements domicile - travail, d’un véhicule
familial plus spacieux pour ses week-ends ou ses vacances, d’un utilitaire pour

Les nouveaux modes de mobilité 79
déplacer des objets encombrants. L’autopartage permet de répondre à ses besoins
variés.
Les coûts d'achat, d'entretien des véhicules et les tracas de recherche de places de
stationnement sont mutualisés au service d'autopartage.
En milieu urbain, l’autopartage devient une véritable alternative à la propriété
individuelle d'une voiture et devrait continuer à se développer dans les années à
venir.
L’autopartage se distingue de la location de voiture traditionnelle sur plusieurs
points :
• Les usagers de l’autopartage sont membres. Leur permis de conduire a été au
préalable vérifié et un mécanisme de contrôle d’identité et de paiement a été
enregistré.
• L’autopartage n’est pas limité aux heures ouvrables.
• La réservation, la prise en main et le retour du véhicule sont faites par l’usager.
• Le véhicule peut être loué à l’heure ou à la journée.
• Les véhicules sont disponibles souvent près des points d’accès aux transports
publics pour assurer la multi modalité.
Autolib est un grand projet de mise en place sur la ville de Paris d’un parc
significatif de voitures en autopartage qui en plus seraient à motorisation électrique
donc non polluante. En attendant le déploiement de Autolib, la Mairie de Paris a
créé un label Autopartage « autopartage, label Paris » qui a été attribué à cinq
acteurs de l'autopartage (Caisse-Commune, Carbox, Connect by Hertz, Mobizen et
Okigo). Ce label permet aux opérateurs de mettre des voitures en autopartage sur des
« places sur voirie » réservées et gardées par des arceaux. Il existe aussi des
solutions d'autopartage réservées aux entreprises et à leurs salariés.
La ville de La Rochelle a été pionnière dans le déploiement de l’autopartage. Le
retour d’expérience montre que les usagers sont satisfaits de la formule mais que les
principales réserves concernent le nombre limité de stations où l’on peut se procurer
et retourner les véhicules.
Le projet Autolib est très prometteur, mais sa mise en place est plus complexe car
les véhicules sont à motorisation électrique et que les places de stationnement
réservées à ces voitures devront être multipliées. Outre le système électronique de
tarification pour accéder au véhicule, il faut concevoir les dispositifs de recharge des
batteries sur les places de stationnement.

80 Les systèmes de transport intelligents
VELIB
Vélib est une forme d’autopartage
pour les vélos en
service à Paris depuis 2007.
Le service a enregistré plus de
50 millions de locations et 6
millions d’abonnements à durée
limitée.
Il y a déjà 170 000 abonnés à
l’année et Vélib est compatible
avec la carte Navigo.
L’autopartage et le covoiturage sont des concepts voisins et parfois confondus par le
grand public. Ils ont en commun de chercher à augmenter la productivité des
véhicules qui sont des moyens de déplacement onéreux, l’un en remplissant au
maximum le véhicule sur un temps limité, l’autre en faisant circuler le même
véhicule le plus de temps possible sur une journée.
Le réseau de stations « Autopartage » déjà en service à Paris

Les nouveaux modes de mobilité 81
Les deux concepts peuvent d’ailleurs coexister et on peut faire du covoiturage dans
une voiture autopartagée.
S’il était généralisé, l’autopartage conduirait à réduire de manière très significative
le parc de voitures dans les villes. Cela contribuerait à résoudre les problèmes de
congestion en abaissant le nombre de voitures inutilisées qui encombrent les rues.
La qualité de vie des citadins augmenterait de manière significative. Il suffit
d’imaginer les villes avec 20% de voitures en moins le long des trottoirs.
Observons qu’un taxi est une voiture en autopartage dans laquelle le conducteur est
fourni en même temps que la voiture. C’est pourquoi l’augmentation du nombre de
taxis en service dans les agglomérations constitue une solution efficace pour
diminuer la congestion et augmenter la sécurité tout en créant des emplois. Le
rapport Attali a bien mis en relief ces points, mais la gestion de ce secteur par les
pouvoirs publics au travers des licences d’exploitation empêche d’exploiter ce
réservoir de gains en termes d’énergie, de sécurité et de mobilité. Nous devons
souhaiter qu’un dirigeant politique vienne enfin résoudre cette aberration
économique et écologique.
L’autopartage constitue aussi la solution efficace pour compléter les transports de
masse (qui sont très efficaces lorsque la demande est assez forte) soit
géographiquement (le dernier kilomètre), soit temporairement (pour offrir un
transport aux heures creuses).
LE TRANSPORT AUTOMATISE PERSONNALISE (TAP)
En anglais, il s’agit du PRT (Personal Rapid Transit), parfois appelé PAT (Personal
Automated Transport) ou encore podcar. Il n’y a pas de PRT en France même si
notre pays a été pionnier avec le concept ARAMIS qui n’a pas abouti, et
aujourd’hui, nous nous trouvons non seulement sans PRT mais aussi sans nom dans
notre langue pour le désigner…. alors je propose TAP.
Ceci n’est pas tout à fait vrai car le VAL (Véhicule Léger Automatisé) qui dessert
Lille ressemble à bien des égards à un PRT, en particulier par ses automatismes,
mais de par sa structure en ligne, sa taille et son débit, il rentre dans la catégorie des
minis métros ou tramways.
Le TAP est un mini réseau de transport totalement automatisé qui, à la demande de
l’usager, effectue des trajets directs entre des stations fixes. On peut le percevoir
comme un ascenseur horizontal, dont les points d’appel aux étages sont des stations
mais qui disposerait d’aiguillages permettant de passer d’immeuble en immeuble.
La figure ci-dessous représente un exemple de réseau possible dont les mailles
peuvent être de quelques centaines de mètres. Les rectangles noirs sur les mailles
représentent les stations avec un dédoublement de voie permettant les déplacements.
Les trains de banlieue, les RER, les métros et les tramways sont des moyens de
transport linéaires de grande capacité sur des distances de plusieurs dizaines de
kilomètres avec un maillage des stations allant de 500m à plusieurs kilomètres. Au
contraire, le TAP propose des petites voitures de quatre à une vingtaine de places

82 Les systèmes de transport intelligents
fonctionnant sur un réseau maillé avec des arrêts espacés de quelques centaines de
mètres.
Schéma explicatif d’un réseau maillé de TAP.
Typiquement, le TAP est adapté pour desservir les zones habitées autour des gares
de trains ou RER, les aéroports, les zones d’activité économique, les centres villes,
les campus universitaires ou hospitaliers, les grands centres d’affaires, les parc
nationaux …
Les principales caractéristiques qui définissent un TAP sont :
• Les véhicules sont totalement automatisés c'est-à-dire sans conducteur humain,
• Les véhicules circulent en site dédié, sur un maillage de voies réservées,
• Les véhicules sont de faible taille (de 2 à 20 personnes),
• La desserte des stations peut être planifiée et fixe aux heures de forte
affluence ou à la demande aux heures creuses,
• Les usagers montent et descendent à des points fixes comme pour les arrêts de
bus ou les stations de taxis,
• Les points d’arrêt se font en quittant la voie de façon à ne pas empêcher les
autres voitures de doubler,

Les nouveaux modes de mobilité 83
• La traction électrique utilisée réduit la pollution et les nuisances sonores,
• Le TAP est totalement automatisé au niveau de la conduite, du routage et de la
billettique,
• Le mouvement des véhicules est coordonné pour optimiser les flux,
• Les véhicules peuvent circuler en peloton, permettant la création en
dynamique de trains.
Il existe assez peu de réalisations en service qui satisfont à ces critères et, en
particulier, qui ont un véritable réseau maillé automatisé.
La notion d’appel à la demande d’un véhicule par l’usager est un concept fort et
beaucoup de systèmes n’y satisfont que partiellement : on parle alors de quasi PAT.
C’est le cas de la ville universitaire américaine de Morgantown aux USA où le TAP
fut mis en service en 1975. Il s’agit en fait d’une liaison linéaire de 14 Km entre les
campus disjoints de la West Virginia University. Le réseau comprend 5 stations
d’arrêt et déplace en moyenne 16 000 personnes par jour dans des voitures de 20
places environ.
Un projet en cours d’installation et très médiatisé est celui de l’ULTra (pour Urban
Light Transport) dont la première installation commerciale est la desserte de
l’aéroport de Heathrow à Londres. L’ULTra de la société ATS (Advanced Transport
System) bénéficie d’un design soigné. La première tranche comprend 18 véhicules
sur une ligne de 3,9 Km. Les simulations montrent que l’usager appelant une voiture
sera servie dans un temps moyen de 12 secondes avec 95% des personnes attendant
moins d’une minute. Si elles sont vérifiées, ces performances sont tout à fait
acceptables. La vitesse maximale est de 40 Km/H. Les voitures possèdent 4 places
assises et peuvent transporter 500kg. Un pack batterie acide plomb de 2 KW assure
la traction, la recharge se faisant en « biberonnage » en station. Le guidage sur la
voie de roulement en béton est assuré par mesure laser des distances aux parois.
Masdar dans l’émirat d’Abou Dhabi est, avec Dongtan en Chine, un projet
ambitieux d’urbanisme écologique visant à concevoir et construire des villes de
demain avec les technologies les plus évoluées d’aujourd’hui. L'objectif écologique
consiste à utiliser les énergies renouvelables pour atteindre un niveau zéro
d’émission de gaz carbonique. L’électricité sera générée par des panneaux
photovoltaïques, et l’air conditionné sera produit via l’énergie solaire. La société
hollandaise 2GetThere a été choisie pour équiper la ville future de Masdar d’un
réseau TAP. La technologie de 2GetThere est semblable à celle de ATS pour ce qui
est des voitures, du réseau, des fonctionnalités mais diffère sur deux points
essentiels :
• Le guidage des véhicules à Masdar est assuré par des plots magnétiques placés
dans la chaussée tous les cinq mètres environ alors que ATS a retenu un
guidage laser.
• 2GetThere utilise des batteries lithium iron phosphate en place des classiques
batteries acide plomb pour ATS.

84 Les systèmes de transport intelligents
Le réseau de Masdar sera souterrain et les habitants ne devront pas marcher plus de
200 mètres pour atteindre une station. Les cabines pourront être appelées sur
pression d'un bouton en station, et choisiront en fonction du trafic et des trajets
possibles le plus court chemin.
Les cabines assureront le transport des passagers, mais aussi du fret en ville ainsi
que l'évacuation des déchets.
L’ULTra en gare lors des
expérimentations
Prototype de cabine à Masdar
LES CYBERCARS
Si les mots en langue française manquent pour désigner les technologies émergentes,
les frontières entre les concepts sont souvent imprécises. Ainsi les Transports
Automatiques Personnalisés (TAP) et les cybercars ont bien des points communs.
Les TAP sont des cabines d’ascenseurs horizontaux et automatisées évoluant sur un
réseau maillé fixe et ces cabines sont contrôlées par un système informatique
centralisé. La possibilité d’un service sur appel à la demande tient au fait que chaque
cabine est dérivée au niveau de la station, ce qui permet aux autres cabines de
doubler.
Les cybercars sont des véhicules routiers avec des capacités de conduite totalement
automatique. Une flotte de tels véhicules constitue un système de transport à la
demande avec des services porte-à-porte sur une infrastructure ordinaire ou
légèrement instrumentée. La grande différence est la possibilité d’utiliser des
infrastructures ordinaires, même si les spécialistes pensent qu’il ne sera pas possible
de faire circuler les cybercars au milieu du trafic classique (ne serait-ce pour des
questions de réglementation). Mais la présence de piétons ou de cyclistes ne semble
pas poser de problèmes trop difficiles, au moins pour des vitesses inférieures à
30km/h. Bien entendu, il est possible de réaliser un TAP avec des cybercars et les
systèmes de ATS et de 2GetThere sont d’ailleurs basés sur des cybercars. Mais ceci
n’est pas le cas de tous les TAP (cf. le système Vectus http://www.vectusprt.com/ ).

Les nouveaux modes de mobilité 85
La première expérimentation d’un TAP basé sur les cybercars est le park shuttle à
l’aéroport Schiphol en Hollande, qui date de 1997. Les autorités aéroportuaires
d’Amsterdam ont choisi de mettre une navette automatisée à l‘intérieur du parking
voitures longue durée pour rejoindre les navettes de l’aéroport. Le park shuttle est
donc une navette sans chauffeur sur un parcours linéaire ayant les caractéristiques
suivantes : service à la demande, capacité de 400 passagers par heure, service 24H
sur 24, 7 jours sur sept, 7 stations d’arrêt, vitesse de 40 Km/H maximum. Le
véhicule se déplace sur une chaussée asphaltée normale, franchit les intersections
qui sont protégées par des feux contrôlés par le superviseur et dispose de capteurs
de détections d’obstacles faisant office de bouclier de sécurité.
D’autres réalisations ont été conduites comme lors des Floriades 2002 (également en
Hollande) avec les cybercars développés par Yamaha. Près de 400 000 passagers ont
été transportés sur six mois par 25 cybercars au sommet d’une colline pour observer
l’exposition florale.
Le concept Serpentine, inventé par Bernard Saugy à l’EPFL (Ecole Polytechnique
Fédérale de Lausanne) a été testé sur les quais du lac de Genève à Ouchy pendant
trois années. Sa principale caractéristique est d’être alimenté par induction et dirigé
par un rail magnétique invisible placé dans la chaussée.
En France, dans le parc Vulcania, près de Clermont-Ferrand, trois véhicules
autonomes construits par Robosoft et guidés par GPS différentiel sont en service
pour transporter les visiteurs.
Franchissement d’une intersection par
une navette automatisée à Schiphol
Les cybercars de Yamaha à Floriade
2002 sont filoguidés
Les cybercars et les CTS (Cyber Transport Systems) ont été étudiés depuis une
dizaine d’années dans le cadre de plusieurs contrats financés par l’Europe, en
particulier, les projets CyberCars, CyberMove, Edict, Netmobil, CityMobil. Michel
Parent à l’INRIA a joué un rôle moteur dans l’animation de ces projets.
De nombreuses démonstrations de savoir-faire ont été faites à travers l’Europe, mais
aucun système en réseau maillé n’a encore été déployé au niveau opérationnel.

86 Les systèmes de transport intelligents
Les applications concernent le transport des visiteurs sur des sites touristiques ou
d’exposition à basse vitesse. Les freins au déploiement sont probablement la prise de
risque au niveau économique et les problèmes de responsabilité juridique puisque la
convention de Vienne n’autorise pas la circulation de véhicules sans conducteur.
Cependant, on peut penser que les cybercars, qui sont en fait des voitures, pourront
se développer de façon économique en bénéficiant du savoir-faire des constructeurs
automobiles puisque de nombreux composants sont les mêmes.
L’aspect économique
Il est naturellement difficile de conduire des analyses économiques sur des
technologies qui n’existent pas encore.
On peut toutefois dire de manière qualitative, que dans les zones à forte
concentration démographique, les transports collectifs constituent la solution
optimale. Au contraire dans les zones peu urbanisées, avec un habitat dispersé, la
voiture individuelle constitue la solution la plus économique.
Pour chaque mode de transport, il faut analyser la formation des coûts, et le partage
de ces coûts entre la collectivité et les particuliers. Chaque mode de transport
conduit notamment à :
• Un coût d’investissement initial.
• Un coût d’exploitation : coût annuel de l’entretien et de la maintenance.
• Un coût social tenant compte des accidents, de la pollution, de la congestion,
du bruit, de l’espace occupé.
Avec la fiscalité, le pouvoir politique dispose d’un puissant outil d’arbitrage entre le
coût privé et le coût public, en jouant sur la tarification des transports publics ou sur
la taxe sur les produits pétroliers par exemple.
Le coût privé est constitué du coût direct pour l’automobiliste (comprenant les
charges d’acquisition, de possession et d’utilisation de son véhicule), des recettes
tarifaires acquittées par les usagers des transports collectifs, de la valorisation du
temps passé par l’usager dans les transports.
Le coût public est constitué de la différence entre le coût global (présenté net de
toute fiscalité) et le coût privé. Il correspond au financement public au titre de la
voirie, et aux subventions d’exploitation et d’investissement pour les transports
collectifs. Il comprend aussi les coûts sociaux supportés par la collectivité.
Une étude comparative entre le RER et l’automobile sur voirie classique, utilisant
l’analyse précédente a établi que, actuellement, dans un cercle de 20 Km de rayon
autour de Paris, l’efficacité socio-économique du RER est plus grande que celle de
la voiture. À 20 Km environ du centre de Paris, se situe le « point » pour lequel il est
indifférent pour la collectivité que soit utilisé un mode de transport plutôt qu’un
autre.
Un calcul même approché sur les aspects économiques de la route automatisée est
difficile, car il suppose la modification du parc de véhicules existant.

Les nouveaux modes de mobilité 87
On peut cependant faire des remarques qualitatives. Actuellement, la largeur d’une
voie routière est en France de 3,5 m, alors que la majorité des véhicules particuliers
fait moins de 2 mètres de large. La précision du guidage latéral, que nous limitons à
10 centimètres, permettrait de faire des voies de roulement de 2,5 m de large, soit
une économie de près de 50 % en surface circulante.
De la même façon, en ce qui concerne le contrôle longitudinal, les distances
sécuritaires de suivi de véhicules prennent en compte les temps de réflexes moyens
des conducteurs, soit 1,5 secondes. Ceci limite le débit maximum d’une voie de
roulement de 3,5 m de large à 2200 véhicules/heure environ. Si les véhicules sont
automatisés et communiquent entre eux, le délai de réaction peut être ramené à 100
ms, voire moins et le débit d’une voie, en exploitant la conduite en peloton, peut être
doublé, voire triplé.
Ainsi, un mètre carré de route automatisée représente pour la collectivité une
productivité au mètre carré de route de 400 à 500 % supérieure à la productivité
actuelle.
Faute de présenter une analyse coût/bénéfice globale de la route automatisée, nous
proposons néanmoins un exemple significatif sur la base d’une ligne de desserte par
une navette de transport public automatisée.
Étude de cas
Une liaison de transport public de 10 kilomètres doit être mise en place en zone
périurbaine. On souhaite un arrêt tous les 500 mètres et une périodicité de 10
minutes, soit 6 passages à l’heure à toutes les stations d’arrêt sur une durée
journalière d’exploitation de 14 heures (entre 7 et 21 heures). Cela fait donc 14 x 6 =
84 trajets. Chaque trajet aller-retour dure 1 heure, y compris les arrêts.
Chaque chauffeur étant assujetti à 6 heures de conduite par jour, il faut donc 14
chauffeurs pour assurer la ligne. Ceux-ci se relaient pour conduire les bus
nécessaires pour garantir le service.
Si on compare les coûts d’une solution automatisée à ceux d’une solution classique,
on a d’un côté un investissement initial important pour la ligne automatisée, qui
comprend l’équipement de l’infrastructure en site propre et le surcoût des cybercars.
Évaluons le surcoût d’équipement de chaque véhicule à 50 K€ (ce coût devrait
diminuer rapidement si ces solutions sont largement diffusées) soit en tout 300K€ et
le coût d’équipement de la chaussée à 50 K€ par kilomètre (essentiellement pour la
protection du site mais ceci devrait pouvoir diminuer) soit 500K€, l’investissement
total est de 800K€.
De l’autre côté, les économies liées à l’automatisation comprennent essentiellement
les salaires chargés des 14 chauffeurs soit environ 1600 x 1,6 x 14 x 12 ~ 450 K€
par an.
L’investissement de 800 K€ est amorti en deux ou trois ans si on prend aussi en
compte les coûts de maintenance.

88 Les systèmes de transport intelligents
1. Magnétomètre pour la
mesure de la position
latérale (guidage)
2. Parechoc sensible
(déclenche l'arrêt
d'urgence en cas de
choc)
3. Liaison radio avec le
PC (interphone,
alarme en cas
d'incident, télécommande
de secours)
4. Avertisseur optique
(gyrophare)
5. Portes automatiques
avec asservissement
Cyberbus et son équipement standard
6. Détecteur d'obstacle
infrarouge
LA MOBILITE MULTIMODALE
L’avènement du chemin de fer au 19 e siècle a été une révolution dans les transports
et plus largement dans les sociétés humaines. En quelques dizaines d’années, tout
point du territoire a pu être atteint au départ de la capitale en moins d’une journée, là
où il fallait avant jusqu’à une semaine de transports fatigants. Mais les limites du
train tiennent à deux contraintes :
• spatiale car le train ne passe pas forcément par vos points souhaités de départ
et d’arrivée,
• temporelle car il ne part pas forcément au moment où vous en auriez besoin.
L’automobile a éliminé ces deux contraintes. Le réseau routier peut être vu comme
un gigantesque graphe dont les arcs sont les routes, les nœuds les intersections et les
feuilles les parkings ou les garages où se tiennent nos voitures. L’usager peut partir
en quittant sa feuille quand il veut et atteindre tout point du territoire sans descendre
de sa voiture donc en « monomodal ». Sa liberté est totale et c’est ce qui a expliqué
le succès de l’automobile. Tout au long de la première partie du vingtième siècle, il
en a été ainsi pour les heureux possesseurs d’une voiture, mais la croissance rapide
et soutenue du parc automobile a engendré les phénomènes de congestion. La
conduite qui était un plaisir est devenue une nécessité et parfois même un
cauchemar.

Les nouveaux modes de mobilité 89
L’exode rural et l’urbanisation considérable de nos pays ont été impactés par
l’automobile. En permettant de s’éloigner des centres-villes où l’immobilier est cher,
la voiture a contribué à l’étalement urbain, à l’abaissement de la densité de
population et à la ségrégation fonctionnelle des agglomérations urbaines entre zones
d’activités et zones résidentielles.
Le développement des transports publics de masse (train, RER, métros, tramways)
s’est fait sur les zones à haute densité urbaine. Les métros ne peuvent pas irriguer
toutes les banlieues en raison des coûts d’investissements. Cette irrigation s’est faite
avec des réseaux de bus le long de lignes pré-établies. Ces services de transports
publics, qui doivent assurer l’équilibre économique de l’opérateur et la satisfaction
des usagers, conduisent souvent à des temps d'attente, à des arrêts fréquents aux
stations intermédiaires, à des déplacements debout et entassés qui sont autant
d’images négatives du transport public.
On retrouve pour les transports publics les deux contraintes spatiale et temporelle et
les usagers qui le peuvent tentent d’y échapper en utilisant leur véhicule personnel.
Des milliers de banlieusards, souvent seuls dans un véhicule qui pourrait transporter
quatre personnes ou plus, partent ainsi chaque matin à l’assaut des kilomètres de
bouchons, dans lesquels ils consomment de l’énergie, polluent et perdent leur temps.
Peut-on encore parler de plaisir de conduire pour l’usager et de solution économique
acceptable pour la collectivité ?
Un déplacement est « multimodal » dès lors qu’il fait appel à deux moyens de
transport différents ou plus. L’offre multimodale couvre l’ensemble des modes de
transport : la voiture particulière, les transports collectifs urbains (métro, tram,
bus…) et interurbains (train, autocar, bateau, avion…). Il faut même leur ajouter les
modes alternatifs ou émergents que sont la marche à pied, les deux roues, le
covoiturage, l’autopartage, le transport à la demande, les taxis et taxis collectifs, le
vélo partagé …
Les transferts intermodaux - autrement dit les correspondances - restent encore
souvent un vrai casse-tête qui dissuade le voyageur d’utiliser différents modes de
transport pour un même voyage. Il rencontre des difficultés à obtenir des
informations et à commander son billet lorsque le trajet implique plusieurs
compagnies ou différents moyens de transport et il arrive que les transferts soient
compliqués par des infrastructures inadaptées (manque de place de stationnement
pour voitures ou vélos par exemple).
Pour encourager le transport multimodal, il faut accompagner l’usager en simplifiant
son travail. Il faut fournir de manière simple à l’usager toute information utile et
pertinente sur les différents modes de déplacement existants (voiture, transports

90 Les systèmes de transport intelligents
collectifs, covoiturage, etc.), afin d’accroître le confort et l’efficacité des trajets à un
niveau individuel.
À nouveau, les TIC fournissent des outils facilitant l’intégration des services
d’information au voyageur. La mise en correspondance des bases d’horaires,
associées aux différentes lignes de transports des différents opérateurs (SNCF,
RATP, réseaux d’autobus…), permet de préparer des routages sur des trajets
multimodaux à l’image d’un routage sur une carte routière numérique qui, elle, se
limite à un routage spatial. Le voyageur exprime sa requête sous la forme d’adresse
de départ et d’arrivée, le moteur de routage va explorer les données spatiales des
lignes des différents opérateurs et proposer un itinéraire multimodal avant
d’appliquer la requête temporelle pour proposer le voyage complet. Il reste le
problème du paiement qui sera facilité si des accords entre opérateurs permettent
une billetterie intégrée.
Le site de la RATP (http://www.ratp.fr/ ) qui couvre l’Ile de France et prend en
compte les modes de transport publics par RER, métro, train, tramway, bus, est très
bien conçu et convivial.
Le site donne l’état du trafic, le plan et les horaires des lignes, un plan interactif
offrant de nombreux services. Par exemple, en cliquant sur une ligne, les services
plan de ligne et horaires de la ligne sont directement accessibles. En cliquant sur une
station, il en est de même pour les services itinéraire, fiche information, prochains
passages et plan de quartier qui sont disponibles. Une attention particulière est
accordée aux PMR (Personnes à Mobilité Réduite), malvoyants, malentendants,
handicapés moteur.
Le site web est évidemment très utile pour préparer le voyage, mais le voyageur ne
doit pas être abandonné après. Les nouvelles générations de smart phones permettent
au voyageur d’accéder aux informations en cours de trajet.

Les nouveaux modes de mobilité 91
Toutefois, cette qualité de service offerte aux franciliens n’est pas disponible pour
l’ensemble de la France. Les serveurs de la SNCF ne prennent en charge qu’au
départ des gares. Toutefois, certaines sociétés privées, comme MOVIKEN
(http://itransports.fr/) offrent les premières versions de routage multimodal sur
l’ensemble du territoire. Il reste encore beaucoup à faire pour étendre les services de
multimodalité à l’échelon national puis européen.
Pour promouvoir les transports publics, il faut continuer à assister le voyageur y
compris à bord des véhicules ou dans les gares.
Dans le RER, un service d’assistance visuelle et sonore est fourni aux passagers . Un
plan de la ligne affiche les stations suivantes (en tenant compte des éventuelles
branches) avec des points lumineux indiquant les stations à desservir (et
accessoirement la prochaine station en clignotant). Le nom de la gare est diffusé par
les haut-parleurs, et aux embranchements, la direction est précisée.
Signalétique à bord du RER
Affichage des temps d’attente aux arrêts de bus
Pour les autobus, la présence au niveau des arrêts de bus de panneaux annonçant le
temps d’attente pour le prochain bus constitue un progrès considérable. Si les
horaires planifiés permettent un routage statique, la réalité du trafic fait que les
horaires ne peuvent pas être respectés avec une grande précision par les bus en trafic
chargé. L’usager apprécie donc particulièrement ce nouveau service.
Signalons une technologie émergente susceptible d’un déploiement important dans
l’assistance à la mobilité. Il s’agit de « flash code» qui est une marque de
l’Association Française du Multimédia Mobile.

92 Les systèmes de transport intelligents
Nous sommes familiarisés avec les étiquettes code-barres placées sur tous les
produits dans les magasins et qui accélèrent le passage aux caisses enregistreuses.
Déjà, on peut parler d’objets communicants, même si la lecture de ces étiquettes
requiert des lecteurs laser spécialisés. Lorsque les barres sont remplacées par de
petits carrés ou points, on obtient un code en deux dimensions ayant une capacité de
stockage de l’information bien plus grande.
L’Association Française du Multimédia Mobile a retenu la norme Datamatrix
permettant de représenter une quantité importante d'informations sur une surface
réduite : jusqu'à 2 335 caractères alphanumériques ou 3 116 caractères numériques
sur environ 1 cm 2 . Le code Datamatrix est dans le domaine public, ce qui signifie
qu'il peut être utilisé dans toute application sans devoir acquitter une redevance. Il
répond à la norme ISO IEC16022.
La quasi-totalité des téléphones mobiles disposent de caméras numériques
permettant de transformer le téléphone mobile en lecteur de flash code. Les
nouvelles générations de mobiles disposent du lecteur de flash code en natif, mais
on peut télécharger gratuitement le code du lecteur pour les autres. Dès lors, on
accélère l’entrée dans le monde des objets communicants.
Le Japon fait un large usage des codes barres 2D depuis longtemps (on parle de code
QR pour Quick Response). Les applications potentielles sont considérables.
On peut, par exemple, créer sa carte de visite (ou tout document) sous forme de tag
et communiquer ainsi rapidement, évitant les pertes des versions papier et les
travaux de saisie.
La RATP a mis en place les premières applications clairement illustrées par le
schéma ci-dessous.
D’autres services à la mobilité sont en gestation dans les laboratoires. Si le
téléphone mobile contient une caméra permettant d’exploiter les potentialités des
objets communicants, il contient aussi le plus souvent une puce GPS permettant
d’exploiter la géolocalisation du voyageur en lui délivrant un contenu

Les nouveaux modes de mobilité 93
informationnel contextuel. L’information peut même être personnalisée en fonction
du voyageur. Celui-ci est immergé dans le monde réel composé des rues, des
immeubles qu’il perçoit en vision directe mais aussi dans un monde qui lui est
révélé en réalité augmentée au travers de la géolocalisation et des serveurs de
données.
L’IMMOBILITE AU SECOURS DE LA MOBILITE
Partons du principe que l’abaissement des limites de vitesse autorisées accroît la
sécurité routière. Si on pousse le raisonnement à l’extrême en annulant la vitesse,
non seulement on obtient une sécurité maximale mais aussi une réelle contribution à
l’amélioration de la mobilité des autres usagers. Cette forme d’humour traduit le fait
que les technologies de l’information et de la communication permettent de
supprimer de nombreux déplacements. Nous évoquerons simplement le e-travail, le
e-commerce et le e-meeting.
Le e-travail
Le e-travail, encore appelé télétravail, consiste à déplacer le travail vers le travailleur
plutôt que le travailleur vers l’entreprise grâce aux technologies de l’information et
de la communication.
On peut e-travailler depuis son domicile, depuis un télécentre spécialisé (appartenant
à l’entreprise, ou partagé), ou encore de manière « mobile » dans d’autres lieux :
chez un client, dans un cybercafé, sur un chantier... Le e-travail peut être quasipermanent
(on passe rarement « au bureau »), ou plus fréquemment partiel (par
exemple, un ou deux jours à distance, et le reste au bureau).
Enfin, le télétravailleur peut être un salarié, un indépendant, un sous-traitant. Le
nouveau statut d’auto-entrepreneur créé en 2009 est de nature à favoriser cette forme
de travail.
Bien sûr, le télétravail n’est pas adapté à tous les postes, toutes les entreprises,
toutes les personnes. Le e-travail concerne principalement les travailleurs du
savoir (chercheurs, enseignants, informaticiens, ingénieurs d’étude, journalistes…),
des professions indépendantes, les cadres, certaines activités de services.
Les pays nordiques (Suède, Norvège, Finlande) sont les pays où le télétravail est le
plus développé.
Il est certain que chaque journée télétravaillée correspond a priori à la suppression
d’un déplacement domicile/travail. Dès lors le e-travail représente une contribution
significative à la mobilité, contribution dans laquelle les « autoroutes de
l’information » se substituent aux autoroutes bitumées.
Dans les grandes agglomérations, le e-travail permet l’élimination ou la réduction
des déplacements pendulaires des travailleurs aux heures de pointe.
Le e-travail tient encore une place marginale dans la société et on ne trouve pas
d’études quantitatives sur l’impact qu’il a sur la congestion, mais sa croissance

94 Les systèmes de transport intelligents
prévisible agira non seulement sur la mobilité mais aussi sur l’aménagement du
territoire.
Lieu
Temps
Relation
contractuelle
Nature du travail
L’impact des TIC sur le travail
Modification du lieu de travail : domicile, bureau, télé
centre…
Modification de l’organisation spatiale des équipes de
travail.
Flexibilité du temps de travail et de sa distribution sur la
journée, la semaine, l’année.
Variation de la durée du travail, en fonction des besoins de
l’entreprise ou des préférences de l’employé.
Augmentation de l’externalisation.
Rapprochement des statuts salarié et freelance, dans le
domaine des services aux entreprises.
Développement des contrats de durée déterminée.
Rémunération intégrant les résultats autant que le temps de
travail.
Enrichissement du travail : élargissement des tâches, des
réseaux relationnels, diversification, autonomie.
Développement de l’usage des TIC.
Taylorisation de certaines activités de service.
Formation tout au long de la vie.
Mobilité fonctionnelle (et géographique associée).
Le e-commerce
Le e-commerce qui s’est développé depuis une dizaine d’années avec Internet a été
précédé aux niveaux des entreprises par l’EDI ou Electronic Data Interchange.
Lorsqu’une entreprise émet ses commandes, ses avis d'expédition, ses factures par
EDI, elle émet des messages électroniques normalisés qui sont télétransmis vers le
système d’information de ses partenaires commerciaux (fournisseurs, clients,
banques), lequel va intégrer automatiquement les données correspondantes sans
support papier ni intervention humaine. Ce processus permet la suppression des
documents papier acheminés par la poste ou par fax et les saisies manuelles par des
opérateurs. Il est le résultat d’un important travail de standardisation.
Le e-commerce entre entreprises, qualifié de B2B (acronyme de Business to
Business) a été étendu au commerce entre l’entreprise et le consommateur (B2C
Business to Consumer) et entre les consommateurs (C2C : Consumer to Consumer).
Le e-commerce justifie de longues analyses sur ses impacts économique et sociétal,
mais nous nous limiterons à son impact sur le trafic. Prenons des exemples simples.

Les nouveaux modes de mobilité 95
Si j’utilise les services de ma banque en ligne pour faire un transfert de compte à
compte, j’évite de me déplacer à la banque et j’effectue une tâche habituellement
dévolue à un employé.
Si je réserve et paie mon billet d’avion ou de train sur les sites d’Air France ou de la
SNCF, j’évite de me déplacer dans une agence ou à la gare et j’effectue la tâche
d’un agent. Dans les deux cas, je devrais bénéficier d’une réduction puisque dans la
relation B2C, j’allège la charge salariale de B. J’ai contribué à économiser un
déplacement coûteux en énergie, pollution, congestion mais j’ai malheureusement
contribué à détruire un emploi à la banque, à l’agence ou à la SNCF.
Le e-commerce s’est étendu aux produits de grande consommation avec le
supermarché virtuel en ligne. Le fait de faire ses courses sur Internet et de se faire
livrer à domicile contribue à diminuer la congestion du trafic routier. En effet, si un
véhicule de livraison livre en une journée 20 particuliers, il évite le déplacement de
19 véhicules, ce qui n’est pas négligeable, en termes d’économie d’énergie,
d’empreinte carbone, de sécurité et de congestion.
La visioconférence
Les technologies en TIC mettent souvent à dure épreuve la langue française et même
la langue anglaise, qui peinent à suivre le rythme rapide de l’innovation en trouvant
les mots justes pour décrire des concepts en rapide évolution.
Les termes e-meeting ou e-réunion ne s’imposent pas. La téléconférence ou réunion
téléphonique existe bien, elle est largement utilisée et correspond à une réunion de
travail audio entre plusieurs personnes, présentes sur des lieux différents.
La vidéo téléconférence (VTC), plus simplement visioconférence, permet de faire
des réunions à distance de deux ou plusieurs interlocuteurs avec retours visuel, audio
et tableau blanc, permettant d’éviter des déplacements multimodaux (voitures,
avion…).
www.improvinggovernance.be/en/videoconference

96 Les systèmes de transport intelligents
À l’instar de l’email qui s’appellerait courriel, les instances de promotion de la
francophonie tentent de parler de « conférentiels » mais sans trop de succès.
La visioconférence permet des économies financières : plus de billets d'avion, de
train, de nuits d'hôtel, moins de fatigue et des risques routiers supprimés.
La crise financière et économique, les risques liés au terrorisme et aux épidémies et
surtout les progrès importants dans les débits de communication et les techniques de
compression nous laissent penser que, dans l’avenir, les déplacements en avion ou
par voie terrestre pour des raisons professionnelles seront de moins en moins
nécessaires.
En offrant des solutions alternatives de rencontres et de dialogues, les TIC
permettent aux riches des économies et aux plus pauvres de participer, comme le
suggère l’image ci-avant d’une visioconférence à l’échelle du monde entre pays
riches et pauvres.
CALCULS ELEMENTAIRES SUR LES DEBITS ET LES DISTANCES DE
SECURITE
Considérons 2 véhicules Vi et Vi+1 qui se suivent et roulent à la même vitesse V. Si
le véhicule de tête freine au maximum de sa capacité de freinage jusqu’à l’arrêt, le
véhicule Vi+1 qui le suit doit être en mesure de s’arrêter sans le heurter. La vitesse
du véhicule Vi décroît selon une loi linéaire : V (t)=V-γi t et s’arrête au bout d’un
temps T=V/γi, après avoir parcouru une distance
Di = V 2
2γi
où γi est la décélération de freinage du véhicule i.
Compte tenu du temps de réaction du conducteur humain que nous notons τ, le
véhicule (i+1) a déjà parcouru Vτ avant de commencer à freiner. Ensuite, il s’arrête
€
selon le même processus que le véhicule i, c’est-à-dire qu’il parcourt une distance
totale :

Les nouveaux modes de mobilité 97
Pour éviter le choc, il faut donc nécessairement que :
€
D i+1
= Vτ + V 2
2γ (i+1)
Soit
La distance de sécurité minimale est donc la somme de deux termes :
• Un terme V τ lié directement au conducteur humain et aux limites de son
temps- réflexe. Le paramètre τ est estimé entre 1 et 1,5 seconde. C’est ce
terme qui pourra être abaissé de manière significative dans l’hypothèse d’une
conduite automatisée. Dans le calcul des distances de sécurité, l’administration
en prend un majorant à 2 secondes.
• Un terme qui exprime le différentiel des
capacités de freinage des deux véhicules. Ce
terme
peut être négatif si le véhicule de tête a un
freinage plus performant que le véhicule suiveur ou positif dans le cas
contraire. Dans le premier cas, la distance théorique de sécurité doit être
augmentée et dans le second, elle peut être abaissée. Le problème est que le
véhicule suiveur ne sait pas si ses freins sont plus ou moins performants que
ceux de son prédécesseur. Pour respecter le principe de précaution, il convient
de se placer dans les conditions les plus défavorables.
Supposons que les véhicules ont exactement les mêmes capacités de freinage, alors
la distance de sécurité correspond au premier terme seul.
Ds = Vτ
Si on prend τ =2 secondes et si on exprime V en Km/H, alors Ds= 20/36 * V. On
obtient les distances de sécurité légales aux différentes vitesses limites.
€
Vitesse en Km/H 50 70 90 110 130
Distance de sécurité m 28 39 50 62 73

98 Les systèmes de transport intelligents
Ce sont ces distances de sécurité que nous sommes astreints à respecter selon les
nouvelles règles. Le problème est que les conducteurs connaissent la vitesse à
laquelle ils roulent grâce au tachymètre, mais n’ont pas d’instrument pour leur
indiquer les distances de sécurité à l’exception des véhicules haut de gamme équipés
de régulateur de vitesse adaptatif. Le respect de la distance réglementaire est donc
une affaire d’appréciation du conducteur.
Sur autoroute, la ligne discontinue entre la voie de droite et la bande d'arrêt
d'urgence constitue un repère : il est recommandé de laisser un espace équivalent
d'au moins deux bandes de peinture entre son véhicule et le précédent.
En effet, ces bandes ont pour longueur 39 mètres et alternent avec des vides de 13
mètres. Ainsi, deux bandes correspondent à une longueur de : 39 + 13 + 39 = 91
mètres, distance supérieure à la distance de sécurité réglementaire à la vitesse de 130
Km/h (73 m).
Par temps de pluie ou sur sol mouillé, les capacités de freinage étant diminuées,
plutôt que de changer la distance de sécurité recommandée, les pouvoirs publics ont
opté pour une réduction de la vitesse autorisée d'au moins 20 Km/h.
Ces règles de sécurité abaissent fortement les débits, c'est-à-dire la productivité des
infrastructures. Par exemple, suite au dramatique accident du tunnel du Mont Blanc,
le législateur a porté la distance de sécurité à 150 mètres dans les tunnels. Dès lors,
pour une vitesse de 50 Km/H le débit est réduit à 330 véhicules/heure, ce qui est peu
pour des ouvrages onéreux et très sollicités. On définit aussi une distance de sécurité
encore plus contraignante dite du « mur de brique » en considérant que le premier
véhicule Vi s’arrête instantanément (capacité de freinage infinie, chute dans un trou
dans la route, effondrement d’un pont ou chute d’une météorite). La distance de
sécurité est alors augmentée et vaut :
Si les pouvoirs publics imposaient de respecter les distances d’arrêt « mur de
brique », selon les vitesse limites autorisées, elles seraient de :
€
Ds = Vτ + V 2
Vitesse en Km/H 50 70 90 110 130
Distance de sécurité m 44 70 102 138 180
On aurait alors une sécurité maximale, mais il deviendrait impossible de se déplacer.
En notant l la longueur moyenne d’un véhicule et avec l’hypothèse de véhicules
parfaitement identiques, le débit en véhicules par heure est :
Ce débit croît avec la vitesse et tend vers une valeur asymptotique de 1/t.
€
Q =
V
l + Vτ
2γ

Les nouveaux modes de mobilité 99
En conduite humaine avec τ =2 secondes, on obtient un débit maximum de 1624
véhicules par heure à 50 Km/H. Mais avec une conduite automatisée et τ =0.5
secondes, ce débit est multiplié par 4 et devient donc de 5027 véhicules par heure.
Vitesse en Km/H 50 70 90 110 130
Débit max en conduite humaine
avec T=2sec
Débit max en conduite automatisée
avec T=0.5 sec
1624 1671 1698 1715 1728
5027 5502 5806 6018 6174
On voit tout l’intérêt que présente l’automatisation pour accroître les débits et
augmenter la productivité des routes.
Les calculs ci-dessus supposent que tous les véhicules ont les mêmes capacités de
freinage et que l’adhérence de la route est toujours la même.
Nous allons effectuer un calcul de sensibilité en considérant que les véhicules ont
une dispersion des capacités de freinage. Les véhicules i et i+1 ont respectivement
pour capacités de freinage :
γi = γ(1+ ε)
γi +1= γ(1−ε)
La distance de sécurité minimale est alors égale à :
€
€
On peut calculer le débit en véhicules par heure sur une voie dans l’hypothèse où les
véhicules se suivent en respectant cette distance de sécurité. On trouve :
Le débit Q dépend de plusieurs termes : la vitesse, la longueur moyenne des
véhicules, la capacité moyenne de freinage et sa dispersion. On peut calculer le débit
maximum en annulant
dQ
dV
€

100 Les systèmes de transport intelligents
On trouve :
Effectuons une estimation numérique en prenant l=3 mètres, γ= 6m/sec 2 , τ =2
secondes, puis deux valeurs de ε =0,1 et ε =0,2 soit une dispersion de 10% et 20%
des capacités de freinage.
Les figures montrent que le débit est d’autant plus élevé que la dispersion des
capacités de freinage est faible. Le débit chute donc considérablement lorsque les
véhicules sont très hétérogènes du point de vue de leur freinage. De plus, le débit
maximum correspond à une plage de vitesse réduite alors que le maximum est plus
plat quand le parc de véhicules est homogène.
X=0.1
X=0.2
La vitesse qui donne le débit optimal est 48 Km/H lorsque la dispersion des
capacités de freinage X= 0,1. Elle ne dépend pas du temps réflexe.
Toutes choses égales par ailleurs, le principal moyen d’accroître le débit est
évidemment d’agir sur le temps réflexe.
La figure ci-dessous montre que pour une vitesse de 48 Km/heure et une dispersion
de freinage de plus ou moins 10%, il est possible néanmoins d’obtenir des débits de
5500 véhicules par heure si le délai de freinage est abaissé en dessous de 200
millisecondes.
Seule la conduite automatisée autorise de telles performances.

Les nouveaux modes de mobilité 101
Conduite automatisée
Il est intéressant de noter que le débit maximum est obtenu à 48 Km/H et non à des
vitesses plus élevées. La démonstration en vraie grandeur de la conduite en peloton a
été réalisée dans le cadre de PATH à San Diego en 1997.
Au débit maximum de 5500 véhicules par heure et par voie, les inter-distances entre
les véhicules seraient de (48000/5500 – 3) = 6 m environ. Cela suppose que chaque
véhicule perçoit les accélérations et freinages du véhicule devant lui. Cela peut être
largement amélioré et sécurisé si on dispose d’une communication véhicule à
véhicule avec échange de capacités de freinage.
Démonstration de « platooning » à San Diego en 1997 par PATH UC Berkeley

CHAPITRE 6
LES COMMUNICATIONS DANS LES SYSTEMES DE
TRANSPORT INTELLIGENTS
Le déploiement des communications dans les Systèmes de Transports Intelligents
représente l’un des plus grands réservoirs d’innovations pour la sécurité, la mobilité
et les loisirs.
Le domaine est toutefois en évolution rapide tant au niveau technologique qu’au
niveau de sa normalisation et il est difficile de se faire une idée claire dans la jungle
des sigles et des terminologies.
Pour illustrer cette complexité, voici un petit échantillon des mots en usage dans ce
domaine en pleine effervescence :
• Bluetooth, CALM, DSRC, WAVE, WIMAX, WIFI, Zigbee,
• Normes IEEE : 802.11 (Wifi), 802.15.4 (Zigbee), 802.15.1 (BlueTooth),
802.16 (Wimax).
• Protocoles : 802.11a, 802.1b, 802.11d, 802.11e, 802.11f, 802.11g, 802.11h,
802.11i, 802.11R, 802.11p, 802.11s.
• Réseaux infrastructure, Ad-hoc, MANET, VANET ….
Bien que le domaine ne soit pas stabilisé, nous avons mis en caractère gras les
termes qui semblent importants pour les systèmes de transport intelligents.
Sans entrer dans les détails, nous allons préciser un peu le vocabulaire.
Les réseaux de téléphonie mobile (GSM, GPRS, 3G, UMTS) que nous utilisons
chaque jour, sont des réseaux cellulaires qui fonctionnent en mode infrastructure :
cela signifie que deux téléphones mobiles ne peuvent pas communiquer directement
entre eux, même s’ils sont l’un à côté de l’autre. Ils communiquent via les points
d’accès que sont les antennes des opérateurs qui maillent le territoire. Les points
d’accès suivent en permanence et localisent par triangulation les portables qui sont
ouverts, afin de les mettre en relation avec leur interlocuteur, en cas d’appel. Il en est
de même pour les réseaux domestiques WIFI, pour lesquels la « box ADSL » sert de
point d’accès et de routeur.
Au contraire, si on met en communication directe deux ou plusieurs processeurs
sans points d’accès, on parle de réseau ad hoc. Si les processeurs sont fixes dans un
environnement de bureaux par exemple, la topologie du réseau ne se modifie pas. En
revanche si les objets communicants se déplacent, la topologie du réseau se modifie.

104 Les systèmes de transport intelligents
Les véhicules V1 et V2 communiquent en mode infrastructure via les points
d’accès PA1 et PA2 (antennes du réseau GSM ou Road Side Unit).
Sur la figure ci-dessous, les véhicules V1 et V2 peuvent communiquer ensemble en
mode ad hoc. Il en est de même pour V2 et V3. Mais V1 et V3 ne peuvent pas
communiquer directement car ils ne sont pas dans la même zone de couverture. V2
peut servir de relais, il devient un point d’accès mobile et un routeur. Pour définir ce
type de réseau mobile ad hoc, on parle de MANET pour Mobile Ad hoc NETwork.
Les Véhicules V1 et V3 communiquent en mode ad hoc via le routeur V2.
Toutefois, la communication entre les véhicules dans le cas des systèmes de
transport intelligents est simplifiée car les véhicules ne se déplacent pas selon un
mouvement brownien. Ils se déplacent sur la route qui a une géométrie connue, et
les points d’accès (RSU pour Road Side Unit) sont a priori le long de la route. On
parle alors de VANET (pour Vehicular Ad hoc NET work) pour les réseaux mobiles
ad hoc entre les véhicules. Toujours au niveau du vocabulaire de base, V1 pour
atteindre V3 fait un saut (« hop ») via V2. On peut rencontrer des communications
« multi hop » et même des trous si la continuité n’est plus assurée par les véhicules
seuls. On voit dès lors que pour assurer le service, le routage doit emprunter d’autres
chemins en utilisant le réseau cellulaire ou les réseaux dédiés des Road Side Unit,
quand elles existeront.
Commençons dès le départ par distinguer quatre grands types de communication
rencontrés dans les systèmes de transport intelligents. :
• La communication à l’intérieur du véhicule.
• La communication entre le véhicule et l’infrastructure proche.
• La communication locale des véhicules entre eux.
• La communication longue distance entre les véhicules et un serveur
informatique.

Les communications dans les systèmes de transport intelligents 105
LA COMMUNICATION A L’INTERIEUR DU VEHICULE
L’informatique embarquée d’un véhicule moderne rassemble plusieurs dizaines de
processeurs dédiés à de multiples tâches. Certaines fonctions sont à finalité
sécuritaire et doivent satisfaire des contraintes de fiabilité et de rapidité alors que
d’autres sont moins critiques.
Il convient de distinguer la communication à finalité sécuritaire pour laquelle les
temps de réponse sont critiques et la communication dite de confort ou de détente
que l’on appelle encore la télématique embarquée.
Communication filaire sécuritaire :
Le bus CAN (Controller Area Network) utilise le multiplexage, qui consiste à
raccorder sur un même câble, appelé bus, un grand nombre de capteurs, processeurs,
actionneurs qui doivent communiquer entre eux.
Si N est le nombre de points à raccorder, il faudrait N*(N-1)/2 liaisons pour les
relier deux à deux. Le câblage dans la voiture atteindrait des longueurs, un poids et
un coût prohibitifs. Le bus multiplexé permet d’éliminer le besoin de câbler des
lignes dédiées pour chaque information à faire transiter (connexion de type point à
point).
L'introduction des bus multiplexés (principalement le CAN) dans l'automobile avait
pour objectif initial de réduire la quantité de câbles dans les véhicules (il y a jusqu'à
3 Km de câbles ou plus par voiture), mais elle a surtout permis l'explosion du
nombre de calculateurs et capteurs distribués dans tout le véhicule, et la
multiplication des fonctions de sécurité, d’économie ou de confort (sécurité active
par les ADAS, baisse de consommation, dépollution, diagnostic en ligne, confort…).
Le bus CAN, développé initialement par Bosch, s’est diffusé à partir de 1985 suite à
un accord entre Bosch et Intel qui a permis de mettre le protocole CAN dans les
circuits de Intel. La première voiture multiplexée à utiliser le bus CAN comme
support de transmission a été réalisée en 1991 (avec un débit de 500 Kbps). Depuis,
il a largement conquis l’industrie automobile et la plupart des véhicules construits
aujourd’hui en sont équipés.
Pour les voitures de tourisme, il existe généralement deux réseaux CAN :
• l’un concerne l’injection électronique, l’allumage électronique, la boîte de
vitesse automatique et les systèmes ABS, ESP.
• l’autre est utilisé pour le chauffage, la climatisation, les vitres et les
rétroviseurs électriques, les sièges ajustables, la fermeture centralisée des
portes, l’optique...
Avec le protocole CAN, les contrôleurs, capteurs et actionneurs communiquent entre
eux sur deux câbles à une vitesse pouvant aller jusqu'à 1 Mbits/s.
L’accès aux informations circulant sur le bus CAN constitue un outil de travail
précieux pour les chercheurs qui travaillent sur le véhicule intelligent,
malheureusement le codage des informations sur le bus CAN est propre à chaque

106 Les systèmes de transport intelligents
constructeur qui protège son savoir-faire. Il faut des accords spéciaux pour accéder
aux informations critiques.
Le CANalyzer est un outil d’analyse et d’émulation, fonctionnant sous Windows,
développé par la société VECTOR. Il comporte plusieurs fonctionnalités : affichage
de la trace du trafic sur le bus, affichage du contenu des messages, report des
statistiques et de la charge du bus, enregistrement des informations pour des
évaluations ultérieures…
Une prise dite OBD pour « On Board Diagnostic » a cependant été rendue
obligatoire, mais cette prise, accessible sur toutes les voitures récentes, délivre
surtout des informations relatives aux composants du groupe motopropulseur
impactant les émissions polluantes du véhicule.
Des outils (boîtiers autonomes ou bien câble OBD–USB avec logiciel pour PC)
permettent de diagnostiquer l'état d'un véhicule en utilisant la prise de diagnostic
OBD standard, permettant ainsi de déterminer les réparations nécessaires en cas de
panne.
Réseau télématique du véhicule
Avec le navigateur, le téléphone à bord, la musique sur MP3, les jeux ou les vidéos
accessibles, la télématique embarquée progresse très vite.
Les autoradios du passé ont été progressivement enrichis par des ensembles stéréo
ou quadriphonique, par des lecteurs de cassettes, puis des lecteurs de CD avec des
chargeurs jukebox, puis des lecteurs mp3 avec prise USB ou des communications
bluetooth avec des baladeurs musicaux.
Les opérateurs téléphoniques poussent ce marché d’avenir et commencent
maintenant à proposer un modem routeur embarqué qui se connecte au réseau
grâce à une carte SIM et sélectionne le meilleur réseau disponible parmi le EDGE, la
3G ou la 3G+ pour atteindre des débits de 7 Mbits/s.
Cette « car box » joue à l’intérieur de la voiture un rôle analogue aux boîtiers des
opérateurs ADSL qui permettent de distribuer les flux image et son, en filaire ou en
WIFI dans nos appartements et maisons.
La « car box » intègre un module WiFi interne et plusieurs ports Ethernet. Ainsi, les
passagers du véhicule peuvent accéder à Internet avec ou sans fil sur leurs
ordinateurs, console de jeux ou autres périphériques.
La « car box » s’installe dans le véhicule et se branche à l’alimentation 12 volts
disponible. Le service est disponible dès que le contact est mis dans le véhicule.
LA COMMUNICATION ENTRE LE VEHICULE ET L’INFRASTRUCTURE
PROCHE.
Par infrastructure proche, il faut comprendre, communication entre le véhicule et
des points communicants RSU (Road Side Unit) placés sur les bas-côtés de la
chaussée ou au niveau de portiques perpendiculaires à la chaussée.

Les communications dans les systèmes de transport intelligents 107
C’est seulement en août 2008 que l’ETSI (European Telecommunications Standards
Institute) a alloué une bande de 30 MHz dans la bande des 5,9 GHz pour le
déploiement des systèmes de transport intelligents en Europe. Cette décision est
justifiée au niveau technique par le fait que les caractéristiques de propagation à ces
fréquences sont favorables pour les environnements de circulation routière,
permettant d’obtenir des débits élevés sur des distances allant jusqu’à 1000 mètres
avec une faible dépendance aux conditions météorologiques.
Cette technologie dite DSRC pour Dedicated Short Range Communication est celle
déjà déployée pour les barrières de péage électroniques.
Mais il existe de nombreuses applications potentielles de communication VI en
DSRC comme par exemples :
• Télépéage (autoroutes ou parkings).
• Mise à jour des logiciels embarqués dans les « garages télématiques » du futur.
• Mise à jour de la cartographie dans les mêmes boutiques télématiques.
• Information trafic à bord sous forme de PMV Virtuels.
• Transfert de contenus multimédias (jeux, musiques, vidéo) dans des pointsrepos
sur les autoroutes.
• Contrôle aux barrières douanières.
• Feux tricolores ou panneaux stop communicants.
• Toute la signalisation routière communicante (annonce d’école, passage
piétonnier, limite de vitesse…).
Les USA et le Japon ont retenu des bandes de fréquence très proches mais non
identiques, et les protocoles ne sont pas compatibles. Les conséquences pratiques
sont limitées du fait que les trois régions sont séparées par des océans.
LA COMMUNICATION LOCALE DES VEHICULES ENTRE EUX
La technologie la plus utilisée à ce jour dans le domaine des transports est le DSRC
qui se limite en France au télépéage mais peut potentiellement répondre à d’autres
applications.
En dehors des transports, la technologie de communication sans fil la plus répandue
est le WIFI avec en particulier les standard 802.11b et 802.11g.
La norme 802.11b est la norme la plus répandue en base installée actuellement. Elle
propose un débit théorique de 11 Mbit/s (6 Mbit/s réels) avec une portée pouvant
aller jusqu’à 300 mètres (en théorie) dans un environnement dégagé. La plage de
fréquences utilisée est la bande des 2,4 GHz.
La norme 802.11g est celle qui est la plus commercialisée actuellement. Elle offre
un débit plus élevé (54 Mbit/s théoriques, 25 Mbit/s réels) sur la bande de fréquence
des 2,4 GHz. La norme 802.11g a une compatibilité ascendante avec la norme
802.11b, ce qui signifie que des matériels conformes à la norme 802.11g peuvent
fonctionner en 802.11b. Cette aptitude permet aux nouveaux équipements de

108 Les systèmes de transport intelligents
proposer le 802.11g tout en restant compatibles avec les réseaux existants qui sont
souvent encore en 802.11b.
Ce sont ces technologies que nous avons utilisées dans nos propres
expérimentations, au Centre de Robotique.
Mais suite à la décision de la commission européenne d’allouer la bande des 5.9
GHz pour les applications de sécurité routières et pour la communication V2V2I2V,
le groupe IEEE 802.11p travaille pour modifier le standard 802.11 afin de permettre
la communication sans fil entre véhicules. WAVE (pour Wireless Access in
Vehicular Environment) est aussi l’appellation usitée pour parler de cette nouvelle
norme. Les spécifications complètes du protocole 802.11p sont annoncées pour
novembre 2010. Le 802.11p sera donc un WIFI dans la bande des 5.9 GHz avec une
portée de l’ordre du kilomètre.
DSRC/WAVE Wi-Fi Cellular Mobile
WiMAX5
Débit 3-27Mbps 6-54Mbps < 2 Mbps 1-32 Mbps
Latence < 50ms Seconds Seconds ?
Portée < 1km < 100m < 10km < 15km
Vitesse > 100 km/h ? > 100 km/h > 100 km/h
Bande de
fréquence
Standard
IEEE
CALM
5.86-5.92GHz
(ITS-RS)
2.4GHz,
5.2GHz (ISM)
800MHz,
1.9GHz
2.5 GHz
802.11p 802.11a N/A 802.16e
Tableau comparatif de différents systèmes de communication sans fil
(d’après l’UCLA - Université de Californie Los Angeles)
L’ISO est l’organisme mondial de normalisation formé par l’union des instituts
nationaux de normalisation de 148 pays.
L’ISO TC204 WG16 travaille à l’élaboration du standard CALM (pour Continuous
Air Interface for Long and Medium range). Ce standard sera normalement le stade
ultime de la normalisation des communications pour les Systèmes de Transport
Intelligents.
CALM devra permettre l’interopérabilité universelle des systèmes de télématique.
CALM devra définir un accès réseau standardisé capable de se connecter de manière
continue et transparente aux équipements de bord de route (RSU). CALM n’est pas
une nouvelle technologie mais plutôt un « esperanto » de la communication. Les
principales caractéristiques de CALM sont :

Les communications dans les systèmes de transport intelligents 109
• Taux de transfert de 54 Mbps avec une portée de 1 Km.
• Communication multimodale incluant notamment les réseaux cellulaires, le
DSRC, l’infrarouge et le WAVE.
• Usage des derniers protocoles Internet.
• Différents modes de communication permettant des liaisons à courte, moyenne
et longue distances entre les véhicules et les accotements, les véhicules entre
eux, des équipements fixes ou mobiles éloignés.
La spécification complète de CALM implique des modifications dans de nombreux
autres domaines, ce qui explique la lenteur du processus de standardisation.
CALM : standard d’interopérabilité
Pour compléter le survol rapide du domaine des communications dans les systèmes
de transport intelligents, il faut mentionner le TPEG. Le TPEG pour Transport
Experts Group a été créé en 1997 par l’Union Européenne de Radio Télévision, pour
élaborer un standard d’échange des informations liées au trafic routier en Europe.
Le TPEG est une norme ISO/CEN qui concerne la transmission d’informations sur
le trafic et le tourisme. Une caractéristique du TPEG est la multiplicité des systèmes
porteurs (DAB, Internet), alors que le RDS-TMC s’appuie sur une sous-porteuse
d’un programme de radiodiffusion de la bande FM. Le TPEG prend en charge
différentes applications, pour tous les modes de transport : messages sur le trafic
routier, arrivées et départs des trains, trams, bus, ferries et avions.
Dans le cadre de notre contribution au projet européen COOPERS, nous avons
implémenté la norme TPEG pour les démonstrations faites sur les autoroutes
françaises en partenariat avec l’Association Française des Sociétés d’Autoroutes.

CHAPITRE 7
PLAIDOYER POUR UN GRAND PRIX DE FRANCE DES
CYBERCARS
Il y a cent ans, au début du vingtième siècle, le moyen de transport routier dominant
était encore la voiture hippomobile (fiacre, diligence, charrette…). En quelques
décennies, le sort d’une industrie allait basculer au profit du tout automobile.
En mai 1923, Lagache et Leonard sur Chenard et Walcker remportaient le premier
Grand Prix d’Endurance « 24 heures » du Mans en parcourant 2209,5 Km soit
92 Km/h.
Cette épreuve mythique allait pendant des décennies contribuer au progrès
technologique de la voiture automobile.
Pourtant, il est probable que les promoteurs de cette compétition étaient à l’époque
perçus comme des aventuriers utopistes.
La Formule 1 (en abrégé la F1), née en 1950, est considérée comme la catégorie
reine du sport automobile. Elle a pris au fil des ans une dimension mondiale et, avec
les jeux olympiques et la coupe du monde de football, elle est l'un des événements
sportifs les plus médiatisés.
Ces épreuves, malgré leurs budgets considérables et leurs impacts médiatiques,
apparaissent aujourd’hui comme des aberrations économiques et écologiques et
n’apportent plus rien en termes de progrès technologique. Avec la crise, les grands
constructeurs automobiles s’en désintéressent les uns après les autres : Honda a
annoncé son désengagement, d’autres y pensent.
Le vingtième siècle a été celui de l’automobile, de la puissance et de la vitesse. Il
n’y a plus grand-chose à prouver sur ces critères. Le vingt et unième siècle sera celui
de la voiture citoyenne et de l’intelligence embarquée.
Il paraît pertinent à l’instar de nos ancêtres de créer un Grand Prix de France des
Cyber-voitures. Une telle initiative serait, pour un budget limité et des objectifs
clairs, un formidable catalyseur de l’innovation technologique dans les systèmes
embarqués temps réels intelligents.
Nos deux constructeurs nationaux ont montré leurs compétences en dominant au
niveau mondial et sur plusieurs années respectivement la Formule 1 et la
compétition rallye. Unissant leurs compétences à celles de la recherche française, ils
pourront légitimement prétendre aux premières places au niveau mondial. L’avenir
avec ou sans nous se jouera de manière irréversible dans cette direction.
La France et l’Europe ont déjà été devancées par l’Amérique avec le DARPA
challenge. Il ne faudrait pas refaire une seconde erreur.

112 Les systèmes de transport intelligents
Certes, l’urgence première est la recherche d’énergies alternatives aux énergies
fossiles nécessairement limitées, mais l’intelligence embarquée est indépendante de
la source d’énergie motrice et la symbiose d’une infrastructure et de véhicules
intelligents et communicants contribuera à la sécurité, à la mobilité et à la qualité de
vie des citoyens de demain.
LE DARPA CHALLENGE
Les USA ont montré leur leadership et leur vision du futur en organisant les
premières compétitions de véhicules autonomes.
Le DARPA Grand Challenge est une compétition organisée par la DARPA (Defense
Advanced Research Projects Agency), agence américaine en charge des projets en
recherche avancée pour la Défense, mettant en jeu des véhicules terrestres sans
pilote et autonomes c'est-à-dire non télé-opérés.
Trois épreuves ont déjà eu lieu.
Les deux premières années en 2004 et 2005 étaient des épreuves en milieu naturel,
du type Paris-Dakar.
Les véhicules devaient parcourir un circuit de 150 miles (241,4 Km) dans le désert
des Mojaves en Californie. Les règles étaient particulièrement simples :
• se déplacer de manière autonome et parcourir le circuit en moins de 10 heures ;
• utiliser les différents capteurs et actionneurs disponibles : GPS, radar, lidar,
centrale inertielle, caméras etc. ;
• ne recevoir aucune commande lors de son parcours à l’exception de l’arrêt
d’urgence ;
• ne pas gêner de manière intentionnelle un autre véhicule de la compétition.
Quelques heures avant le départ, les concurrents ont reçu un fichier contenant en
format texte la liste des points de passage séparés par des virgules avec comme
attributs le numéro du point, sa longitude, sa latitude, la vitesse autorisée et la
largeur de voie délimitante. Le règlement était donc très simple.
Le parcours comprenait néanmoins le passage de trois tunnels étroits, plus d’une
centaine de virages serrés à droite ou à gauche, enfin le franchissement du col de
Beer Bottle Pass à 1070 mètres d’altitude.
Lors de la première édition en 2004, aucun des compétiteurs n’acheva les 150 miles
du parcours, le meilleur s’arrêtant avant le 12 e kilomètre.
L’épreuve fut reconduite en 2005, et cinq voitures robots achevèrent le parcours
dont quatre en moins de dix heures.
L’Université de Berkeley qui avait été la référence sur les systèmes de transports
intelligents n’avait pas cru bon de participer.
L’Université de Stanford fut la première en 6H54mn devant Carnegie Mellon
University.

Plaidoyer pour un Grand Prix de France des cybercars 113
Le véhicule autonome Stanley de Stanford dans le col de Beer Bottle Pass.
Une troisième édition eut lieu en 2007 mais avec des règles plus complexes et en
milieu urbain en interaction avec d’autres véhicules. L’épreuve fut rebaptisée Urban
Challenge.
L’épreuve consistait en une course de six heures entre véhicules robotisés, organisée
sur les routes suburbaines d’une ancienne base de l’U.S. Air Force à Oro Grande en
Californie. Les voitures robots avaient plusieurs missions à accomplir, tout en
respectant les règles du code de la route et en évitant des obstacles et les collisions
avec les autres véhicules. Outre les robots, une quarantaine de véhicules avec
chauffeurs se trouvaient sur le parcours, afin de simuler une circulation.
Six des onze qualifiés à la finale ont réussi à franchir la ligne d'arrivée, mais seuls
les trois premiers dans les six heures imparties. Lors des diverses manœuvres
imposées aux concurrents, une seule collision s’est produite, sans dégâts toutefois.
Les deux premiers ont été les mêmes qu’en 2005 mais dans l’ordre inverse, Carnegie
Mellon University ayant pris sa revanche. Sa moyenne sur le parcours d’environ
90 Km fut d’un peu plus de 22 Km/h.
Sans rentrer dans les détails, il est intéressant de lire attentivement quelques points
du règlement pour apprécier le niveau de difficultés et aussi pour mesurer ce qui
reste à faire pour atteindre le niveau de performance d’une conduite humaine.
On se reporte au règlement de la compétition publié sur le site officiel du Darpa
challenge :
http://www.darpa.mil/grandchallenge/docs/Urban_Challenge_Rules_102707.pdf

114 Les systèmes de transport intelligents
"Boss", la voiture-robot de C.M.U. vainqueur de l’Urban Challenge 2007.
Les voitures robots doivent pouvoir:
• Effectuer une mission définie par une série ordonnée de points de passage sur
un réseau complexe de routes.
• Interpréter les marquages aux sols statiques fournis avec le fichier de
définition du réseau et conduire en respectant le code de la route.
• Démontrer une conduite sécurisée lorsque le véhicule en rattrape un autre sur
la même voie, en particulier en respectant une distance de sécurité.
• Démontrer une surveillance active et un comportement sécurisant lors
d’opérations, comme le dépassement d’un véhicule à l’arrêt sur la voie, la
sortie d’une place de parking, le franchissement d’une intersection, ou toute
situation délicate.
• Circuler en toute sécurité dans des zones où le signal GPS serait absent ou
altéré.
• Changer de voie lorsque cela est permis et approprié, par exemple ne pas
doubler les véhicules qui font la queue à une intersection.
• Marquer l’arrêt à moins d’un mètre de la ligne de marquage « STOP » aux
intersections et démarrer dans un délai inférieur à dix secondes lorsque la voie
est libre.
• Se comporter correctement dans une queue de véhicules, c'est-à-dire respecter

Plaidoyer pour un Grand Prix de France des cybercars 115
la distance de sécurité avec le véhicule précédent, avancer et s’arrêter pour
respecter l’avancement de la queue sans pénaliser les autres véhicules par des
temps d’arrêt excessifs.
• Réaliser un routage dynamique si la première route s’avère bloquée ou
infranchissable.
• Circuler sur des espaces ouverts comme des aires de stockage ou des grands
parkings, sur lesquels l’objectif à atteindre dans la mission est défini par ses
coordonnées GPS, avec la présence éventuelle d’obstacles fixes ou mobiles.
• Rentrer et sortir d’une place de parking attribuée dans la mission par ses
coordonnées.
• S’insérer de manière sûre dans le trafic après avoir traversé une intersection et
emprunté la route.
• Le fichier de définition du réseau routier contient les coordonnées GPS des
panneaux STOP et la position des lignes de marquages STOP au sol.
En revanche les fonctionnalités suivantes ne font pas partie des exigences de
l’épreuve :
• Reconnaissance des panneaux de signalisation verticaux en particulier les
panneaux STOP, les limites de vitesse et les feux de circulation tricolores.
• Détection et évitement des vulnérables, piétons ou deux roues.
• Capacité à doubler ou à s’insérer dans une file à haute vitesse, la vitesse des
véhicules lors de la compétition étant limitée à 30 mph.
À partir de ces quelques points du règlement, on observe que les organisateurs
privilégient le capteur GPS pour tout ce qui concerne la localisation du véhicule luimême
mais aussi les attributs routiers, intersections, feux tricolores, panneaux
STOP, parkings. Implicitement, on fait peu confiance à l’analyse de
l’environnement par vision artificielle. Pourtant, les laboratoires maîtrisent bien
aujourd’hui les algorithmes de détection de la signalisation routière qu’elle soit
horizontale ou verticale.
Dès lors que la vision n’est pas utilisée pour la détection des feux tricolores, cela
impose une communication infrastructure-véhicule par exemple de type DSRC qui
est parfaitement fiable.
Pour le reste, l’arrêt au stop, les dépassements, les insertions, les capteurs privilégiés
sont des capteurs de détection volumétrique de l’environnement : typiquement la
télémétrie laser utilisée en mode SLAM (Simultaneous Localisation And Mapping).
Une centrale inertielle ou une bonne localisation à l’estime fusionnant odomètre,
accéléromètre, et gyroscope est indispensable pour circuler dans des espaces où le
signal GPS est absent ou altéré.
Il semble que beaucoup de points du règlement n’ayant pas été validés par les
concurrents, l’épreuve finale était plus simple qu’on ne pouvait le supposer.

116 Les systèmes de transport intelligents
LE GCDC GRAND COOPERATIVE DRIVING CHALLENGE
Le TNO est l’institut national hollandais de recherche technique. Cet important
établissement de recherche conduit depuis de nombreuses années des travaux sur les
systèmes de transports intelligents. Il a pris l’initiative d’organiser une compétition
des véhicules intelligents appelé le Grand Cooperative Driving Challenge (GCDC).
L’événement a été annoncé lors d’un séminaire international qui s’est tenu à
Eindhoven le 14 mai 2009. Le règlement définitif sera publié en décembre 2009, les
inscriptions et les qualifications au printemps 2010 et l’épreuve aura lieu au
printemps 2011. Le site officiel du GCDC est : http://www.gcdc.net/
Toutefois, le GCDC n’est pas une épreuve mettant en œuvre des véhicules
autonomes, le contrôle latéral du véhicule restant assuré par un conducteur humain
alors que le contrôle longitudinal est automatisé et surtout, coopératif.
Le GCDC veut surtout mettre en exergue les apports potentiels des communications
infrastructure-véhicule et véhicule-véhicule à la sécurité et à la mobilité.
Bien que les règles ne soient pas définitivement stabilisées, voici quatre scénarii
envisagés :
Scénario 1 : Coopération infrastructure-véhicule dans des situations de nonvisibilité.
Des obstacles virtuels, définis par leurs coordonnées GPS, sont placés sur
l’infrastructure, ils sont visibles sur écran par le jury et le public, mais invisibles au
conducteur. Le véhicule est informé par une communication I2V de la nature et de la
position GPS des obstacles. Il doit négocier leur évitement et se frayer une
trajectoire entre ces objets invisibles.

Plaidoyer pour un Grand Prix de France des cybercars 117
Scénario 2 : Formation d’un peloton de véhicules (platooning) et réactions
au comportement du véhicule leader.
Le véhicule noir de tête appartient à
l’organisation. Les véhicules bleu
clair et bleu foncé sont des
concurrents. Le bleu clair émet par
communication V2V une requête
d’insertion. Le bleu foncé ralentit
pour créer un trou d’insertion, le bleu
clair se rabat et le peloton se stabilise.
Le véhicule leader accélère puis
freine et on analyse le maintien des
distances au sein du peloton.
Scénario 3 : Gestion coopérative des intersections.
Quatre véhicules communicants circulent en peloton. Le véhicule rouge de tête doit
passer en queue. Pour cela, il devra faire deux 8 pendant que les autres n’en font
qu’un. En utilisant les communications V2V, il devra adapter sa vitesse pour ne pas
perturber les trois autres à l’intersection.

118 Les systèmes de transport intelligents
Scénario 4 : Intérêt du platooning coopératif au passage des feux .
Plusieurs véhicules communicants qui attendent au feu rouge accélèrent
simultanément lors du passage au vert d’un feu pour augmenter le débit.
Deux convois de six
véhicules attendent à un
feu rouge. Celui de
gauche est coopératif
(V2V), l’autre non.
Lors du passage au vert,
les véhicules coopératifs
démarrent ensemble et
traversent groupés, les
autres non
Lorsque le feu commute
au rouge, plusieurs
véhicules non coopératifs
n’ont pu passer.
Les scénarii imaginés par TNO sont très intéressants. Le centre a choisi
délibérément de mettre l’accent sur les systèmes coopératifs, très prometteurs.
Toutefois, les organisateurs vont se heurter à plusieurs difficultés. Peu de
concurrents sont en mesure de venir avec plusieurs véhicules pour démontrer le
platooning coopératif. TNO qui est l’organisateur ne participera pas en qualité de
concurrent mais fournira les moyens techniques pour noter les compétiteurs. Or, le
barème de notation n’apparaît difficile à établir.
FUTURE CHALLENGE - CHINE
La Chine a organisé de manière discrète mais efficace sa première compétition,
baptisée FC’09 pour Challenge du Futur 2009 dans la ville de X’ian les 4 et 5 juin
2009.
Le challenge était composé de deux parties, une partie A un peu similaire à l’Urban
Challenge et une partie B en environnement rural, un peu comparable au Grand
Darpa Challenge 2005.
La partie A elle-même était divisée en trois catégories de tests :

Plaidoyer pour un Grand Prix de France des cybercars 119
• Aptitude aux fonctions de base de la conduite autonome, contrôle latéral,
contrôle longitudinal sur une route libre (20% des points).
• Aptitude à lire la signalisation routière (panneaux STOP, vitesse limitée, feux
de circulation etc.) et à respecter le code de la route (50% des points).
• Réalisation du parking automatique sur un emplacement assigné par ses
coordonnées.
À la différence du GCCD qui innove avec la conduite coopérative, le Challenge du
Futur s’inspire largement du Darpa challenge, auquel il emprunte la représentation
de la géométrie et de la signalétique routière par un fichier de définition du réseau
routier. Pour une large part, le véhicule se déplace donc en aveugle sur une carte
numérique de la géométrie et de la signalisation. Tout réside alors dans la qualité de
la cartographie numérique, dans la précision de la localisation et de la mise en
correspondance réel - virtuel.
Toutefois, le Challenge du Futur a introduit des règles de notation simples mettant
du « piquant » à l’épreuve et créant une émulation entre les participants. Par
exemple :
• Sortie de la voie de roulement : moins 10 points.
• Respect d’un arrêt stop avec arrêt à moins d’un mètre du marquage (plus dix
points), roues avant sur la ligne stop (moins 5 points), roues arrières dépassant
le marquage (zéro point).
• Détection et reconnaissance d’un feu de circulation. En fait, le feu est
automatiquement rouge à l’arrivée du véhicule autonome qui doit marquer
l’arrêt. Le feu commute au vert au bout d’un temps inconnu et on mesure le
temps de réaction du véhicule à démarrer.
Véhicule de Hunan University (classée 1 ère ) et de X’ian Jiao Tong University (3 e )

120 Les systèmes de transport intelligents
ET LA FRANCE ET L’EUROPE DANS TOUT CELA ?
Il n’y a pas besoin d’être Jules Verne pour prédire que le 21 e siècle et même, plus
simplement, les vingt prochaines années vont voir se multiplier les épreuves de ce
genre.
Il y a moins d’un siècle, au moment où le transport hippomobile a cédé la place en
moins de trente ans à l’automobile, la France avait été capable de se projeter dans
l’avenir. Sans abandonner les hippodromes et les courses de chevaux pour le plaisir,
la France avait su se positionner de la meilleure façon en lançant les 24 heures du
Mans et de nombreux autres rallyes.
Rien de tel aujourd’hui, en pleine crise économique et financière : le Conseil
Général des Yvelines a voté à l’unanimité le principe de la construction d’un circuit
de Formule 1 pour 380 millions d’euros sur un terrain d’une centaine d’hectares près
des Mureaux. Cet investissement, qui a pour objectif de maintenir un Grand Prix de
Formule 1 en France, servirait moins de deux heures par an.
Le projet de circuit de F1 près des Mureaux, 78.
Il faut rapprocher les 380 millions de coût estimé, des deux millions de dollars
attribués aux vainqueurs du Darpa challenge.
Le vingt et unième siècle sera celui de l’intelligence embarquée, du véhicule
écologique et économique.
Les scientifiques et les chercheurs du domaine le savent, mais leur voix n’est pas
entendue.
Le problème n’est même pas d’ordre financier. Trouver quelques millions d’euros
au niveau de la France est possible et encore plus facile au niveau européen.
De très nombreux projets de recherche financés au niveau national ou européen
dépassent ces budgets - et beaucoup aboutissent à des résultats modestes ou nuls,
parce que c’est ainsi en recherche.
Le problème est que l’organisation d’une compétition de voitures robots ne rentre
pas dans les appels d’offre de l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) ou dans le
Programme Cadre de Recherche et Développement (PCRD) de l’Europe.

Plaidoyer pour un Grand Prix de France des cybercars 121
Toutefois, l’idée a été présentée par Claude Laurgeau en avril 2009 à Ostrava, lors
de son audition devant la commission du Conseil Economique et Social de l’Europe
(CESE), chargée de se prononcer sur la proposition de Directive du Parlement et du
Conseil de l’Europe, sur le déploiement des ITS (887 final -2008/0263(COD)). La
suggestion a été retenue et exprimée de manière claire au paragraphe 4.9 de
l’Opinion du CESE sur le déploiement des ITS (CESE 872/09) : « Promotion du
développement des véhicules intelligents au travers de l’organisation de compétition
entre les meilleurs des véhicules intelligents en Europe ».
La solution ne peut venir que de l’engagement fort d’un politique de haut niveau ou
de la clairvoyance d’un mécène.
Espérons que l’un d’eux lira ces lignes et sera convaincu.

CONCLUSION
LES DEBUTS DIFFICILES DE L’AUTOMOBILE
(Extrait de http://fr.wikipedia.org/wiki/Locomotive_Act).
En Grande-Bretagne, dans les années 1860, les machines automobiles à vapeur
commençaient à être de plus en plus utilisées pour le transport et l'agriculture. De
ce fait, elles menaçaient la sécurité du public. On pensait que ces engins allaient
provoquer des accidents mortels, effrayer les chevaux, bloquer les voies étroites et
perturber la tranquillité nocturne. Le coût de l'entretien des routes était aussi un
argument pour taxer ce nouveau type de véhicule pouvant atteindre une largeur de
9 pieds et un poids de 14 tonnes, car on pensait que propulsés à la « grande
vitesse » de 10 miles par heure (16 Km/h), ils allaient dégrader la route.
Cependant, il fut démontré que la largeur des roues et l'absence d'impact des sabots
des chevaux causaient moins de dommages aux routes que les calèches.
Il fallut une quarantaine d’années et plusieurs lois pour débloquer l’industrie
automobile.
La loi Locomotives on Highways Act 1861 limite le poids des véhicules à 12
tonnes, impose une limite de vitesse de 10 mph (16 Km/h) et de 5 mph (8 Km/h)
dans les villes.
La loi Locomotive Act 1865 (Red Flag Act) limite la vitesse à 4 mph (6 Km/h) sur
les routes et 2 mph (3 Km/h) dans les villes et stipule que les véhicules
autopropulsés doivent être conduits par un équipage de trois personnes : un
conducteur, un chauffeur et un homme à pied muni d'un drapeau rouge, marchant à
60 yards (55 m) devant chaque véhicule. L'homme avec un drapeau rouge ou une
lanterne impose la vitesse et doit avertir les cavaliers et les véhicules hippomobiles
de l'approche d'une machine automotrice.
La loi Highways and Locomotives (Amendment) Act 1878 supprime l’obligation
du drapeau rouge, réduit la distance entre le piéton et le véhicule à 20 yards (18
m), mais oblige les véhicules à s'arrêter quand un cheval est en vue.
En 1895, certains conducteurs des premiers véhicules à vapeur légers pensèrent
pouvoir être assimilés à des chariots sans chevaux et donc dispensés d'être
précédés d'un piéton. Le cas fut traité par une cour de justice qui les déclara
« locomotives routières » car ils pouvaient tracter une remorque. Cependant, le
contrevenant ne fut condamné qu'à une amende de 1 shilling. La réaction à cet
événement fut un appel pour l'abrogation de la loi.
Sous la pression des passionnés de l'automobile, dont le fabricant de Coventry
Harry J. Lawson, le gouvernement introduisit le Locomotives on Highways Act
1896, connu sous le nom de la loi Emancipation Act, qui définit une nouvelle
catégorie de véhicules légers de moins de 3 tonnes à vide. Ces véhicules furent
exemptés de la règle des trois membres d'équipage, et autorisés à rouler à 14 mph
(22 Km/h).

124 Les systèmes de transport intelligents
L'assouplissement des restrictions d'utilisation ouvrit la voie au développement de
l'industrie automobile britannique.
Près d'un siècle et demi plus tard, le journaliste automobile et auteur L.J.K.
Setright émit l'hypothèse que les lois furent mises en place pour empêcher le
développement automobile dans le Royaume-Uni, en raison des intérêts financiers
que certains membres du gouvernement et d'autres personnalités avaient dans le
développement de l'industrie ferroviaire.
En France, en 1882, Clemenceau voyant passer sur les Champs-Élysées les
premières voitures automobiles aurait dit : « Dangereuses, puantes, inconfortables,
ridicules, assurément vouées à l’oubli rapide ». Non seulement le grand homme se
trompait, mais par la suite, il allait avec son ami Claude Monet, se passionner pour
l’automobile et la vitesse.
Plus récemment, qui peut prétendre avoir prévu la chute du mur de Berlin ? Qui
avait prévu l’explosion de la bulle Internet dans les années 2000 ? Qui avait prévu
l’énorme crise financière de 2008 ?
Pourtant ces événements paraissent plausibles et même prédictibles a posteriori.
Ce petit retour sur l’histoire, qui nous fait sourire aujourd’hui, doit aussi nous
interpeller.
Il montre qu’il n’est pas facile de se projeter dans le futur. Pendant toute la première
moitié du siècle dernier, on continua à trouver des voitures hippomobiles dans toute
la France et même à Paris. Toutes les industries de l’époque relatives au transport
terrestre à base de véhicules tractés par la force animale se trouvèrent en crise et en
quelques dizaines d’années, l’automobile s’imposa - une page était tournée.
En ce début de vingt et unième siècle, les constructeurs automobiles sont inquiets à
juste titre. Seraient-ils dans la même posture que les fabricants de diligence un siècle
plus tôt ? Le gouvernement a réuni en janvier 2009 ce qu’on a appelé les « états
généraux de l’automobile ». Le fait d’utiliser cette expression sous-entend que nous
vivons ou allons vivre une révolution. Dans la tourmente de la crise financière
mondiale, les gouvernements des pays industrialisés sont intervenus pour sauver le
système bancaire et l’industrie automobile. Cette dernière est depuis des décennies
un puissant moteur de l’économie en France et en Europe, employant des millions
de salariés. Toutefois, elle est appelée à se remettre en cause, à se réformer, à choisir
des solutions d’avenir et non à attendre une sortie de crise en espérant repartir
comme avant.
Que pouvons-nous attendre du futur proche ? Que va-t-il se passer au cours des
prochaines décennies ?
LA CONDUITE AUTOMATISEE POUR LES NULS EN QUATRE LEÇONS
Lorsque les hommes sont passés en quelques décennies de la voiture hippomobile à
la voiture automobile, la principale innovation a été le remplacement de l’énergie
animale par une énergie mécanique pour mouvoir une voiture.

Conclusion 125
À l’aide des guides, le cocher pouvait diriger le cheval à hue (droite) ou à dia
(gauche), en exerçant une traction sur le mors que la bride maintenait dans la
mâchoire du cheval. L’interface homme-animal était bimodale, à la fois sonore et un
couple.
Pour obtenir le même résultat avec une voiture motorisée, le moteur étant totalement
sourd, l’interface sonore a été éliminée et, après quelques tâtonnements, les hommes
ont proposé un volant pour communiquer via une crémaillère, un couple aux deux
roues directrices. On avait résolu le problème du contrôle latéral.
Contrôle latéral
Le contrôle latéral est un contrôle en position qui, par suite de rotations successives,
maintient la voiture sur sa voie de roulement. Le fait que la voiture hippomobile ou
automobile ne puisse se translater par rapport à sa trajectoire que grâce aux rotations
traduit la non-holonomie du véhicule.
Contrôle longitudinal
Pour accélérer, le cocher disposait d’un fouet pour communiquer avec le cheval et
pour ralentir, il pouvait le retenir en tirant simultanément sur les guides ou bien
freiner les roues dans les descentes pour alléger les efforts du cheval. Ces deux
actionneurs ont été remplacés respectivement par l’accélérateur et le frein. Ils
permettent de contrôler la vitesse de déplacement du véhicule sur sa voie. Observons

126 Les systèmes de transport intelligents
qu’il y a bien deux actionneurs - autrement dit qu’il y a dissymétrie autour du point
d’équilibre selon que l’on accélère ou qu’on décélère.
Finalement, on est bien passé de la voiture hippomobile à l’automobile, le cocher a
changé de nom, il s’est appelé conducteur, mais il est resté présent. La voiture était
devenue automobile en acquérant son autonomie énergétique, mais aujourd’hui, elle
n’a toujours pas son autonomie décisionnelle et voila pourquoi nous ne l’appelons
pas encore « robot mobile ». Mais cela ne saurait tarder.
Commençons par laisser le conducteur dans la voiture et voyons en quelques leçons
comment nous pouvons l’assister et progressivement le remplacer.
Leçon 1 : La planification. Se déplacer avec un véhicule, c’est d’abord répondre à
des questions simples : où suis-je ? Où vais-je ? Quelle route vais-je suivre ?
La localisation satellitaire et le routage cartographique répondent à ces questions
simples.
Leçon 2 : Le contrôle longitudinal. Conduire une voiture, c’est lui communiquer
une vitesse adéquate qui tienne compte de la géométrie de la route et de l’état du
trafic. Dans cette leçon N°2, le conducteur est bien présent, mais il ne contrôle que
le volant. Par ailleurs, le trafic est nul et la voiture est d’abord seule sur la route.
Imaginons tout d’abord une route sans virage et sans montée ou descente. Le
régulateur de vitesse classique utilisé à des millions d’exemplaires dans le monde
répond sans difficulté à ce problème. Si maintenant la route présente des montées,
des descentes, des virages, des rétrécissements, ou des intersections avec d’autres
routes, deux améliorations doivent être apportées au régulateur. Tout d’abord, le
régulateur ne doit plus se limiter au seul frein moteur pour ralentir, mais doit être
capable d’actionner les freins pour abaisser rapidement la vitesse dans l’hypothèse
d’une forte déclivité. Par ailleurs, la consigne de vitesse ne peut rester constante à
90Kmh par exemple. En effet, celle-ci doit être abaissée dans les virages pour
prendre en compte les accélérations latérales. Ceci est parfaitement possible en
utilisant un régulateur de vitesse dynamique alimenté par le signal de géolocalisation
et une cartographie enrichie. On constate que le régulateur de vitesse dynamique qui
n’est pas proposé par les constructeurs est l’un des ADAS le plus naturel et le plus
utile. Il est vrai que sa diffusion rendrait obsolètes les innombrables radars de
répression placés sur nos routes.
À ce stade, nous pouvons même gérer la présence d’autres véhicules sur la chaussée
grâce au régulateur de vitesse adaptatif qui choisira la bonne distance de sécurité par
rapport au véhicule précédent. Notre conducteur humain peut dès lors effectuer de
longues distances en se servant uniquement du volant pour assurer le contrôle
latéral.
Leçon 3 : Le contrôle latéral. Notre conducteur reste présent dans le véhicule, mais
nous modifions sa tâche. Il peut freiner et accélérer pour assurer le contrôle
longitudinal, mais il ne touche plus au volant. Nous savons qu’il existe plusieurs
solutions techniques pour assurer le contrôle latéral d’un véhicule et que certaines
sont déjà commercialisées sous les appellations de « Lane Keeping » ou « Lane
Departure Warning ».

Conclusion 127
Leçon 4 : La conduite automatique supervisée. Si l’on active simultanément les
trois fonctions de planification, de contrôle longitudinal et de contrôle latéral, le
véhicule est totalement pris en charge du point de départ au point d’arrivée et la
tâche du conducteur est limitée à la supervision.
Alors bien sûr « tout n’est pas résolu » diront les esprits chagrins. Nous avons passé
sous silence les manœuvres de dépassement, les encombrements, les traversées
d’intersections, les contournements de ronds-points, les feux de circulation, les
stops, les piétons, les deux roues. Mais nous avons isolé de vastes champs potentiels
de déploiement de la conduite automatisée supervisée. Les technologies présentées
n’ont rien d’utopique, elles existent et sont même commercialisées séparément. La
conduite automatique supervisée telle qu’elle est définie à la fin de notre quatrième
leçon est parfaitement compatible avec la loi. Le conducteur s’est offert un robotchauffeur,
mais reste toujours responsable de son véhicule. Il peut reprendre à tout
moment le contrôle de la conduite. Le robot respectueux lui laisse la priorité.
Pour ce qui est des nombreux points durs énumérés en amont, nous avons déjà des
solutions à la plupart d’entre eux. La conduite coopérative avec échange
d’informations entre l’infrastructure et les véhicules ou bien entre les véhicules euxmêmes
offre des solutions à de nombreux problèmes. Les véhicules peuvent
respecter parfaitement les arrêts aux feux rouges ou aux panneaux stop ou ralentir en
zone piétonne en recevant des messages de l’infrastructure. Les manœuvres de
dépassement ont déjà trouvé des solutions dans les laboratoires de recherche même
si cela reste délicat. La perception et l’analyse de l’environnement proche du
véhicule avec identification et localisation des obstacles fixes ou mobiles sont les
problèmes les plus difficiles à résoudre. Remonter en conduite automatique l’avenue
des Champs-Élysées, contourner l’Arc de Triomphe et redescendre les Champs à
une heure de pointe constitue un beau challenge. Invraisemblable il y a dix ans, il ne
paraît plus inaccessible.
On peut dès lors se poser quelques questions légitimes : pourquoi certains sont-ils
incrédules ou réticents ? Pourquoi aucun constructeur ne propose encore un véhicule
avec conduite automatique supervisée ?
Certains sceptiques disent, un peu comme Clemenceau, que cela est ridicule, que ce
n’est pas intéressant et que la conduite d’une voiture classique procure un réel
plaisir. Le plaisir est réel et peut toujours l’être quand on roule à basse vitesse en
zone rurale en appréciant les paysages, mais qui prend du plaisir à rouler à 5KmH
dans les embouteillages ou à 130KmH sur autoroute pendant des heures ?
Quant à la question : pourquoi aucun constructeur ne propose un véhicule avec
conduite automatique supervisée , on peut répondre que cela ne devrait pas tarder.
Tous les composants sont déjà commercialisés séparément. La question est plutôt :
qui sera le premier ? On aimerait que cela soit un constructeur français mais le passé
nous a plutôt habitué à voir les innovations de ce type apparaître chez les véhicules
haut de gamme allemands ou japonais.

128 Les systèmes de transport intelligents
REGARDS SUR LE FUTUR
L’exercice de prédiction est toujours à haut risque. Il sera facile pour ceux qui liront
ces pages dans quelques dizaines d’années de voir que nous nous sommes trompés,
tout comme les débuts difficiles de l’automobile en Grande-Bretagne nous font
sourire aujourd’hui. Mais qui avait prévu Internet ou le téléphone mobile il y a trente
ans ? Alors, lançons-nous à l’eau dans la prospective.
Commençons par des prédictions hautement probables.
La congestion des grandes métropoles est telle que plusieurs ont déjà pris des
initiatives pour limiter les déplacements vers les centres villes. Prenons l’exemple de
Stockholm qui, depuis six ans, a positionné 18 barrières sur les accès au centre de la
ville. Ces barrières de péage constituent la version moderne de l’octroi en usage
dans les siècles passés. Chaque barrière est équipée de caméras de lecture des
plaques d’immatriculation. Chaque entrée ou sortie de la ville est détectée et
facturée selon un barème qui dépend de l’heure (variant de 1 à 2 euros avec un
maximum de six euros par jour), les passages aux heures de nuit étant gratuits. Le
paiement sur place n’est pas possible et la facturation automatisée est adressée
mensuellement.
Les villes de Singapour et Londres utilisent également des solutions comparables. Il
paraît hautement probable que Paris et d’autres grandes villes françaises adopteront
rapidement des solutions similaires.
Dans le cas de Stockholm, la congestion estimée par le nombre d’entrées sorties a
baissé de 29%. Cette méthode efficace de réduction de la pollution et de la
congestion pose toutefois le problème de l’équité entre les citoyens. Pour certains,
quelques dizaines d’euros par mois sont négligeables alors que de telles sommes
sont dissuasives pour des personnes à revenus modestes.
Observons que la technologie utilisée pour assurer le péage est la vision artificielle.
La diffusion à grande échelle de cette technologie constitue une sérieuse référence
sur la fiabilité et la robustesse des techniques de lecture automatique. Toutefois,
cette technique impose un équipement de l’infrastructure en portiques pour
supporter les caméras, autrement dit un coût pour les pouvoirs publics ou le
gestionnaire de l’infrastructure.
Or, il existe une autre technologie aussi efficace et encore plus flexible dont le coût
peut être payé par l’usager : il s’agit du positionnement et de la navigation
satellitaire. Si chaque véhicule est équipé en série d’une boîte noire (On Board Unit
ou OBU), il est possible de supprimer toutes les barrières de péages sur le réseau
autoroutier et de créer des barrières virtuelles totalement dématérialisées dans
l’espace et dans le temps. La flexibilité de tarification devient totale. Les dirigeants
politiques seront certainement intéressés par cette possibilité de rentrée fiscale.
Prenons les paris : la première mesure sera prise avant cinq ans et la seconde dans
les dix prochaines années.

Conclusion 129
L’incertitude sur les prévisions augmente car les pouvoirs publics ont déjà trouvé un
« gisement financier » en disséminant de manière massive les radars de vitesse et les
caméras de franchissement de feux rouges. Il reste les arrêts aux panneaux stop, les
franchissements de lignes continues qui ne sont pas encore exploités. Soyons
objectifs et reconnaissons que le déploiement des 3000 radars de vitesse a
effectivement sauvé plusieurs milliers de vies humaines, mais comme toujours il
faut savoir garder raison. Les citoyens acceptent et comprennent les mesures prises,
sauf quand ils sentent que tel ou tel radar n’est plus là pour sécuriser mais pour
collecter de l’argent. Ainsi en zone rurale, on peut rouler sur des routes avec de
nombreux virages à faible rayon de courbure, avec des vitesses limites autorisées à
90 Km/h alors que cela est déjà dangereux à 60 Km/h, alors qu’en zone périurbaine,
sur des lignes droites bien dégagées, on rencontre un panneau à 50 Km/h précédant
de peu un radar de vitesse. Les milliers de panneaux de limite de vitesse sur le
territoire ne sont pas tous positionnés selon des critères de dangerosité.
Il existe bien une solution technologique hautement efficace pour garantir la sécurité
et le respect des vitesses. Au lieu de multiplier la répression en plaçant des milliers
de radars sur les routes, il faut progressivement équiper le parc automobile de
régulateurs de vitesse dont les consignes de vitesse à respecter seront transmises au
véhicule par l’infrastructure elle-même, soit par communication de type DSRC
infrastructure-véhicule, soit par les systèmes d’informations géographiques et la
localisation satellitaire. Cette solution pourrait être favorisée par des mesures
fiscales ou par des bonifications accordées par les compagnies d’assurance. Cette

130 Les systèmes de transport intelligents
première étape significative vers la conduite automatisée aura lieu, mais peut-être
faudra-t-il attendre quinze ou vingt ans. Notons que certains navigateurs nomades
proposent déjà l’alerte visuelle ou sonore au conducteur en cas de dépassement de la
vitesse limite autorisée en mesurant la vitesse à l’aide du GPS et en consultant la
base de données des panneaux de limitation. Toutefois, le conducteur doit rester
attentif et il préférera de loin un régulateur adaptatif.
L’éthylotest anti-démarrage fera certainement son apparition dans les toutes
prochaines années, d’abord sur les autobus de transport en commun, puis dans les
poids lourds et peut-être sur tous les véhicules. L’alcool au volant reste une des
principales causes d’accidents et l’éthylotest anti-démarrage est le moyen de lutte le
plus efficace.
La technologie RFID de communication sans fil permet de sécuriser les piétons et
particulièrement les enfants et les personnes âgées avec des dispositifs simples.
Donnons des exemples :
• Une maîtresse d’école peut augmenter le temps du signal vert dans un feu
tricolore pour sécuriser la traversée de la chaussée à ses élèves en faisant
passer un tag-RFID sur le contrôleur de feu.
• En zone rurale, les cars de ramassage scolaire s’arrêtent auprès des bornes
d’arrêt et de collecte des enfants. Par temps de brouillard, ceux-ci parfois en
retard courent dangereusement pour rattraper le bus. Pour sécuriser ce type de
situation, chaque enfant peut porter un transpondeur qui active le signal
lumineux au niveau de l’arrêt et alerte ainsi le conducteur.
Les systèmes de navigation nomades ou embarqués dans les véhicules se sont
beaucoup développés ces dernières années. On devrait observer un déploiement
similaire pour les cyclistes et les piétons. Cela suppose de collecter les cartes
numériques des pistes cyclables et des sentiers piétonniers. Les personnes âgées ou
handicapées pourront disposer d’un compagnon pour les localiser et les guider dans
un environnement urbain ou rural, tout en étant reliées par téléphone mobile à leurs
proches ou à un personnel soignant.
Le même navigateur pourra être utilisé aussi bien dans les véhicules, à bicyclette ou
en randonnée puisque la différenciation n’est que logicielle. Ceci renforce le concept
d’UPICA que nous avons imaginé et défini et qui, sous cette forme ou une autre, se
déploiera à coup sûr, faisant tout à la fois, carte bancaire, porte-monnaie
électronique, navigateur, smart phone, calculateur, clé d’accès électronique etc.
En ce qui concerne les grandes orientations sur les dizaines d’années à venir, il faut
être conscient des importances relatives des problèmes. On sait que le déploiement
des systèmes de transports intelligents et de la voiture automatisée est
techniquement possible et se fera naturellement, plus ou moins vite au gré des
événements.
Mais les principales préoccupations sont l’énergie et le réchauffement climatique
résultant de l’émission des gaz à effet de serre. Pris à la gorge par la crise financière
et économique, les gouvernements s’activent pour résoudre ces problèmes en

Conclusion 131
finançant d’importants projets de recherche sur le véhicule électrique, les
biocarburants, l’hydrogène, la pile à combustible.
Aidés par un retour sur l’histoire du vingtième siècle, les gouvernements prennent
conscience du fait que l’automobile a été trop privilégiée au détriment des transports
publics. Des investissements importants devraient être faits pour créer des nouvelles
lignes de transports de masse autour des grandes villes. Le train reste en effet le
moyen qui permet les plus grands débits de passagers, avec toutefois un
inconvénient récurrent qui est son manque de flexibilité spatiale.
Les réseaux maillés de Transports Automatisés Personnalisés apportent une solution
en irrigant des zones urbaines autour des gares d’arrêt des transports de masse. On
s’étonne a posteriori que ces solutions n’aient pas été mises en œuvre au moment de
la création des villes nouvelles autour de Paris telles que Cergy Pontoise, Evry, Saint
Quentin en Yvelines, Créteil… Cette technologie qui offre un service personnalisé
point-à-point constitue un ascenseur horizontal urbain qui mérite d’être expérimenté.
Le plateau Vélizy, Satory, Saclay constitue un champ expérimental de choix.
L’autopartage devrait croître de manière importante dans les années à venir,
essentiellement en zone urbaine et pour toutes les personnes ayant accès à des
transports publics de qualité. La possession d’une voiture n’est plus indispensable, le
citadin n’achète plus un véhicule, mais le service que peut rendre ce véhicule. Ce
nouveau mode de vie social suppose que le service soit disponible facilement, à
toute heure et dans un voisinage acceptable pour l’usager.
Nous avons déjà évoqué le fait qu’un taxi était en fait une solution d’autopartage
dans lequel le conducteur était lié au véhicule. Nous avons souligné l’aberration
dans la gestion des taxis qui fait de Paris la capitale la plus mal desservie et la plus
chère en taxis.
Les nouvelles lois sur l’auto-entreprenariat vont inciter des particuliers à s’installer
avec des statuts de transporteurs. Des sites Web de mise en relation des offreurs de
moyens de transport avec les demandeurs vont conduire à des flottes de taxis « low
cost.» comme cela a été observé pour les compagnies aériennes. Comment réagiront
les pouvoirs publics ? Il est étonnant que, dans une économie libérale, on maintienne
des quotas pour protéger certaines professions. Cette attitude incohérente avec la
logique du système conduit à une impasse. Pour l’intérêt global du pays, il faudrait
au contraire multiplier le nombre de taxis afin de les rendre plus accessibles, d’en
abaisser les prix en allégeant pour eux le coût des carburants. Le bénéfice pour la
collectivité en énergie, pollution et congestion dépasserait largement le coût de ces
aides.
Enfin, la question qui est toujours posée par le public lors des conférences sur ces
sujets : quand existera-t- il des voitures qui marchent toute seules ?
Nous n’en savons rien. Cela existe déjà et a été expérimenté à de nombreuses
reprises, mais la vraie question que se posent les gens est quand pourrais-je en avoir
une ?

132 Les systèmes de transport intelligents
Disons qu’il paraît tout à fait invraisemblable que dans cinquante ans, les hommes
continuent à actionner des pédales de frein et d’accélérateur et à tourner un volant,
mais nous ne connaissons pas le cheminement vers cette situation.
Il est plausible de penser qu’une différenciation darwinienne devrait être observée
avec d’un côté, des véhicules électriques, petits, non polluants, hautement
automatisés, à relativement faible autonomie pour les environnements urbains et
d’un autre côté des véhicules conventionnels ou hybrides avec de nouveaux
carburants (bioéthanol, gaz, voir hydrogène) pour les grands espaces ruraux. Les
technologies de géolocalisation et de routage d’une part et les technologies de
communications V2V et V2I2V d’autre part, devraient se déployer à travers de très
nombreuses applications spécifiques.
Les premiers déploiements de conduite automatisée pourraient être observés sur les
autoroutes en dédiant une voie de roulement légèrement instrumentée. Les poids
lourds pourraient être les premiers bénéficiaires de la conduite automatique en
convoi pour augmenter les débits. Les pays émergents avec leurs grands espaces
pourraient être les premiers à franchir le pas de la route automatisée.

BIBLIOGRAPHIE
Il n’existe pas ou peu de livres sur les systèmes de transport intelligents en langue
française et même anglaise.
Signalons toutefois deux petits fascicules de présentation déjà anciens:
Intelligent Transport Systems and Services, en anglais diffusé par ERTICO en 2002.
Guide de l’auto communicante, en français par Laurent Meillaud en juin 2003 chez
Tiers Com.
En revanche, on trouve une abondante documentation sur Internet et notamment
dans l’encyclopédie vivante Wikipédia.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Accueil en français ou
http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page en anglais.
Wikipédia est l’encyclopédie vivante la plus riche (il y a plus de 3 millions de sujets
traités dans la version anglaise et 850 000 en français), mais il en existe d’autres plus
modestes et parfois bien faites comme :
Commentcamarche.net
Techno Science.net
Sur Google, il suffit de taper : « wikipedia - Sujet » avec Sujet = le sujet souhaité.
De nombreux sujets sur le Wikipédia en français sont des traductions de leurs
homologues sur l’encyclopédie en langue anglaise.
Signalons le site « transport-intelligent.net » édité par la Mission Transports
Intelligents du Ministère de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement Durable et
de l’Aménagement du Territoire. Ce site est bien ciblé sur le sujet et contient de
nombreux pointeurs. http://www.transport-intelligent.net/
Concernant les statistiques et les rapports de synthèse, les organismes nationaux
(CERTU, MEEDAT), européens (EC site Europe - ETSC-CESE …) ou mondiaux
(OMS) fournissent de nombreux documents sur les problèmes économiques et
sociétaux mais peu sur les aspects techniques.
Introduction
Chapitre 1 - Données Fondamentales 32pp - Rapport de l’OMS
3rd Road Safety PIN Report 2010 on the horizon - 92 pp - de l’ETSC European
Transport Safety Council

134 Les systèmes de transport intelligents
Chapitre 1 : Les nouvelles technologies dans le véhicule
Sur Wikipédia :
Global Positioning System
Rubrique Transport du site de Techno Science
Chapitre 2 : Les systèmes d’assistance à la conduite
Sur Wikipédia :
Radar de contrôle routier
EuroNCAP, pour les tests de sécurité
Ethylotest, pour l’alcool au volant
eCall, pour l’appel d’urgence mais l’article n’est pas très documenté
La somnolence au volant : http://www.somnolence.be/index.html
eCall par PSA : http://www.psa-peugeot-citroen.com/e-Call/accueil_fr.htm#
eCall par Renault : Gérard Ségarra. «Telematics at the rescue of road safety ».
http://www.esafetyoffice.com/download/related_projects/TlmtQ_Rescue_Road_Saf
ety.pdf
Chapitre 3 : Les nouvelles technologies sur les infrastructures
Sur Wikipédia :
Passe Navigo
Carte à puce
Système de transport intelligent pour un survey
Communication en champ proche
Smart phone
Assistant personnel
Lecture automatique de plaques numérologiques
Automatic number plate recognition
Arrêté du 27 octobre 2003 portant création du système de contrôle sanction
automatisé :
http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000000247427
&dateTexte=
Impact du contrôle sanction automatisé sur la sécurité routière (2003 – 2005).
Rapport ONISR, mars 2006.

Bibliographie 135
Document pdf :
http://www2.securiteroutiere.gouv.fr/cnsr/2_documents_page_travaux/306_rapport_
csa.pdf
Chapitre 4 : Les systèmes d’information routière et d’aide au
déplacement
Document de travail de ETSI TR 102 638 V1.1.1 (2009-06) sur Intelligent Transport
Systems (ITS);Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Definitions
Sur Wikipédia :
Floating Car Data : En anglais et en français. L’article français a conservé le titre au
lieu d’utiliser « Véhicule traceur »
Système informatisé de recueil de données
Centre national d'information routière
Traffic Message Channel
Le projet Com2React – Rapport final
A. de La Fortelle, C. Laurgeau, P. Muhlethaler, Y. Toor. « Com2React: V2V
Communication For Cooperative Local Traffic Management »
Chapitre 5 : Les nouveaux modes de mobilité
Sur Wikipédia :
Autopartage
Covoiturage
Commerce électronique
Gestion du trafic routier
Visioconférence
Télétravail
Personal rapid transit
PREDIM (predim.org): Plate-Forme de Recherche et d’Expérimentation pour le
Développement de l’Information Multimodale
L’autopartage en France et en Europe en 2008, État des lieux et perspectives. » R.
Clavel, M. Mariotto, B. Arsac - Certu, les rapports d’étude. Déc. 2008.
Document pdf : http://lara.inist.fr/bitstream/2332/1440/1/CERTU-RE_08-27.pdf

136 Les systèmes de transport intelligents
Chapitre 6 : Les communications dans les systèmes de transport
intelligents
Géo-positionnement et mobilités - Livre dans la collection CHANTIERS de
l’Université de Technologie de Belfort Montbéliard
Comité de normalisation ISO sur les ITS : TC204
Sur Wikipédia:
WIFI
802.11p
DSRC
Blue Tooth
CAN bus
TPEG
Chapitre 7 : Plaidoyer pour un Grand Prix de France des cybercars
Darpa Grand Challenge
http://www.gcdc.net/ (Site du Grand Cooperative Driving Challenge)

Bibliographie 137
Quelques informations supplémentaires utiles
En plus des manifestations nationales ou européennes, il existe deux grands congrès
annuels au niveau mondial traitant des ITS.
• ITS World Congress and Exhibition. (itsworldcongress.com)
Cette manifestation annuelle est la plus importante au monde sur le sujet. La
première édition s’est tenue à Paris en 1994. Le congrès se déplace chaque année
entre les régions Europe, Asie Pacifique et Amérique. La 16 e édition en 2009 s’est
tenue à Stockholm en septembre et la ville de Pusan en Corée accueillera l’édition
2010. ITS World réunit entre 5000 et 7000 personnes et comprend une exposition
sur les nouveaux produits et services dans le domaine, des démonstrations des
nouvelles technologies et le congrès lui-même.
• IV (pour Intelligent Vehicle) est le congrès annuel de IEEE sur le même sujet.
Il rassemble autour de 400 personnes, le plus souvent des chercheurs universitaires.
Il a un profil plus académique et ne traite que les aspects scientifiques et technique
des ITS. Il présente souvent de belles démonstrations sur table, mais attire peu ou
pas le monde des affaires.
Les trois grandes régions Europe, Asie Pacifique et Amérique ont une ITS
Association pour promouvoir les ITS.
• ITS Europe est en fait identifié à ERTICO (European Road Transport
Telematics Implementation Co-ordination) http://www.ertico.com/ qui est un
réseau de partenaires publics et privés développant les systèmes de transports
intelligents en Europe.
• ITS Japan: http://www.its-jp.org/english/ est l’association japonaise des ITS.
• ITS America http://www.itsa.org/
Chaque pays a ensuite son association ITS et même parfois certaines régions comme
c’est le cas en France avec ITS Bretagne.
• ITS France (atec-itsfrance.net) qui partage son site avec l’ATEC (Association
pour le développement des Transports, de l’Environnement et de la
Circulation).
• ITS Bretagne (itsbretagne.net) organise un congrès bi annuel à Saint Brieuc.
Le site http://www.atec-itsfrance.net dans la rubrique « les liens utiles » rassemble
de très nombreux pointeurs sur les nombreux organismes de recherche, de
formation, sur les industriels de l’offre et les organismes français ou étrangers ayant
une activité en relation avec les ITS.
Les pôles de compétitivité en France qui ont des activités en lien avec les ITS sont :
• MOVEO
• Systematic
• Automobile haut de gamme
• Véhicule du futur

138 Les systèmes de transport intelligents
• Mobilité et Transports Avancés
• Advancity
Illustrations :
Nous remercions en particulier : 2GetThere, 3M, ATS, Autocruise, IBEO,
Intempora, Nissan, PSA, RATP, RENAULT, SAGEM, Sensys Network, Siemens,
TNO, VALEO, Volvo, Yamaha pour les images permettant d’illustrer le livre.
Celles-ci sont souvent des photos prises sur des lieux de démonstration ou
d’exposition ou dans les laboratoires ou sites d’essais ou encore provenant des sites
Internet.

DEUXIEME PARTIE
Le Centre de Robotique a vingt ans
1989 - 2009

INTRODUCTION
La seconde partie de ce livre est rédigée à l’occasion du vingtième anniversaire du
Centre de Robotique de Mines-ParisTech.
Elle est organisée en trois chapitres.
Nous présentons d’abord nos outils de travail de tous les jours, c'est-à-dire les
moyens matériels et logiciels que nous avons rassemblé pour conduire nos
recherches.
Il s’agit principalement :
• Des véhicules instrumentés sur lesquels nous effectuons nos campagnes de
recueil de données et nous testons en vraie grandeur nos algorithmes,
• De la salle de réalité virtuelle,
• De la chaîne de prototypage rapide pour les réalisations de pièces complexes
nécessaires pour la construction de robots mobiles,
• Des logiciels spécifiques utilisés pour les travaux de recherches, en particulier
RT MAPS, SIVIC, SAM et les bibliothèques de composants RT MAPS.
Le second chapitre rassemble une partie des résultats obtenus par le Centre de
Robotique jusqu’en 2004. Nous nous limitons aux travaux en relation avec les
Systèmes de Transports Intelligents et ne mentionnons pas les travaux conduits par
exemple dans la robotique et l’imagerie médicale ou encore concernant la télérobotique
en milieu nucléaire.
Le chapitre trois rassemble les actions de recherche récemment achevées ainsi que la
présentation des travaux encore en cours.
Pour cette dernière partie, j’ai bénéficié de l’aide de mes collègues en charge de ces
actions, je tiens à les remercier chaleureusement.
• Alexis Paljic : Réalité virtuelle et systèmes de transports intelligents.
• Arnaud de La Fortelle : Les premiers démonstrateurs sur les communications
V2I2V2V : REACT et COM2REACT.
• Brigitte d’Andréa Novel : Les Systèmes de contrôle avancés.
• Bruno Steux : AROS & CoreBots.
• Fabien Moutarde : Techniques d’apprentissage pour la vision intelligente.
• Fawzi Nashashibi : Have-It.
• François Goulette : Résultats récents en systèmes de cartographie mobile.
• Gwénaël Gaté : La perception multicapteurs : Le projet LOVE.
• Joël Senpauroca : La chaîne de prototypage rapide.

142 Le Centre de robotique a vingt ans
• Philippe Fuchs : La salle immersive.
• Samer Ammoun : Systèmes coopératifs : le carrefour intelligent.
• Sébastien Boisgérault : Conception et prototypage des interfaces homme
système pour l’automobile.
• Thierry Ernst et Arnaud de La Fortelle : Géonet - Convergence des
communications véhiculaires et Internet.

CHAPITRE 1
LES MOYENS MATERIELS ET LOGICIELS SPECIFIQUES
DU CAOR
LE PROTOTYPE LARA
Le Centre de Robotique de l’Ecole des Mines de Paris a acquis et instrumenté dès
1998 un véhicule Renault Espace pour valider en situation réelle ses travaux sur la
perception avancée et la fusion multi capteurs. Ce véhicule prototype, baptisé
LARA, acronyme de « LA Route Automatisée », présente plusieurs innovations
dont :
• Le tableau de bord numérique.
• Le système de perception multi capteurs.
• Le système informatique embarqué RT MAPS.
Tableau de bord numérique
Le véhicule Lara
Il s’agit d’anticiper sur le passage au tout numérique dans la voiture de demain et de
montrer l’intérêt pour les constructeurs et les usagers de cette nouvelle technologie.
Pour les constructeurs, la généralisation du bus CAN dans les voitures autorise la
conception du tableau de bord par une technologie du tout numérique. Le principal
avantage est l’assemblage final du tableau de bord qui, en technologie classique,

144 Le Centre de robotique a vingt ans
était difficile à robotiser. L’ensemble de la planche de bord et du tableau de bord
numérique peut être réalisé désormais comme un tout et il suffit d’une connexion sur
le bus CAN pour le rendre opérationnel.
Pour les usagers, le démonstrateur du Centre de Robotique présente également
plusieurs nouveautés. Les rétroviseurs latéraux ont été supprimés au profit de deux
caméras avec des écrans de recopie inversés à l’intérieur du véhicule. Le principal
avantage est la suppression totale de l’angle mort.
Caméra latérale gauche
Caméra dans la lunette arrière
Écran de visualisation pour les
passagers
Tableau de bord numérique
Le rétroviseur central a également été remplacé par une caméra située sur la lunette
arrière du véhicule. La place utilisée traditionnellement par le rétroviseur devient
utilisable et a été exploitée pour installer un écran télescopique, visible par les
passagers à l’arrière. Un écran visible uniquement du passager de droite donne accès
à Internet, au courrier électronique ou à la lecture de DVD. Le tableau de bord
principal est remplacé par l’écran plat le plus grand. Ce dernier est alimenté par
toutes les informations circulant sur le bus CAN, le système de navigation, la
signalétique embarquée et les images vidéo. Le contenu et la présentation du tableau
de bord sont entièrement programmables et flexibles. Les icônes, les couleurs, les
fonds d’écrans peuvent être chargés à volonté comme sur un PC.
Le Système de perception multicapteurs
Le véhicule est configuré pour accueillir de nombreux capteurs et en particulier des
caméras vidéo, un ou plusieurs radars, un ou plusieurs télémètres laser à balayage,

Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 145
une centrale inertielle, un GPS avec un atelier logiciel ouvert de cartographie
numérique, des ultrasons, des odomètres, un capteur d'angle volant etc.
Caméra vidéo
Télémètre à balayage laser Ibeo
Radar Autocruise
Centrale inertielle Crosbow
GPS et cartographie ADASE RP
Odomètres et Capteur d'angle volant
LA FLOTTE DES CITROËN C3 COMMUNICANTES
Nous avions acquis et instrumenté le véhicule Renault Espace Lara en 1998 pour
développer des systèmes de perception et de contrôle. Dans le contexte d’un

146 Le Centre de robotique a vingt ans
laboratoire de recherche en robotique, la voiture était perçue comme un robot mobile
dont nous cherchions à accroître l’autonomie.
Il faut se rappeler le contexte des années 2000 avec la bulle Internet, le déploiement
massif de la téléphonie mobile GSM, l’apparition du GPRS en 2002, la diffusion de
l’ADSL et de WIFI.
Le déploiement massif des communications que nous vivions dans la société des
personnes nous a interpellé et nous avons rapidement compris que l’usage des
nouveaux moyens de communication entre les véhicules (V2V) et entre les
véhicules et l’infrastructure (V2I ou I2V) recelaient des gisements de progrès tant
pour améliorer la sécurité que pour abaisser la congestion. Ainsi naissait le concept
de systèmes coopératifs.
Pour conduire une voiture, il faut pouvoir « lire » la route, autrement dit la percevoir
visuellement avec sa géométrie et sa signalétique. La communication I2V de
l’infrastructure vers les véhicules permet précisément et de manière sûre de
transmettre des informations sur la courbure ou le devers de la route, sur un stop où
il faut s’arrêter, sur une limite de vitesse à respecter, sur un péage à acquitter. La
communication I2V peut se faire le plus souvent à courte portée en DSRC, WIFI ou
IR. En revanche, les communications V2I nécessiteront le plus souvent des longues
portées car le véhicule qui relève une information pertinente pour les autres usagers
ou le gestionnaire de trafic devra la transmettre à un serveur éloigné.
La flotte des quatre Citroën C3 de la JRU LARA
Pour comprendre simplement l’intérêt des communications V2V, il suffit de faire
l’analogie avec les phéromones chimiques utilisées par les insectes sociaux comme
les fourmis qui balisent leurs pistes par des hormones de trace qui sont des
hydrocarbures non volatiles. Ce balisage leur permet de s’éloigner de manière
considérable de la fourmilière et de retrouver leur chemin. Par analogie, chaque
voiture peut publier dans sa « bulle d’environnement » sa position GPS, sa vitesse et
sa direction. Si chaque voiture fait de même, chacune peut établir une carte locale de
son environnement, qu’elle publie à nouveau. Ainsi, chaque voiture qui a un horizon
de communication de quelques centaines de mètres peut, par reconstruction, étendre
sa visibilité sur de longues distances à condition qu’il n’y ait pas de trou.

Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 147
En nous dotant d’une flotte de quatre véhicules Citroën C3 que nous avons équipés
en communications V2V et V2I, nous avons été pionniers en France et
probablement en Europe. Nous avons étendu la robotique aux systèmes robotiques
mobiles autonomes et communicants. Nous matérialisons ainsi la notion de systèmes
coopératifs.
Les quatre véhicules ont fait l’objet d’un équipement homogène et interchangeable
tant au niveau matériel qu’au niveau logiciel.
Ces équipements ont été utilisés lors des projets européens REACT et C2REACT.
Équipements spécifiques des Citroën C3
Chaque véhicule est équipé d’un calculateur embarqué Motorola MW800, d’un GPS
Trimble, d’une unité de communication longue distance GSM/GPRS Motorola G24,
d’un module d’émission réception WIFI 4G Cube et d’un écran Motorola.

148 Le Centre de robotique a vingt ans
LA SALLE DE REALITE VIRTUELLE 3I 2
Le nom (3I 2 ) donné à la salle « 3 I carré », fait référence à l’Immersion et
l’Interaction de l’utilisateur qui peuvent se faire à 3 niveaux : sensori-moteur,
cognitif et fonctionnel.
Un système immersif est une installation permettant de simuler en temps réel un
monde virtuel pour un -ou plusieurs- utilisateurs. On parle de système immersif car
on « immerge » un utilisateur dans un environnement virtuel 3D avec lequel il peut
interagir en temps réel.
Ce type de système se compose de :
• un ou plusieurs écrans de grandes dimensions,
• un système d’affichage permettant une vision stéréoscopique,
• un système de suivi des mouvements de l’utilisateur,
• un ou plusieurs PC pour la génération d’images.

Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 149
Compte tenu de la place limitée dont nous disposions, l’écran de visualisation retenu
a une taille de 3.10m de large pour 1.80m de hauteur, ce qui permet quand même de
représenter des voitures à l’échelle 1.
La projection des images stéréoscopiques est faite par l’arrière de l’écran et exploite
une technologie active. Le projecteur, dont la fréquence de balayage verticale est de
120 Hz, envoie alternativement l’image gauche puis l’image droite de la scène
virtuelle sur l’écran avec une résolution de 1920*1080 pixels. L’utilisateur est placé
devant l’écran et porte des lunettes à obturation électronique - on parle de
stéréoscopie active - qui travaillent aussi à la fréquence de 120Hz de manière
synchrone avec le projecteur. À tout moment, un verre est opaque alors que l’autre
est transparent. L’utilisateur perçoit alors la scène en relief à la fréquence de 60 HZ.
Les scènes projetées peuvent être des flux vidéo stéréoscopiques pris avec des
caméras spéciales. Le plus souvent il s’agit d’images de synthèse fabriquées avec
des logiciels spécialisés. Dès lors que le logiciel connaît la scène en trois
dimensions, il est possible de créer deux images pour les yeux gauche et droit de
l’observateur afin qu’il perçoive les trois dimensions. Le calcul se fait toutefois pour
un seul point de l’espace d’observation. Dès lors, l’observateur doit rester en ce
point précis pour bien bénéficier des images en relief, sauf si l’on dispose d’un
système de suivi de sa position auquel cas les calculs de disparités pourront être faits
en boucles de façon à ce que l’utilisateur puisse se déplacer dans la salle tout en
restant toujours immergé en 3D.
Le mouvement de la tête de l’utilisateur est la partie de son corps la plus importante
à suivre afin de conserver une perception 3D de la scène virtuelle. Toutefois, il faut
aussi connaître la configuration d’au moins une main de l’utilisateur pour lui

150 Le Centre de robotique a vingt ans
permettre d’interagir avec la scène (préhension et manipulation d’objets,
déplacement dans la scène, etc.).
Nous avons retenu le système ARTTrack2, qui offre une bonne qualité de suivi de
mouvement en termes de précision, de temps de latence, de fiabilité et de fréquence
de suivi. Ce système a également été choisi car il est utilisé par nos partenaires
industriels, dans un objectif de compatibilité des travaux.
Le dispositif est basé sur deux caméras infrarouges qui localisent par triangulation la
position de marqueurs (ensembles de billes réfléchissantes) placés sur l’élément à
suivre (lunettes, objet, mains).
Caméra de suivi ART
Objets à suivre dotés de réflecteurs
Un système permettant un rendu sonore spatialisé a été installé pour augmenter le
réalisme des applications qui font intervenir le son (simulation de conduite,
simulation des sons du véhicule etc.).
Notre activité de recherche en réalité virtuelle a pour vocation d’étudier de nouveaux
problèmes, induits par l’immersion et l’interaction d’une personne dans un
environnement virtuel :
• comportement de l’homme dans ce type d’environnement ;
• configurations d’immersions et d'interaction mono ou multi-utilisateurs, multisensorielles
et multi-modales ;
• création informatique de cet environnement virtuel.
Ces travaux concernent donc des domaines aussi variés que les sciences humaines
(l'ergonomie, la psychologie, la physiologie, la cognition, etc.), les sciences de
l’ingénieur (la modélisation temps réel, l’infographie, l'haptique, les techniques
d’interaction, l’acoustique, les systèmes distribués et collaboratifs, etc.).
Nous avons conduit des études dans divers domaines applicatifs (télé robotique,
aéroports, santé.)
En ce qui concerne le domaine des Systèmes de Transport Intelligents, citons :

Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 151
• simulation dynamique de véhicules sur route ;
• expérimentation et visualisation des algorithmes d’assistance à la conduite ;
• scénarii sur les systèmes de transport intelligents ;
• démonstration de simulation d’éclairage de phares ;
• visualisation de la reconstruction 3D de scènes urbaines et de circuits routiers ;
• développement de main à trois doigts à retour haptique pour la conception des
boutons de tableau de bord avec simulation de la sensation de toucher.
• etc.
Interaction avec l’image tridimensionnelle d’un véhicule
LES MOYENS DE PROTOTYPAGE RAPIDE
La recherche appliquée aux systèmes de transports intelligents utilise des flux
d’informations issus de capteurs particuliers (scanner, caméra, centrale inertielle,
inclinomètre, etc.). La mise en œuvre de ces composants exige des procédures
d’installation, à la fois mécanique et électrique, précises et fiables.
Pour chaque capteur, il convient de bien spécifier son intégration dans le véhicule ;
parfois, le même type de capteur est installé en plusieurs exemplaires (caméra,
odomètre, etc.) ou bien, l’éventail des recherches le justifiant, la position de l’un
d’eux doit pouvoir être modifiable (scanner, caméra, etc.).
Mais dans tous les cas un positionnement précis et connu est requis. Afin de
maîtriser les travaux d’intégration de tous ces matériels, nous utilisons des outils

152 Le Centre de robotique a vingt ans
logiciels de conception mécanique (modélisation 3D), électronique (conception et
simulation) et électrique (câblage).
Les logiciels de conception électronique permettent, par exemple, de réaliser, sur
mesure, les circuits d’interface entre capteur et ordinateur. Les sources d’énergie de
tous ces équipements font aussi l’objet de réalisations électroniques spécifiques ;
dans le cadre du projet REACT, il a été développé un superviseur de batterie dont la
finalité est de garantir le fonctionnement continu des moyens d’acquisition des
données et éventuellement de produire des alarmes spécifiques. Ce genre de
réalisation s’effectue, en très grande partie, avec nos moyens propres et la mise au
point est conduite au sein de notre laboratoire d’électronique.
Les outils de conception mécanique 3D permettent une modélisation du véhicule et
des matériels afin de mieux maîtriser le processus d’intégration en respectant les
contraintes dimensionnelles et de positionnement.
Modèle 3D d'un Scanner Sick
Embase d'un scanner orientable
selon trois degrés de liberté
Mais ces outils sont aussi utilisés pour concevoir des pièces ou de petits sousensembles
nécessaires à la mise en œuvre mécanique de capteurs. Nos moyens
propres nous permettent de réaliser ces pièces grâce à notre atelier de mécanique
(tour, fraiseuse, etc.) et aussi grâce à la machine de prototypage rapide.
La machine de prototypage rapide, est intimement liée aux outils de conception
mécanique 3D tels CATIA ou SpaceClaim. À l’écran, dans un espace virtuel 3D, on
conçoit chaque pièce avec ses contraintes dimensionnelles, puis on réalise
l’assemblage des pièces concourant à une fonction mécanique précise. De plus en
plus souvent, la fonction à réaliser requiert une électronique, qu’il s’agit alors
d’intégrer intimement à la mécanique, le tout étant « un équipement mécatronique ».
Nos outils nous permettent non seulement de concevoir mais aussi de valider les
concepts et le fonctionnement de ces sous-ensembles. La machine de prototypage
rapide permet de produire une version physique de ce genre de dispositif, soit pour
en affiner la mise au point (interaction avec le reste de l’équipement), soit pour en

Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 153
produire la version définitive. Le prototypage rapide est abondamment utilisé pour la
réalisation des nombreuses pièces de nos robots qui sont conçus et réalisés de
manière spécifique. Avec cette machine, il « suffit » de cliquer sur « imprimer »
dans le logiciel de CAO 3D pour obtenir (au bout de quelques heures) une pièce en
plastique (projection d’un modèle virtuel dans la réalité physique). Cette machine, et
plus généralement tous ces outils, nous assurent tout d’abord une autonomie de
moyens mais aussi et surtout une grande flexibilité et réactivité qui nous permettent
de nous ajuster rapidement et au mieux aux besoins des doctorants et des chercheurs
du centre de robotique.
LA PLATE-FORME RT MAPS
Cette technologie matérielle et logicielle a été développée au Centre de Robotique à
partir de 1997 et a largement contribué aux réalisations et aux succès du laboratoire.
Elle a été distinguée lors du Concours National de l'Innovation en 2000 et a
remporté le Trophée Leonardo en 2003. Elle est utilisée par tous les doctorants,
chercheurs et ingénieurs du Centre de Robotique. Le logiciel a été industrialisé et
commercialisé par la Société Intempora (www.intempora.com).
RT MAPS, acronyme de Mines Automotive Prototyping System, est à la fois un
atelier logiciel et une méthodologie de travail pour conduire des projets innovants
sur les systèmes embarqués temps réel. Notamment ceux exploitant des capteurs à
haut débit comme des capteurs vidéo mono ou stéréoscopique, des entrées audio,
des radars, des télémètres, des capteurs de localisation (GPS, centrale inertielle,
odomètres etc.) associés à des systèmes d’informations géographiques.
Actuellement, il est utilisé par les chercheurs du Centre de Robotique pour la
conduite de leurs recherches (une quinzaine de doctorants).
Premier système matériel - logiciel RT MAPS réalisé lors du projet européen
CARSENSE en 2000

154 Le Centre de robotique a vingt ans
Dans le domaine industriel, ses principales références sont Renault, PSA, Thalès,
AirBus, VALEO, EADS, Eurocopter, le CEA, INRETS, INRIA, le LAAS,
l’Université d’Orsay, l'INSA de Lyon, l'UTC de Compiègne et, à l’étranger, le
SWRI au Texas, Volkswagen en Allemagne, ICHIKOH Industries au Japon, les
universités de Sabenci en Turquie, de Queensland University en Australie et de Jiao
Tong à Shanghai en Chine.
La société Intempora, qui l’a industrialisé et le commercialise, a conservé le nom
initial mais changé l’acronyme en Real Time Multisensors Advanced Prototyping
System.
Le concept de BDDS (Bases de Données Datées et Synchronisées) et de
ENU (Enregistreur Numérique Universel).
Les systèmes de transports terrestre, aérien, maritime, spatiaux sont tous
potentiellement en voie de devenir des systèmes robotiques mobiles autonomes. Dès
lors, ils disposeront de plus en plus de systèmes de perception multi capteurs à haut
débit et multi actionneurs.
Le passage au tout numérique pose le problème de l’acquisition directe
d’informations numériques à très haut débit avec des périodes variables, ou à
apparition aléatoire, en assurant leur datation et leur synchronisation. Les contraintes
technologiques actuelles se situent au niveau des transferts de données via les bus et
des mémoires de masse.
La technologie RT MAPS tire le meilleur profit des technologies matérielles actuelles
en s’appuyant sur les noyaux de Windows, Linux ou QNX.
Par exemple, sur le véhicule prototype du programme européen CARSENSE, des
BDDS ont été créées, associées à 3 flux vidéo, 2 radars large et courte portée, un
télémètre laser et deux bus CAN.
L’atelier logiciel comprend une interface de développement entièrement graphique.
L’interface du studio de développement.

Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 155
Pour poursuivre la métaphore de l’atelier artisanal, l’interface du studio de
développement se présente sous forme d’une fenêtre divisée en trois zones :
• La zone A représente l’établi proprement dit (work-bench) sur lequel on
placera l’ouvrage à réaliser c'est-à-dire le programme,
• La zone B est un zoom puissant capable de se déplacer dans l’atelier
(workshop) pour étendre la taille de l’établi,
• La zone C est le magasin avec ses étagères (tools-shelves) dans lesquelles les
outils logiciels génériques sont stockés.
Il y en a actuellement plusieurs centaines disponibles. Les outils sont placés sur
l’établi et connectés par des liaisons donnant au développeur un environnement
puissant de programmation graphique qui accroît de manière importante sa
productivité.
L’atelier logiciel RT MAPS est un logiciel «glu» modulaire et ouvert capable de
s’interfacer avec d’autres logiciels. C’est ainsi qu’il communique avec des logiciels
tels que Matlab, Simulink, Excel, ADASE RP… Précisément RT MAPS est bien
pourvu en outils de manipulation et de visualisation de bases de données, ainsi qu’en
perception notamment en traitement d’images. La bibliothèque de contrôle
commande bénéficie des liens avec Scilab et Scicos. Les programmes développés
sous l’environnement RT MAPS peuvent être compilés et exécutés directement sur un
processeur cible embarqué.
Photo Intempora
Dans la figure ci-dessus, l’établi A a été rempli d’un réseaux d’outils logiciels
interconnectés : cela montre l’immersion du logiciel entre les capteurs à gauche
(caméras, télémètre laser, centrale inertielle, GPS etc.) et les outils de visualisation,
de stockage ou directement les actionneurs.
Pour comprendre un peu mieux la structuration en couches de l’atelier logiciel et en
observant la figure suivante, on remonte du système d’exploitation (Windows,
Linux), vers le moteur RT MAPS, la couche des composants standards ou développés
pour l’application et enfin l’interface homme – système, vue par l’utilisateur.

156 Le Centre de robotique a vingt ans
Structure en couches de l’atelier logiciel avec le SDK et le studio (photo
Intempora).
Le logiciel permet évidemment la relecture des bases de données datées et
synchronisées et leur visualisation à l’aide de composants logiciels constituant le
VNU (Visualiseur Numérique Universel).
Exemple de session de rejeu dans laquelle on teste un algorithme de détection des
voies de circulations : relecture de BDDS, traitement en temps réel et affichage
multifenêtrage des résultats.

Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 157
LA PLATE-FORME SIVIC
RT MAPS est une plate-forme logicielle destinée à être utilisée :
• Dans le véhicule pour faire des campagnes d’acquisition de données selon des
scénarios souhaités ou pour tester directement des algorithmes de perception,
de contrôle ou de communication.
• Au bureau pour développer les algorithmes de perception ou d’action et les
tester sur les bases de données acquises.
Toutefois, pour tester un scénario, il faut disposer d’un véhicule instrumenté et d’un
personnel compétent pour effectuer les campagnes d’expérimentation. Dans la
recherche universitaire, peu d’équipes disposent de ces moyens humains et
matériels. Même lorsque l’on dispose de ces moyens, le nombre de conditions
expérimentales à tester peut être très grand. Dès lors, deux solutions se présentent :
• Création de bases de données indexées et partage avec d’autres équipes de
recherche. C’est la solution que nous avons développée dans SAM (pour
Serveur d’Acquisition Map - voir la présentation plus loin).
• Création d’une suite logicielle pour simuler l’infrastructure, les véhicules, les
capteurs, c’est l’approche SIVIC.
Dès 2002, nous avons trouvé Racer (http://www.racer.nl/), un logiciel libre de
simulation de véhicule et l’avons interfacé avec RT MAPS. Racer est un simulateur
dynamique de voiture basé sur les modèles physiques, avec un bon rendu graphique.
Nous avons développé un modèle de caméra virtuelle placée sur le véhicule, et porté
un algorithme de détection de ligne de marquage au sol ainsi qu’un algorithme de
contrôle latéral. L’idée d’une chaîne complète avec un simulateur infrastructure -
véhicule connecté à la plate-forme RT MAPS était née, et méritait d’être exploitée.
Un groupe de travail fut créé pour exploiter ce gisement de productivité. Racer était
développé en Hollande, et fut abandonné au profit d’un logiciel, conçu et développé
par le groupe de travail et principalement par Dominique Gruyer du LIVIC.
Après plusieurs années de développement, le logiciel a atteint un haut niveau de
qualité et a pris le nom de SIVIC, acronyme de « Simulation de Véhicules,
d’Infrastructure et de Capteurs virtuels ». SiVIC TM a été développé au laboratoire
LIVIC (INRETS/LCPC) et a donné lieu en octobre 2008 à la création d’une start-up
CIVITEC pour industrialiser, développer et diffuser le logiciel.
Le logiciel de prototypage SIVIC fournit les fonctionnalités suivantes :
• Simulation de l'environnement routier.
• Simulation des capteurs embarqués.
• Simulation des actionneurs.
• Simulation des dispositifs de communication embarqués et de l’infrastructure.
• Modélisation physico réaliste des mobiles (véhicule, moto, piéton, etc.).

158 Le Centre de robotique a vingt ans
La plate-forme logicielle permet le prototypage et l'évaluation des systèmes d’aide à
la conduite (perception locale, perception étendue, contrôle du véhicule,
communications entre les véhicules et entre le véhicule et l’infrastructure).
SiVIC TM : Plate-forme de Simulation de Véhicules, d’Infrastructure et de Capteurs
virtuels (photo Civitec)
SiVIC a déjà été utilisé avec succès dans de nombreux projets de recherche
français ou européens tels que ARCOS, LOVe, Isi-PADAS, eMotive, Have-It et
SAFESPOT. Les nombreux problèmes résolus témoignent de l’apport du tandem
SiVIC - RT Maps dans les phases amonts du cycle de conception des systèmes
d’aides à la conduite.
En effet, le couplage SiVIC - RT Maps permet de développer complètement et très
efficacement des applications de type SIL (Software In the Loop) comprenant des
prototypes de véhicules virtuels avec leurs capteurs extéroceptifs et proprioceptifs
embarqués. L'information en temps réel, provenant des véhicules et des capteurs,
fournis par SiVIC est transmise à RT Maps. Dans la plate-forme RT Maps, ces
données peuvent être utilisées en entrée des algorithmes de perception et de
contrôle-commande. De la même manière, des consignes peuvent être envoyées
depuis RT Maps vers un véhicule virtuel dans SiVIC TM afin de le contrôler. Cette
chaîne de conception de systèmes coopératifs (perception - traitement -
communication - action) est très efficace puisque les algorithmes développés dans
RT Maps peuvent ensuite être directement transférés en tant que micros-logiciels sur
des dispositifs matériels réels. Pour cela, le modèle de simulation se doit d’être le
plus proche possible des objets réels (véhicule réel, capteur réel).
La plate-forme permet de réaliser des études de sensibilité et d’améliorer la
robustesse des algorithmes de perception et de contrôle-commande. La réalisation
d’essais et l'évaluation dans des conditions extrêmes – des approches innovantes
entrant dans la conception des ADAS - peuvent être explorées sans le recours à la
mise en œuvre de moyens d’essais coûteux et complexes.

Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 159
SiVIC TM constitue aussi un environnement de travail agréable et efficace pour
présenter les objectifs de recherche de façon professionnelle, décrivant clairement à
la fois les méthodes utilisées et les solutions adoptées pour la résolution des
problèmes dans divers domaines.
Démonstration de conduite automatisée par couplage entre SIVIC et RT MAPS sur le
stand de ITS France lors du congrès ITS World à Stockholm en septembre 2009
(photo Intempora).
SAM ET CAORTO
SAM (Serveur d’Acquisition Maps)
La suite logicielle RT MAPS permet d'acquérir, d'enregistrer et de rejouer des bases
de données multi capteurs. Ces bases de données contiennent le plus souvent des
séquences d'images, des fichiers son, des fichiers contenant des données issues de
capteurs divers choisis par l'utilisateur et en fonction de l'application. Les séquences
acquises pour la recherche sont essentiellement formées de données issues de
capteurs couramment utilisés dans l'automobile, soit pour la détection de
l'environnement soit pour relever les paramètres d'état du véhicule porteur. Il s’agit
de caméras, télémètres laser, radars, ultrasons, GPS, gyromètres, bus CAN, centrales
inertielles, etc.
Cela explique que les bases de données présentent des contenus de tailles différentes
et de « syntaxes » différentes et variées. Stocker et archiver tous ces enregistrements
nécessite un espace disque important, mais aussi un effort d'indexation et de
référencement efficace et dédié.
Les utilisateurs de RT MAPS, au sein du laboratoire, se contentent généralement de
sauvegarder leurs séquences personnelles (i.e. celles qu’ils ont acquises eux-mêmes

160 Le Centre de robotique a vingt ans
pour leurs travaux de recherche) sur leurs propres ordinateurs. Ainsi, quand un autre
chercheur a besoin d’une séquence particulière, il est amené à demander à chacun si
il n’a pas ce type de séquence, ou alors à refaire une campagne expérimentale pour
disposer de l’enregistrement souhaité, ce qui peut être, dans les deux cas, long et
fastidieux.
Le Serveur d’Acquisition RT MAPS (SAM) a été créé afin de répondre à ces besoins.
Telle une bibliothèque ou plutôt une médiathèque, le serveur SAM présente un
espace énorme dans lequel sont archivées et stockées des centaines de bases de
données RT MAPS. Celles-ci sont classées selon l'auteur de l'acquisition, la date, le
contenu (c'est-à-dire les capteurs qui nourrissent chaque base), mais aussi le thème
(c'est-à-dire le type d'environnement acquis, la durée de l’enregistrement, les
conditions météorologiques etc.). Comme pour tout serveur d’archivage,
l’utilisateur, après enregistrement, peut y rechercher des séquences selon divers
critères et en ajouter de nouvelles, l’accès y étant facilité via l’utilisation d’un site
intranet dédié et développé spécifiquement.
CAORTO : l’Outil cartographique du CAOR
Un capteur cartographique (i.e. une base de données cartographique couplée à un
système de localisation GPS) peut fournir à un système d’aide à la conduite
automobile un grand nombre d’informations statiques relatives à la route, à
l’environnement et à l’infrastructure proche ou « à venir ». On utilise l’expression
« horizon électronique » pour qualifier les données relatives aux informations à
venir.
Malheureusement, les grands fournisseurs internationaux de données
cartographiques Nokia (anciennement Navteq) et TomTom (anciennement
TeleAtlas) ne proposent pas leurs données aux laboratoires de recherche sous forme
de package (API + base de données) simple d’utilisation, évolutif (en termes de
fonctionnalités dont on aimerait disposer) et peu onéreux.
Le projet OpenStreetMap créé en 2004 par Steve Coast permet de contourner ces
difficultés en offrant un wiki de la cartographie où tout le monde peut ajouter des
informations géo-localisées (des routes, des zones etc.) dans une base de données
communautaire. http://www.openstreetmap.org/
Depuis 2004, OpenStreetMap est en constante évolution et s’est enrichi de
nombreuses données. L’intérêt de ce projet en Europe n’est plus à démontrer et c’est
ainsi que, par exemple, la société néerlandaise Automotive Navigation Data, qui est
un fournisseur local de cartographie aux Pays-Bas, a gracieusement fourni sa
cartographie des Pays-Bas. La qualité des données issues d’OpenStreetMap par
rapport à celles de Navteq ou de TeleAtlas est relativement équivalente. En effet,
leur façon de collecter les données est relativement équivalente (tous géo-localisent
les routes du monde entier en les parcourant munis d’un récepteur GPS et en
reportant ces informations dans leur base). A ce jour, OpenStreetMap couvre les
grandes villes d’Europe et d’Amérique du nord ainsi que le réseau routier constitué
des autoroutes reliant ces villes.

Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR 161
L’idée même de créer au sein du laboratoire son propre capteur cartographique basé
sur ces données en libre accès est donc tout à fait pertinente. En effet, outre le fait de
s’affranchir des problèmes d’acquisition des données brutes de Navteq ou TeleAtlas,
ou de l’utilisation parfois délicate de leurs API d’utilisation, l’avantage majeur d’un
tel développement est de pouvoir définir son propre format de stockage des données
géographiques avec sa propre API d’utilisation et donc de pouvoir créer les
fonctionnalités d’accès aux données à la demande. Enfin, créer son propre capteur
cartographique permettrait une intégration complètement transparente dans divers
logiciel, et notamment au sein de RT MAPS (notre logiciel de prototypage). C’est
ainsi qu’est né le projet de CAORTO : la cartographie du CAOR.
La CAORTO, basée sur les données en libre accès d’OpenStreetMap, est donc à la
fois un ensemble de données cartographiques structurées, et un ensemble de
fonctionnalités permettant d’effectuer des requêtes et de retrouver des informations
de façon très rapide. Complètement intégrée au logiciel RT MAPS, elle a déjà servi
dans de nombreux projets et travaux de thèses, en aidant à résoudre divers
problèmes d’aide à la conduite automobile et de sécurité (notamment des problèmes
de reconnaissance des limitations de vitesse, de stockage de nouvelles données telles
que l’adhérence des routes etc.). Enfin, le fait même d’avoir accès à tous les niveaux
de la CAORTO (stockage des données, développement des fonctionnalités d’accès
et utilisation) nous permet d’envisager des projets répondant à des demandes plus
exigeantes.
Par exemple, l’outil CAORTO va servir dans le projet PUMAS pour définir les
PUMAS points, les PUMAS boîtes aux lettres.
Centre de Rouen sous OpenStreetMap

CHAPITRE 2
PRESENTATION DE QUELQUES RESULTATS PASSES
LA SIGNALETIQUE EMBARQUEE
La signalisation routière comprend la signalisation horizontale et la signalisation
verticale.
La signalisation horizontale correspond à l’ensemble des marquages au sol comme
les lignes continues ou discontinues, les passages piétonniers, les flèches de
rabattement, etc.
La signalisation verticale correspond à l’ensemble des panneaux de signalisation
placés sur le côté de la route comme les limitations de vitesse, les panneaux stop, les
annonces de virages, de croisement, etc. Il en existe un très grand nombre.
Actuellement, c’est chaque conducteur qui perçoit visuellement la signalisation
routière et l’utilise pour adapter sa conduite. De nombreux accidents sont liés au
non-respect de la signalisation routière. Ils sont le résultat d’erreurs humaines
(fatigue, inattention du conducteur, panneau masqué par la végétation ou la
publicité, mauvaise interprétation, etc.).
Nous nous sommes posé la question suivante : la technique permet-elle aujourd’hui
à un véhicule de lire directement la signalisation ? Si oui, nous proposons de
nommer « Signalétique embarquée » le système qui permet de percevoir la
signalisation routière et de la présenter visuellement sur le tableau de bord de la
voiture.
Nous pouvons imaginer deux approches techniques pour résoudre ce problème.
La première consiste à établir une communication de l’infrastructure vers le
véhicule. Les panneaux de signalisation deviennent des émetteurs actifs codés et
informent le véhicule de leur présence. Cette solution est concevable techniquement
mais peu réaliste du point de vue économique car elle suppose l’équipement de toute
l’infrastructure routière soit plusieurs millions de panneaux sur le réseau français
ainsi que l’équipement des véhicules.
La seconde solution consiste à exploiter les potentialités du système de localisation
GPS ou bientôt Galileo et de la cartographie numérique (SIG pour Systèmes
d’Informations Géographiques). Cette approche n’a pas été exploitée à ce jour et
nous avons voulu l’explorer.
Nous allons présenter deux générations de signalétique embarquée de complexité
croissante que nous appellerons respectivement, signalétique embarquée statique et
signalétique embarquée dynamique ou contextuelle.
La signalétique embarquée statique
La France possède un réseau routier d’environ un million de kilomètres. Imaginons
que tous les deux cents mètres, on mette un point de marquage sur les routes avec

164 Le Centre de robotique a vingt ans
pour attributs sa longitude, sa latitude et son altitude codées sur seize bits : cela fait
pour chaque point, six octets, donc trente octets par kilomètre soit un total de trente
méga octets pour stocker toute la carte routière de France. Ceci est très peu
puisqu'un CD ROM peut contenir aujourd’hui environ 640 Mo. Il est donc possible
d'y ajouter de très nombreuses informations et en particulier toute la signalisation
routière. De nombreux kilomètres peuvent être parcourus en rase campagne sans
trouver de panneau de signalisation alors qu’en milieu urbain, on peut en trouver
plusieurs sur un kilomètre. On peut estimer sans trop de risques que le stockage sur
un support CD ROM de toute la signalisation routière française ne prendra pas plus
de trente autres Mo. Naturellement, la production d’une telle base de données et son
actualisation demande un travail considérable de collecte et de vérification des
informations. Mais les données existent déjà au sein des services publics en charge
de la gestion du réseau routier. Au niveau d’une démonstration de faisabilité, nous
avons choisi un circuit en environnement urbain que nous avons parcouru dans un
premier temps en relevant les coordonnées des panneaux de signalisation. Ces
coordonnées ont été mémorisées sur disque dur et lors des passages ultérieurs du
véhicule dans un voisinage des points enregistrés, les icônes des panneaux
correspondants étaient affichés sur le tableau de bord de la voiture.
Annonce d’un passage piétonnier sur le tableau de bord numérique du véhicule
LARA de l’Ecole des Mines de Paris lors de la première démonstration de
signalétique embarquée en 2001.
La faisabilité de la signalétique embarquée statique est donc démontrée mais
comment apprécier sa pertinence ? Observons tout d’abord, que depuis nos premiers
travaux, de nombreux acteurs, constructeurs automobiles, éditeurs de systèmes
d’informations géographiques, gestionnaires de routes etc. se sont intéressés à ce
concept. Nous pensons qu’à la suite du déploiement rapide des systèmes de
navigation dans les véhicules commercialisés aujourd’hui, la nouvelle génération de
systèmes de navigation routière proposera la signalétique embarquée statique.

Présentation de quelques résultats passés 165
Le nouveau système d’assistance à la conduite présente à la fois des avantages et des
inconvénients.
Parmi les principaux avantages, il y a la possibilité de passer d’une signalétique
purement événementielle à une signalétique rémanente. Par exemple, le panneau qui
indique l’entrée dans une agglomération et la limitation de vitesse à 50 Km/h n’est
perçu qu’une seule fois alors que l’information qu’il délivre reste valable jusqu’à ce
que l’on rencontre le panneau annonçant la sortie d’agglomération annulant le
premier. Avec la signalétique embarquée, ce n’est pas un événement que l’on
signale mais l’existence d’un état ayant une certaine durée. Un autre atout
considérable est la possibilité offerte par la technologie de se substituer
partiellement ou totalement à un conducteur défaillant. Le système d’assistance
active pourra par exemple freiner à l’approche d’un stop que le conducteur n’aurait
pas respecté, ou limiter la vitesse du véhicule d’autorité dans une zone urbaine.
Deux objections au moins sont faites à ce système, la première concerne la mise à
jour des bases de données. Il est clair que si la signalétique à bord se met en place
comme nous le pensons, la double signalisation sur la route et à bord du véhicule
coexistera pendant de nombreuses années. Les deux signalisations doivent donc être
cohérentes. S’il est vrai que la signalétique électronique peut présenter des
omissions, cela est aussi arrivé pour la signalétique physique. Le conducteur doit
rester vigilant et responsable dans toutes les situations. Sur le long terme au
contraire, la flexibilité de la signalétique embarquée et son actualisation aisée
deviendront un atout. Les bases de données seront modifiées et adaptées facilement
par les autorités gestionnaires du réseau en fonction des travaux d’entretien, de la
météo, d’événements fortuits (manifestation sportive, grève, etc.). L’usager pourra
télécharger les bases de données actualisées via la nouvelle génération de
communication UMTS ou par communication sans fil avec l’infrastructure. On peut,
en se projetant dans trente ou quarante ans, imaginer que la signalisation routière
matérielle aura disparu et qu’une signalétique purement immatérielle et aisément
modifiable en fonction des lieux, des jours, des heures, de la météo sera déployée
pour contribuer à une gestion plus intelligente et flexible des transports.
La seconde objection faite est la surcharge mentale du conducteur qu’implique la
lecture de la signalétique à bord. Sous réserve d’études ergonomiques, la fusion de
la signalétique embarquée sur l’écran du système de navigation ou mieux encore sur
un écran tête haute devrait en rendre la lecture aisée.
La signalétique embarquée contextuelle ou dynamique
Pour expliquer cette nouvelle génération de signalétique à bord, nous allons établir
une analogie avec les systèmes de navigation pour lesquels on peut aussi identifier
deux niveaux : le navigateur statique et le navigateur dynamique.
Comment fonctionne un navigateur statique ? Nous avons déjà expliqué
succinctement comment était organisé un SIG (système d’informatique
géographique) de type carte routière. La représentation du réseau routier est faite par
un graphe et les deux points de départ et d’arrivée d’un trajet sont des nœuds du
graphe. Tout parcours à planifier revient à effectuer un cheminement dans un graphe
selon certains critères, par exemple imposer certains points de passage, choisir

166 Le Centre de robotique a vingt ans
d’utiliser les autoroutes ou encore minimiser la distance parcourue ou la durée du
trajet. Les algorithmes qui trouvent les chemins sont appelés des routeurs. On peut
en disposer pour planifier un voyage et ils délivrent une feuille de route avec calcul
des temps de passage et des coûts. Pour obtenir un navigateur statique, il faut ajouter
un système de localisation. Le seul disponible aujourd’hui est le GPS (Global
Positionning System) qui délivre via une antenne et un bloc calculateur les
coordonnées longitude, latitude et altitude du point où il se trouve sous réserve de
recevoir au moins quatre signaux en provenance de quatre des 24 satellites en orbite.
Dès lors, une procédure de mise en correspondance de la position délivrée par le
GPS avec la base de données cartographique (procédure appelée « map matching »)
permet de localiser en temps réel le véhicule sur le réseau routier. Les positions
successives du véhicule qui se déplace permettent de connaître le sens du
déplacement sur la route et la vitesse (connue par ailleurs par le tachymètre
traditionnel). Il est possible dès lors d’effectuer un guidage visuel ou sonore du
véhicule sur la trajectoire précalculée par le routeur. Cette technologie qui
commence seulement à être commercialisée en France, alors qu’elle est largement
diffusée au Japon ou aux USA, correspond à ce que nous appelons un navigateur
statique. Le qualificatif statique s’explique par le fait que le système ne prend en
compte que la géométrie routière et les déplacements du véhicule sans tenir compte
du trafic.
Il est donc concevable que l’algorithme de routage propose un trajet intéressant du
point de vue géométrique parce qu’il est court alors qu’il s’agit d’une proposition
très mauvaise, car l’usager va se trouver pendant un long moment dans un
embouteillage. Dès lors, nous appellerons navigateur dynamique ou contextuel un
système qui prend en compte le trafic et en particulier les segments de routes
congestionnés. La prise en compte du trafic consiste simplement au niveau du
routeur à mettre une pénalité forte sur les segments de routes congestionnés, ce qui
amène le logiciel à rechercher des itinéraires de contournement. La véritable
difficulté est de détecter la congestion et de diffuser en temps réel l’information pour
que les véhicules équipés puissent effectuer un re-routage dynamique vers leurs
destinations.
C’est donc en nous appuyant sur cette analogie que nous appelons signalétique
embarquée dynamique la seconde génération de signalisation à bord que nous avons
développée et qui prend en compte le contexte dans lequel se trouve le véhicule.
Dans la présentation de la signalétique embarquée statique, le système d’assistance à
la conduite (ou co-pilote électronique) ne dispose que de l’information
cartographique qui permet déjà d’afficher la signalisation routière directement sur le
tableau de bord. Mais il peut encore faire plus, si on va rechercher dans la base de
données les informations pertinentes en aval du point courant où se trouve le
véhicule. On appelle « horizon électronique » cette possibilité d’aller faire des
requêtes en aval dans la cartographie numérique, pour annoncer au conducteur un
virage en épingle à cheveux non visible sur la droite ou encore l’approche d’un
carrefour dangereux. L’appellation co-pilote électronique se justifie dès lors de
mieux en mieux.

Présentation de quelques résultats passés 167
Nous allons franchir encore un pas supplémentaire en ajoutant au GPS et à la
cartographie des informations provenant d’autres capteurs.
Ainsi, le système de signalétique embarquée tient compte maintenant du contexte de
conduite dans lequel se trouve le véhicule et nous pouvons utiliser le qualificatif de
signalétique embarquée dynamique.
Nous présentons une première version simple qui n'utilise comme capteur qu'une
caméra embarquée et pas de GPS pour la localisation. La caméra détecte les actions
de freinage et les clignotants du véhicule précédent et en fait une recopie sur le
tableau de bord.
Nous allons présenter des scénarii plus complexes sur lesquels nous avons validé ce
nouveau concept. Le premier concerne l’approche d’une intersection avec une route
secondaire qui présente un panneau stop.
Annonce d’une intersection avec panneau stop grâce à la technique de l’horizon
électronique et surveillance par vision du véhicule à l’arrêt.

168 Le Centre de robotique a vingt ans
Le GPS et la cartographie permettent d’annoncer l’intersection et le panneau stop
qui se trouvent à 55 mètres sur l’image. Mais cette information peut être exploitée
pour accroître notre sécurité en activant le système de vision embarqué qui,
connaissant la position approximative du stop dans l’image, va effectuer une
recherche de véhicule qui serait sur la route secondaire en position de franchir le
stop. Ce véhicule est détecté et la signalétique embarquée passe à l’orange pendant
que l’algorithme de vision effectue un tracking de surveillance du véhicule dans le
voisinage du stop.
Annonce d’une intersection avec panneau stop grâce à la technique de l’horizon
électronique et surveillance par vision du véhicule à l’arrêt.
Alors que notre véhicule ne se trouve plus qu’à 24 mètres de l’intersection, le
véhicule arrêté au stop s’est avancé sur la chaussée au-delà du marquage. Ce
mouvement a été détecté par le système de vision et la signalisation à bord du
véhicule est passée au rouge. Cette fusion entre les informations délivrées par le
GPS, la cartographie et la vision artificielle permet donc de faire un pas
supplémentaire dans l’assistance sécuritaire à la conduite.
Nous allons présenter un autre scénario un peu plus compliqué et qui met en œuvre
des informations supplémentaires, en particulier un radar pour détecter les véhicules
et le bus CAN qui délivre l’information de vitesse.
Les trois images suivantes appartiennent à une même séquence vidéo du scénario et
correspondent à des temps successifs. Notre véhicule s’apprête à rattraper un
véhicule plus lent. Le véhicule rattrapé est détecté ici par le radar à l’avant de notre
véhicule, mais il pourrait l'être aussi par la caméra embarquée à l’avant du véhicule.
En interrogeant l’horizon électronique, le GPS et la cartographie permettent de
connaître l’existence d’une intersection non visible de notre véhicule et située en
aval à 170 mètres environ.

Présentation de quelques résultats passés 169
L’éventualité que le véhicule précédent tourne à la prochaine intersection est une
hypothèse qui est prise en compte par le système qui activera des algorithmes de
vision spécialisés dans la détection des feux clignotants et des feux stop.
Dans un premier temps, le clignotant droit est détecté sur la seconde image. Les feux
stop qui s’allument au moment du freinage du véhicule précédent sont détectés à
leur tour. La vitesse de notre véhicule lue sur le bus CAN est affichée. La distance
de sécurité déterminée par le radar est respectée et le signal vert est activé sur le
tableau de bord de notre voiture.

170 Le Centre de robotique a vingt ans
La dernière image correspond au rejeu du même scénario, mais nous avons simulé
cette fois-ci une vitesse trop élevée de notre véhicule (91 Km/h) et une distance de
sécurité trop faible. Le système de signalétique embarquée active alors un signal
rouge sur le tableau de bord du véhicule.

Présentation de quelques résultats passés 171
CONTROLE LATERAL
À l’occasion du Congrès IEE Intelligent Vehicles 2002 qui se tenait en France à
Versailles, le Centre de Robotique de l'Ecole des Mines a présenté sur le circuit de
Satory plusieurs démonstrations sur les travaux conduits par les chercheurs et
doctorants du Centre, en particulier la signalétique embarquée, la détection
d'obstacles par fusion de données, la communication véhicule-infrastructure, et la
conduite automatique par asservissement visuel.
Cette dernière démonstration a été l'attraction appréciée des congressistes
(industriels et chercheurs) puisque nous n'avons pu satisfaire la centaine de
demandeurs qui souhaitaient faire le tour du circuit dans notre "cybercar". Notre
véhicule que nous avons appelé " Lara " (pour LA Route Automatisée), roulait à
plus de 100km/heure dans les lignes droites et prenait des virages serrés à 40-
50 Km/heure. La démonstration a été filmée tant par France2 que TF1. Elle est
passée au journal de 20H du jeudi 20 juin pour France 2 et au 20H du vendredi 21
juin pour TF1.
La figure ci-dessus détaille les principaux équipements matériels (caméra,
processeur de traitement d'image, carte d'asservissement de l'angle du volant, bouton
d'arrêt d’urgence) et le diagramme sous RT MAPS représentant l'algorithme utilisé.
Extrait de l’article signé de Richard Bishop, Responsable au DOT (Department of
Transport) du programme américain PATH dans la revue IV suite au Congrès
IV2002.
“La prestigieuse Ecole des Mines de Paris est une école d’élite qui existe depuis
l’époque où l’ingénierie était principalement centrée sur les travaux du génie
minier. Le Centre de Robotique de l’Ecole des Mines a été un pionnier dans la
recherche sur les véhicules intelligents. La voiture de l’Ecole des Mines est
équipée d’une caméra noir et blanc, d’un radar et d’actionneurs pour la direction,

172 Le Centre de robotique a vingt ans
les freins et l’accélérateur. Les données des capteurs sont fusionnées pour
implémenter une détection de la voie de roulement, le contrôle latéral, la
visualisation des panneaux de signalisation et la détection des véhicules
précédents. Pour ce qui est de la conduite automatique, la voiture a
particulièrement bien négocié les virages serrés du circuit d’essais et le système a
également été capable de gérer un changement de file (à vitesse réduite toutefois).
De plus, le véhicule de l’École des Mines procure au conducteur une visibilité
complète, grâce aux rétroviseurs latéraux et arrière qui ont été supprimés et
remplacés par des caméras, dont les images vidéo incrustées dans le tableau de
bord éliminent les angles morts ».
UN REGULATEUR DE VITESSE INTELLIGENT
Les régulateurs de vitesse sont largement répandus et ce depuis longtemps aux USA.
Ils commencent à être diffusés en Europe. Ces systèmes permettent de maintenir
constante la vitesse du véhicule, par exemple à 130 Km/h sur autoroute, allégeant
ainsi la surveillance du conducteur et libérant ses pieds des pédales de frein et
d'accélération. Cependant, ces régulateurs de vitesse sont aveugles, et dans
l'hypothèse où le véhicule en rattrape un plus lent, c'est au conducteur de freiner
pour maintenir la distance de sécurité et éviter le choc arrière.
Certains constructeurs automobiles proposent déjà sur les véhicules haut de gamme
des régulateurs de vitesse adaptatifs (ACC pour Adaptative Cruise Control en
anglais) qui utilisent un radar pour détecter le véhicule précédent et maintenir
automatiquement la distance de sécurité. Ces dispositifs, dont l'usage est limité à la
conduite sur autoroute, présentent encore quelques restrictions résultant de l'angle
limité de détection du radar qui peut, dans un virage, prendre pour cible un véhicule
se trouvant sur une autre voie et freiner brusquement.
Le système Fade, développé en partenariat avec Renault, vise à pallier les
insuffisances actuelles. Fade, acronyme de Fonction d’Analyse et de Détection de
l’Environnement, est un logiciel qui s’appuie sur un moteur d’inférence de réseaux
bayesiens pour détecter les obstacles. Il apporte des progrès significatifs par rapport
aux régulateurs de vitesse adaptatifs que les grands constructeurs automobiles
commencent à commercialiser. Il offre un champ de détection plus large, une
meilleure précision latérale que le radar et détecte correctement les véhicules sur les
voies latérales.

Présentation de quelques résultats passés 173
À gauche, les cibles détectées par le radar. À droite, les cibles détectées par Fade.
Le champ de détection du capteur est largement augmenté.
Le radar détecte correctement les véhicules arrivant sur les voies latérales (image
de droite). Le radar en est incapable (image de gauche).
L'algorithme FADE effectue une fusion de résultats entre plusieurs algorithmes qui
travaillent en temps réel et en parallèle. Ce sont d'un côté quatre capteurs de vision:
• Un détecteur de symétrie (une voiture vue de l’arrière présente en effet un plan
de symétrie).
• Un détecteur d’ombre (de jour, on trouve toujours une ombre projetée au sol
entre les roues arrière d’une voiture que l’on suit),
• Un détecteur de lignes verticales et horizontales qui marquent les côtés, le toit
et la lunette arrière du véhicule,
• Un détecteur de feux arrière rouges.

174 Le Centre de robotique a vingt ans
Le détecteur de symétrie est présenté ci-dessous :
LA BOITE NOIRE
La « boîte noire » (ou enregistreur de vol) est associée à l’aéronautique : elle
enregistre pendant un vol un très grand nombre de paramètres techniques, y compris
les conversations dans le « cockpit », permettant ainsi a posteriori de trouver les
causes d’un possible accident.
Dans le domaine automobile, on utilise aussi le terme de boîte noire ou
d’enregistreur de données d’accidents. Plusieurs fabricants ont déjà développé de
tels systèmes électroniques enregistrant en permanence les principaux paramètres
d’un véhicule qui sont théoriquement sous contrôle du conducteur : vitesse,
accélération, décélération, direction, freinage, clignotants ou éclairage.
En cas d’accident, le système a mémorisé les 30 dernières secondes et poursuit
l’enregistrement et la mémorisation des données pendant les 15 secondes suivantes.
Ce sont alors quelque 45 secondes conservées dans la mémoire protégée de la boîte
noire qui peuvent être analysées pour comprendre et expliquer ce qui s’est passé au
moment de l’accident.
C’est cette fonction qui intéresse les pouvoirs publics car elle devrait permettre aux
forces de l’ordre d’élucider plus facilement les causes des accidents mortels.
Pour recueillir et conserver les données, la boîte noire est munie de capteurs internes
(accéléromètres, compas) dont les indications sont complétées par les informations
propres du véhicule (vitesse, freinage, clignotants, éclairage etc .). La mémorisation
des données est effectuée sur des cartes mémoires MMC qui les protégent contre
toute manipulation. Elles peuvent être transférées vers un PC via une liaison RS-

Présentation de quelques résultats passés 175
232, USB ou IEEE1394 pour être analysées. Une pile interne permet de les
conserver en mémoire pendant plusieurs années et la confidentialité est assurée par
le scellement de la boîte.
Du point de vue de la société, il est important de pouvoir a posteriori élucider les
accidents mortels et la boîte noire peut y contribuer comme dans le domaine aérien.
Toutefois, on peut facilement imaginer une utilisation détournée qui consisterait à se
servir des données pour contrôler le comportement des conducteurs. La vitesse et le
temps de conduite seraient très facilement vérifiables.
Les pouvoirs publics reprendraient l’exemple des routiers qui doivent subir le
contrôle permanent de leur tachymètre. Après l’équipement du réseau routier en
radars automatiques, ce pas supplémentaire aurait des implications sociétales et
politiques fortes.
On observera toutefois - et c’est surprenant - que les boîtes noires, même dans
l’aéronautique, ne comportent pas d’enregistrement vidéo, ce qui constituerait
pourtant une fonction très riche permettant de comprendre le déroulement d’un
accident.
Notre contribution est précisément d’apporter cette fonction supplémentaire en
proposant une boîte noire enregistrant, outre les paramètres intrinsèques du véhicule
(vitesse, actions sur les freins, clignotants, angle volant etc.), les coordonnées GPS
permettant la localisation, un canal audio, et un ou plusieurs canaux vidéo ….
La technologie RT MAPS qui permet la création de bases de données datées et
synchronisées convient pour réaliser une boîte noire de nouvelle génération, ;
Toutefois, il faut l’adapter à ce fonctionnement inhabituel. En mode de
fonctionnement normal, c’est l’opérateur qui sélectionne les données à enregistrer et
qui décide du début et de la fin de l’enregistrement. Dans le cas de la boîte noire, on
ne cherche pas à enregistrer et à mémoriser les données sur tout le parcours, mais on
doit être en mesure à tout moment de pouvoir reproduire les 30 dernières secondes.
Pour cela, on crée trois fichiers de 10 secondes (ou plus généralement N secondes)
qui constituent des registres tournants et qui fonctionnent en mode FIFO (First In,
First Out). Chaque nouveau fichier qui se ferme chasse le plus ancien et prend la
troisième position. Ceci représente le fonctionnement normal, que le véhicule roule
ou soit arrêté. Par contre, si un accident survient, il faut clore le fichier en cours
d’enregistrement et en ouvrir un nouveau qui enregistrera pendant P secondes la
période post-accident. L’événement qui, automatiquement, activera la session de
clôture de la boîte noire sera par exemple le signal des accéléromètres de
déclenchement de l’air bag.
La fonctionnalité boîte noire a été implémentée par la Société INTEMPORA et est
illustrée dans un accident simulé sur les pistes de Satory, avec du matériel mis à
disposition par le LIVIC (Laboratoire sur les Interactions Véhicules Infrastructures
Conducteur).

176 Le Centre de robotique a vingt ans
Boîte noire avec restitution des 30 dernières secondes.
LE DETECTEUR DE PIETONS
D’une manière générale, les outils techniques d’analyse et de compréhension de
l’environnement de conduite diffusent lentement dans les systèmes de transports
intelligents. Toutefois, des efforts importants sont faits pour la détection et la
localisation des véhicules, pour permettre des applications ciblées comme le
régulateur de vitesse adaptatif ou encore le stop and go.
La détection et la localisation des usagers vulnérables et plus particulièrement des
piétons et des cyclistes présente une spécificité et un intérêt pour accroître la
sécurité.
Au même titre qu’un véhicule, le piéton constitue dans un environnement de
conduite une cible qu’il faut détecter, reconnaître en tant que piéton, localiser et
éventuellement suivre dans son déplacement.
Les solutions industrialisées et commercialisées actuellement pour détecter les
véhicules utilisent le radar qui permet à la fois de détecter la position et la vitesse
des véhicules. On trouve cette technologie dans les régulateurs de vitesse à contrôle
de distance. Bien que la vision soit moins onéreuse que le radar et possède un champ
d’analyse plus grand, elle n’est pas proposée par les constructeurs pour ces
applications. Les raisons en sont que la vision monoculaire permet la détection
angulaire de l’obstacle, mais que la détermination de la distance à l’obstacle suppose
l’hypothèse d’une route plane et la détection des points de contact de l’obstacle avec
le sol. Par ailleurs, la mesure de la vitesse de la cible, obtenue aisément par radar
Doppler, est plus difficilement accessible par la vision monoculaire.
Pour détecter les piétons, nous avons été conduits à développer une méthode
spécifique.
Observons tout d’abord qu’il y a deux classes de problèmes dans la détection de
piétons : le cas où la caméra est localisée en un endroit fixe et observe la scène où se
déplacent les piétons et le cas où la caméra est elle-même embarquée dans un
véhicule en mouvement et observe les piétons. Nous qualifions respectivement ces
deux configurations d’analyse statique et d’analyse dynamique.

Présentation de quelques résultats passés 177
Détection de piéton à partir d’une caméra mobile embarquée. (On observe dans
l’image le reflet du tableau de bord dans le pare-brise)
Il est clair que le second problème est plus difficile à résoudre que le premier.
L’analyse statique a déjà fait l’objet de nombreux travaux. C’est un cas de figure
que l’on rencontre lorsqu’on veut détecter les passants sur un passage piétonnier ou
dans un lieu public (couloir de métro, aéroport, gare, salle d’accueil). Les
applications peuvent concerner la sécurité des lieux ou la réalisation de signalétique
intelligente.
A priori, si on sait résoudre l’analyse dynamique, on saura traiter l’analyse statique
qui apparaît comme un cas plus simple où la vitesse de la caméra est nulle.
Dans la détection de piétons en analyse statique, on fait jouer un rôle privilégié à
l’image du champ observé sans piétons qu’on qualifie d’image de référence. La
détection de piétons se fait par différence entre l’image courante et l’image de
référence, différence qui fait apparaître l’objet recherché s’il existe. Cette méthode
est utilisée par exemple dans l’analyse des files d’attente de voitures à une
intersection ou la détection automatique d’incident comme un véhicule immobilisé
sur une voie dans un tunnel.
L’image de référence n’existe plus si la caméra d’observation placée en frontal
derrière le pare-brise d’une voiture se déplace elle-même - c’est ce cas que nous
traitons.
Sans entrer dans les détails des algorithmes qui font l’objet de publications, nous
allons expliquer de manière didactique le principe de la méthode. Elle comprend
quatre modules:

178 Le Centre de robotique a vingt ans
1. Un classificateur binaire qui, après apprentissage et sur présentation d’une
imagette rectangulaire susceptible de contenir un piéton, répond par oui ou
par non avec un taux de probabilité.
2. Un détecteur de jambes : lorsqu’un piéton marche, son image présente une
suite de lignes obliques qui sont mises en évidence par un algorithme de
détection de contours.
3. Un estimateur de mouvement qui détecte les zones de l’image où un
mouvement est observable.
4. Un détecteur classique de contours verticaux.
Les algorithmes 2-3-4 sont assez classiques et exploitent les particularités des
piétons. Ils servent notamment à initialiser les cibles piétonnes potentielles.
Le classificateur binaire constitue la partie la plus innovante de la méthode. Nous
allons expliquer son fonctionnement. Il présente deux modes de travail : le mode
apprentissage et le mode exécution.
Le mode exécution est le plus simple puisque dans ce mode, pour décider, le
classificateur prend en compte un ensemble de paramètres résultats du mode
apprentissage. Il reçoit en entrée une imagette qu’il met dans un format standard et
répond de manière binaire positivement ou négativement à la présence d’un piéton
dans l’image. En fait, ce n’est pas un classificateur, mais N classificateurs qui votent
et qui disposent d’un poids dans la décision finale.
Le mode apprentissage est plus complexe. Son but est de construire le fichier de
paramètres qui va être utilisé dans le mode exécution et qui représente
« l’expérience » ou le « savoir-faire » du détecteur. Ce savoir-faire est basé sur
l’apprentissage et par conséquent sur un grand nombre d’images qui ont été
présentées au système et qui contiennent ou non un piéton. Ces milliers
d’échantillons sont rangés dans deux répertoires dits « positif » et « négatif ».
Pour reconnaître un piéton, on recherche de manière directe dans les images des
« configurations de pixels » ou, après traitement, « des structures de données » qui
soient présentes dans des images contenant des piétons et absentes dans des images
ne contenant pas de piétons. Si une seule configuration de pixels répondait de
manière certaine à la question, le problème serait résolu. Malheureusement, il n’en
est pas ainsi et la réponse est en fait une probabilité. La recherche d’une
configuration de pixels dans une image revient en fait à appliquer un filtre linéaire
sur l’image, le filtre étant un masque associé à la configuration de pixels. Si le taux
de bonnes réponses du filtre sur l’ensemble d’apprentissage est supérieur à 0.5, il est
retenu comme classificateur potentiel et sera considéré comme classificateur faible
ou fort selon que son taux est inférieur ou supérieur à 0.75.
Dès lors, l’apprentissage consiste en une double exploration : une exploration
consistant à augmenter le nombre d’échantillons de la base d’apprentissage (ce qui
revient à prendre en compte la variabilité des contextes et à accroître la robustesse
de la méthode), et une exploration consistant à augmenter le nombre de

Présentation de quelques résultats passés 179
classificateurs élémentaires, à les mettre en compétition et à ne retenir que les plus
efficaces.
Le processus est initialisé en générant de manière aléatoire plusieurs filtres qui
donnent les premiers résultats et sont classés selon leurs performances. Chaque filtre
donne naissance à trois autres filtres par un processus de « mutation génétique», ces
derniers étant à leur tour mis à l’épreuve, puis retenus (ou éliminés), selon qu’ils
sont (ou pas) plus performants que la génération des filtres « parents ».
C’est l’opérateur humain qui décide du nombre de classificateurs élémentaires et de
l’ensemble d’apprentissage.
La phase d’apprentissage impose de disposer d’un grand nombre d’échantillons qui
sont en fait les images de séquences vidéo filmées dans le type d’environnement où
l’on souhaite mettre en œuvre le détecteur de piétons. Les imagettes de la base
d’apprentissage sont fabriquées par l’opérateur pour les premières puis générées
automatiquement pour les autres. Comme il faut répondre positivement ou
négativement à chacune des imagettes de la base d’apprentissage, des outils
d’assistance ont été développés pour semi automatiser cette phase qui pourrait
apparaître besogneuse autrement.
Observons que l’opérateur n’est jamais intervenu pour expliquer au système ce
qu’était un piéton, il a simplement présenté des échantillons « piétons » et « nonpiétons
» au système et celui-ci a trouvé seul les « configurations de pixels»
appelées classificateurs élémentaires qui lui permettent de reconnaître un piéton. En
conséquence, le système n’est pas seulement un détecteur de piétons, mais un
détecteur de « n’importe quoi » dès lors qu’on lui présente une base d’apprentissage
de « n’importe quoi» et de « non n’importe quoi».
Détection de piétons de jour en ville par caméra embarquée.

180 Le Centre de robotique a vingt ans
Détection de piétons de nuit en rase campagne par caméra embarquée.
LA BANDE DE ROULEMENT VIRTUELLE
La bande de roulement est un dispositif sécuritaire mis en place par les gestionnaires
de voiries pour éviter les sorties de routes. Les statistiques montrent en effet que de
nombreux accidents ont lieu sans tiers alors que, pour des raisons inconnues, le
véhicule quitte sa voie de roulement et s’en va sur le bas-côté. Très souvent, ces
accidents arrivent en ligne droite sans raison apparente, si ce n’est un manque
d’attention du conducteur ou un début de somnolence lié à la monotonie ou à la
fatigue.
En plaçant des délimiteurs de voie sous forme de bandes rugueuses intermittentes,
les pouvoirs publics estiment que l’on diminue de 20 à 30% ce type d’accident. Les
avantages de ces bandes de roulement au niveau de la sécurité sont donc réels et
significatifs, mais il y a aussi quelques inconvénients. En premier lieu, il y a un coût
de réalisation et de maintenance ; en second lieu, ces bandes sont bruyantes non
seulement pour le conducteur mais aussi pour les riverains, pour qui elles constituent
une pollution sonore continue. Ceci explique que les bandes rugueuses soient peu
déployées en milieu urbain.
Nous proposons de simuler l’existence d’une bande rugueuse sonore sur les bords de
la voie de façon à ce que le conducteur perçoive les déviations de sa trajectoire vers
le bord de la route et nous appelons cette technique bande de roulement virtuelle.
L’avantage est que la technologie est portée par le véhicule et non plus par
l’infrastructure, dès lors il n’y a plus de nuisance pour les riverains. Du point de vue
économique, le coût de la technologie est à la charge de l’usager et non plus de la
collectivité. En contrepartie, l’usager tire un bénéfice personnel immédiat de son
investissement du point de vue de sa sécurité.
La bande de roulement virtuelle utilise un algorithme d’analyse de l’environnement
de conduite et de détection de la route par vision. À partir d’une caméra embarquée
en frontal, on détecte par traitement d’image les lignes de marquage au sol et on en
déduit la position latérale du véhicule par rapport au bord de route et son orientation
angulaire (photo ci-dessous).

Présentation de quelques résultats passés 181
Connaissant la position et l’orientation du véhicule sur sa voie et sa vitesse, on
calcule en permanence le temps mis par le véhicule pour franchir la bande de
roulement. Ce temps noté TLC (Time to Line Crossing ou temps avant coupure de la
ligne) correspond au temps restant avant que le véhicule n’empiète sur le marquage
au sol (figure ci-dessous). L’application compare alors ce temps à un seuil prédéfini
(ce seuil ajustable sera pris typiquement égal à 2s) et déclenche une alerte si ce
temps lui est inférieur.
Explication du temps de sortie de voie

182 Le Centre de robotique a vingt ans
Au niveau du conducteur on peut imaginer trois types d’alertes :
• Vibrations : le contact pneu - bande rugueuse n’est pas continu et crée des
vibrations de faible intensité dans tout l’habitacle que l’on peut restituer au
niveau du conducteur en activant un siège vibrant.
• Bruit : le contact pneu - bande rugueuse et les vibrations qu’il entraîne dans le
véhicule produisent un son grave relativement fort du côté de la bande
rugueuse ce qui permet de la localiser.
• Résistance de la colonne de direction : la bande rugueuse est légèrement plus
haute que le reste de la chaussée, le véhicule a donc tendance à ne pas monter
dessus ce qui introduit un couple dans la colonne de direction.
Nous avons choisi dans notre démonstrateur la solution sonore qui est la moins
onéreuse et la plus simple à mettre en œuvre.
Le générateur de bande sonore virtuelle sera activé par l’algorithme de calcul du
TLC après application de filtres temporels sur le haut-parleur gauche ou droit selon
le cas. On peut relier la fréquence du son à la vitesse du véhicule pour accroître le
réalisme de la bande virtuelle.
La bande de roulement virtuelle et son avertisseur sonor.
L’ANALYSEUR DE TRAFIC
Actuellement, la régulation du trafic est réalisée principalement en milieu urbain et
consiste à utiliser de manière optimale les surfaces roulantes disponibles sur
l’infrastructure. En effet, la congestion, qui est l’un des grands problèmes à
résoudre, résulte d’un déséquilibre entre l’offre et la demande de surface roulante
dans des endroits donnés et à des moments donnés.
Lorsqu’un véhicule est à l’arrêt, il occupe une surface au sol de quelques mètres
carrés appelée surface de parking et qui, en environnement urbain où il y a pénurie,
correspond à une valeur significative. Mais dès lors que le véhicule roule, il faut
assurer une distance de sécurité à l’avant et à l’arrière du véhicule, distance qui croît

Présentation de quelques résultats passés 183
avec la vitesse. Cette « bulle » de sécurité qui entoure la voiture en mouvement
limite le taux d’occupation des chaussées. Lorsque la demande de surface circulante
(qui dépend du niveau de trafic), augmente trop vite par rapport à l’offre (qui est
constante), alors on observe des bouchons. Comme nous l’avons dit en introduction,
il n’y a que peu de solutions pour résoudre ce déséquilibre:
• Augmenter la surface disponible ce qui conduit à augmenter le réseau. Cette
solution est coûteuse, longue à mettre en œuvre et détériore l’environnement.
• Diminuer la demande en agissant sur la fiscalité ou en mettant des contraintes
d’autorisation de circulation (les numéros d’immatriculation pairs par
exemple), ce qui conduit à restreindre les libertés des citoyens.
• Augmenter la productivité de l’infrastructure en diminuant la surface roulante
des véhicules. C’est ce que permettrait l’automatisation de la conduite. En
effet, la distance inter véhicule basée sur le temps réflexe humain peut être
considérablement abaissée par la mise en œuvre d’un contrôle longitudinal
automatisé. C’est ainsi que le débit optimal sur une voie en conduite manuelle
est obtenu pour une vitesse de 60 Km/h et correspond à 2200 véhicules par
heure alors qu’il peut être multiplié par 4 ou 5 avec des véhicules automatisés.
• Agir sur les débits au travers des feux de circulation ou du contrôle des rampes
d’accès, mais les possibilités restent limitées.
• Informer en temps réel les usagers de l’état du trafic afin qu’ils prennent euxmêmes
les décisions, à savoir changer d’itinéraires, s’abstenir de circuler,
modifier leurs horaires etc.
L’idée nouvelle que nous avançons ici et que nous avons implementée dans le cadre
du projet européen REACT, se situe au niveau de la collecte de l’information. En
effet, actuellement, c’est l’infrastructure instrumentée avec des boucles magnétiques
ou des caméras vidéo associées à des algorithmes de détection de véhicules qui
alimente les calculateurs d’analyse du trafic. Or, ce n’est pas l’infrastructure qui crée
la congestion, mais bien les véhicules. Par ailleurs, tout capteur de trafic lié à
l’infrastructure est par nature fixe. Comme ce sont des capteurs onéreux, cela
explique que seules les métropoles soient instrumentées en outils de perception du
trafic et d’information en temps réel aux usagers.
La solution alternative que nous avançons est d’utiliser les véhicules eux-mêmes
comme capteurs pour réaliser l’analyse du trafic.
Chaque conducteur d’un véhicule sait détecter par lui-même si la circulation est
fluide ou chargée. Toutefois, s’il sait constater qu’il est dans un bouchon, il ne sait
pas en apprécier l’ampleur car son champ de perception est insuffisant.
Nous proposons de développer un capteur intelligent embarqué capable (comme le
fait le conducteur) de décrire de manière locale et qualitative l’état du trafic et de
transmettre cette information à un centre serveur qui analysera les données et les
fusionnera avec celles communiquées par d’autres véhicules équipés de manière
similaire. C’est ce dispositif embarqué que nous avons appelé capteur de trafic.

184 Le Centre de robotique a vingt ans
Le capteur embarqué de trafic s‘appuie essentiellement sur les nouvelles
technologies de localisation et de communication.
Le capteur embarqué de trafic est un système embarqué qui :
• Grâce à l’accès au bus CAN du véhicule et à son décodage, peut connaître en
temps réel la vitesse du véhicule, le rapport de vitesse enclenché, l’angle
volant, l’état du compteur kilométrique permettant d’accéder aux distances
parcourues, les actions sur les freins, les commandes de clignotants, de feux de
routes ou de croisement.
• À accès aux données GPS pour localiser le véhicule et savoir s’il est en
environnement urbain, autoroutier, rural - ce qui permet de connaître le
contexte et par suite les vitesses moyennes normales sur le secteur de route où
se trouve le véhicule.
• Dispose de la cartographie (Système d’Informations Géographiques) dédiée à
la navigation. Cette cartographie devra être enrichie par les futures
générations.
• Accède aux signaux des capteurs vidéo, radar, télémétrique susceptibles
d’apporter des contributions à l’analyseur de trafic.
• Propose des entrées clavier ou microphone permettant au conducteur de
devenir un acteur coopératif.
L’analyseur de trafic reçoit en entrée les informations précédentes auxquelles il faut
ajouter la date, l’heure de la journée. Il comprend un algorithme qui s’efforce de
donner des informations qualitatives sur l’état du trafic sur le secteur routier
considéré.
L'analyseur de trafic que nous avons développé est une version simple qui prend en
entrée la vitesse, le GPS, la détection par vision des véhicules et élabore une
information agrégée de type : « circulation urbaine fluide », « circulation urbaine
chargée », « circulation autoroutière fluide », « circulation autoroutière chargée »,
« situation anormale », etc.

Présentation de quelques résultats passés 185
LE SCANNER 3D POUR ENVIRONNEMENT URBAIN
Pour obtenir le modèle géométrique tridimensionnel d'objets de très grande taille,
nous avons mis au point dès 2002 une technique innovante que nous avons appelée
« Scanner 3D pour environnement urbain ». Le principe consiste à utiliser
simultanément un télémètre et le véhicule Lara qui se déplace. Au lieu d’exploiter le
télémètre dans un plan horizontal à l’avant comme c’est le cas pour la détection de
véhicules ou de piétons, nous l’avons positionné à l’arrière du véhicule et dans un
plan vertical. Lorsque le véhicule se déplace, les mouvements conjugués de
translation de la voiture et de rotation du laser engendrent une hélice de points
tridimensionnels.
La difficulté principale est la localisation précise du véhicule obtenue par fusion
entre le capteur GPS différentiel (qui délivre une mesure absolue à 10 Hz) et la
centrale inertielle qui délivre une localisation relative à l'estime à une fréquence de
85 Hz.
Le mouvement de la voiture n'est pas non plus une simple translation à vitesse
constante.
La maîtrise des paramètres espace-temps (qui est le point dur du problème) est
assurée par la création de bases de données datées et synchronisées dans RT MAPS.
Le véhicule Lara en version scanner 3D et le schéma explicatif de
fonctionnement.
La figure ci-dessus montre le télémètre laser placé dans un plan vertical à l’arrière
de la voiture et les différents repères de référence de la voiture et du télémètre.
La première image tridimensionnelle obtenue a été la façade de l’École des mines
suite au déplacement du véhicule sur le boulevard Saint-Michel à environ 30 Km/h.
Un autre lieu prestigieux est la place du Panthéon : le laser ne récupère que les
façades, les volumes du Panthéon sont vides. On ne visualise pas non plus la
coupole car la portée du laser ne permet pas de l’atteindre.

186 Le Centre de robotique a vingt ans
La façade de l’Ecole des Mines de Paris
La place du Panthéon
Un autre exemple est la numérisation de la piste du GIAT à Satory. Le circuit de
3500 mètres de longueur a été numérisé en 8 minutes, produisant un nuage de 7,5
millions de points tridimensionnels.
Le circuit d’essai de Satory près de Versailles
Les premiers travaux de traitements de nuages de points 3D ont permis d’obtenir des
résultats intéressants, notamment une analyse de scène par segmentation
automatique des plans de coupe. Ceci permet de trouver sur l’image 3D de l’École
des mines, les façades, les arbres, la chaussée et les trottoirs.
Sur la piste de Satory, il a été possible de trouver la courbure de la piste en fonction
de l’abscisse curviligne et de la comparer avec succès avec les résultats obtenus (B)
par les méthodes géométriques traditionnelles beaucoup plus lentes (H).

Présentation de quelques résultats passés 187
Segmentation des façades, des arbres, de
la chaussée devant l’École des mines de
Paris.
Courbure de la piste de Satory en
fonction de l’abscisse curviligne : H
en haut en B en bas.
Ces résultats ont conduits à la création d’une équipe SMM pour Systèmes de
Modélisation Mobiles, au sein du Centre de Robotique animée par François
Goulette, et à l’équipement d’un nouveau véhicule Lara3D de collecte de données.

CHAPITRE 3
PRESENTATION DE RESULTATS RECENTS OU EN COURS
UN EXEMPLE DE COOPERATION INTERNATIONALE AVEC LE SWRI AU
TEXAS
La JRU Lara (Joint Research Unit Lara Mines-ParisTech & INRIA) a signé en 2007
un accord de partenariat et de collaboration avec le SWRI : South Western Research
Institute à San Antonio, Texas. Cet important Institut de recherche privé (3200
personnes http://www.swri.org/ ) a décidé en 2007 de développer un savoir-faire et
d’acquérir une expertise dans le domaine des véhicules intelligents. Il a investi 4
millions de dollars sur 3 ans en fonds propres pour acquérir cette expertise. Un
premier véhicule, « Green Froggy », a été acquis et équipé dès 2007. Après étude
comparative, l’équipe du SWRI a retenu l’atelier logiciel de prototypage RT MAPS
pour conduire ses recherches. Les premiers résultats ont été obtenus dès début 2008
et, en novembre 2008, lors de ITS New York, le SWRI a présenté sur la 11 e avenue
une démonstration de conduite automatique. Seul le véhicule de l’Université de
Stanford, victorieuse du Darpa challenge, a fait une démonstration similaire.
L’atelier logiciel RT MAPS de Intempora était utilisé dans la démonstration ainsi que
l’applicatif Lara FrontCam de Mines-Paristech.
Plusieurs échanges de chercheurs ont eu lieu entre les parties française et
américaine. Le SLAM (Simultaneous Localisation and Mapping) développé dans le

190 Le Centre de robotique a vingt ans
cadre de la JRU et qui avait été testé seulement sur des cybercars a été testé sur
plusieurs dizaines de kilomètres à San Antonio en décembre 2008 et janvier 2009.
Le véhicule était équipé d’un GPS RTK et de deux lidars IBEO à quatre couches
placés respectivement à l’avant droit et à l’avant gauche du véhicule. Les figures
suivantes expliquent la mise en œuvre du SLAM.
Sur le diagramme, le composant Player6 assure la relecture des bases de données
datées et synchronisées acquises lorsque le véhicule roule sur les routes autour du
SWRI à une vitesse normale de 90 Km à l’heure. Le flux de données noté 1
représente la sortie du GPS RTK, qui, après un module de filtrage GpsOxts, est
envoyé à google_earth_9.
La sortie notée 2 correspond aux flux de sortie des deux lidars à 4 nappes. Les
données sont mémorisées dans un « buffer » tournant sur un horizon de 100 frames,
soit environ 10 secondes d’acquisition. Le composant noté ibeo_ecu_xy_filter_7
contient le SLAM qui modélise l’environnement tridimensionnel du véhicule à la
cadence vidéo.
Diagramme du SLAM implémenté sur le véhicule « Green Froggy ».

Présentation de résultats récents ou en cours 191
Lors de l’initialisation de l’algorithme, GoogleEarth est centré sur l’Europe. Dès
qu’il commence à recevoir le flux de données du GPS RTK délivré par le Player_6,
le globe terrestre tourne pour se positionner à la verticale du Texas puis zoome de
manière à se focaliser sur les routes autour du SWRI, où circule le véhicule « Green
Froggy ».
L’API GoogleEarth
Le véhicule réel « Green Froggy », avec ses quatre nappes laser, reconstitue la route
en trois dimensions pendant qu’il roule, en utilisant les algorithmes de SLAM
pendant qu’un véhicule de synthèse recevant ses coordonnées GPS, se déplace
virtuellement sur la carte GoogleMap.
Les deux flux de données 1 et 2 à la sortie du composant de lecture Player6 sont
traités en parallèle et de manière synchrone pour obtenir respectivement :
• Le déplacement d’un véhicule de synthèse sur une image aérienne Google
Map.
• La reconstruction par le SLAM de l’environnement 3D du véhicule en temps
réel.

192 Le Centre de robotique a vingt ans
Image Google Map sur laquelle se déplace le véhicule virtuel.
Reconstitution de l’environnement du véhicule réel avec l’algorithme de SLAM.
SAFE DRIVER
L’apprentissage de la conduite automobile exploite jusqu’ici les simulateurs et la
conduite réelle sur véhicule avec un moniteur. On trouve même sur Internet des
simulateurs logiciels de conduite gratuits.

Présentation de résultats récents ou en cours 193
L’idée initiale de SafeDriver est de fournir un nouvel outil embarqué pour améliorer
l’apprentissage dans le véhicule.
L’apprenti conducteur fait le plus souvent les mêmes erreurs. Le moniteur, présent
dans le véhicule, les signale à l’élève mais celui-ci n’a pas toujours conscience des
fautes commises. L’idée est de fournir des outils matériels et logiciels permettant à
l’élève de revivre a posteriori sa leçon de conduite pour s’imprégner de ses fautes
afin de les corriger.
Le kit matériel comprend principalement :
• plusieurs Webcams pour l’enregistrement vidéo : vue avant du véhicule, vue
arrière, positions des pieds par rapport aux pédales, visage du conducteur et
principalement son regard, éventuellement les vues de côté du véhicule,
• un capteur GPS et la cartographie numérique qui y est associée pour
mémoriser le parcours d’apprentissage,
• un accéléromètre pour détecter les gestes violents du conducteur,
• l’accès au bus CAN ou à la prise OBD pour accéder à la vitesse, aux actions
sur les clignotants, etc.
La mallette SafeDriver et ses composants amovibles.
La leçon de conduite entière est enregistrée avec des annotations éventuelles du
moniteur. Elle est remise sur clé USB à l’élève qui peut revivre sa leçon et ses
erreurs à son domicile. SafeDriver est un exemple de recherche appliquée ayant
conduit à un produit commercial après validation de la méthodologie par des

194 Le Centre de robotique a vingt ans
professionnels de la conduite et industrialisation de l’ensemble matériel logiciel.
http://safedriver.fr/
SafeDriver se présente sous la forme d’une mallette amovible et transportable.
L’interface homme machine de l’application SafeDriver.
SYSTEMES COOPERATIFS : LE CARREFOUR INTELLIGENT
Les intersections sont un bon laboratoire de recherche pour les techniques
d’assistance à la conduite, partielle ou totale, dans la mesure où elles concentrent les
problèmes. L’intersection oblige en effet à considérer des trajectoires qui se croisent
et conduisent donc potentiellement à des collisions. De plus, il faut parfois y tourner,
et ainsi être amené à la fois à manœuvrer et à se synchroniser avec les autres
usagers. C’est ainsi que les carrefours comptent pour 30% des accidents, mais
relativement peu graves, avec seulement 10% des morts.
Les communications I2V ou V2V seront mises à profit pour accroître la sécurité des
carrefours. Nous avons abordé ces problèmes en plaçant l’intelligence dans
l’infrastructure ou dans les véhicules. Nous avons traité les deux cas, le premier en
simulation et le second en vrai dans les véhicules.
Intelligence centralisée au niveau de l’infrastructure.
Si on considère un carrefour classique à quatre voies, un véhicule empruntant les
voies A, B, C ou D a trois possibilités :
• Continuer en ligne droite, LD,
• Tourner à gauche, TG,

Présentation de résultats récents ou en cours 195
• Tourner à droite, TD.
Du point de vue du carrefour, cela fait 12 types de trajectoires possibles des
véhicules qu’il faut gérer. Dans la gestion traditionnelle par feux tricolores, des
automates répètent des cycles dont les temporisations ont été paramétrées au mieux.
Néanmoins si aucune voiture ne se présente en B et D, les véhicules arrivant en A
ou C, peuvent se trouver immobilisés alors que rien ne s’oppose à leur passage.
Si on utilise la communication véhicule-infrastructure, les voitures au passage
devant les points de communication RSU, représentés par les antennes sur la figure,
font une requête au gestionnaire de carrefour, requête dans laquelle elles précisent le
type de trajectoire (LD,TD,TG) souhaitée et leur vitesse. Le gestionnaire de trafic se
trouve donc avec une liste de demande d’allocation de trajectoires spatiales prises
dans l’ensemble des douze possibles, auxquelles il doit allouer une fenêtre
temporelle d’exécution, et ceci en maximisant le taux de satisfaction des usagers,
tout en garantissant leur sécurité.
C’est cet algorithme que nous avons implémenté en simulation.

196 Le Centre de robotique a vingt ans
Image 1 - (temps 0 s) Image 2 - (temps 2 s)
Image 3 - (temps 4 s) Image 4 - (temps 6 s)
Carrefour intelligent : allocation de trajectoires
Sur les figures ci-dessus, on voit les véhicules qui avancent : un véhicule gris foncé
qui arrive de l’est et part au sud, et un véhicule gris clair qui arrive du nord et part
aussi au sud. Il s’agit d’une situation qui présente un risque de collision.
Normalement, avec un système de feux tricolores, le véhicule gris clair serait arrêté
par un feu rouge, puis autorisé à circuler longtemps après le passage du véhicule gris
foncé. On voit sur cet exemple comment notre carrefour améliore le passage en
attribuant intelligemment des trajectoires.
Une trajectoire est décomposée en zones, avec un « point de réservation » par zone.
Lorsque ce point est réservé par un véhicule, aucun autre véhicule ne peut entrer
dans cette zone. On s’assure ainsi qu’il ne peut mathématiquement pas y avoir de
collision. Sur les figures 1 à 4, ces points de réservation sont représentés par des
anneaux. Chaque anneau correspond à une tranche de temps pour un point de

Présentation de résultats récents ou en cours 197
réservation donné. On les voit décroître (la couronne extérieure correspond au
présent) en fonction de la distance : la réservation s'éloigne dans le futur. Et croître
dans le temps : la réservation se rapproche du présent. Le véhicule gris foncé reçoit
sans problème une trajectoire : il n’est gêné par personne. Lorsque le véhicule gris
clair arrive, le carrefour peut le faire passer juste après le gris foncé car il connaît
tous les points de réservation du véhicule gris foncé : on voit bien sur la figure au
temps 4 s, les réservations « gris clair » qui se font juste après les réservations « gris
foncé » (c'est-à-dire à l’intérieur des anneaux gris foncé).
Intelligence embarquée dans des voitures communicantes
Dans ce scénario, il n’y a aucune RSU, donc aucune intelligence sur l’infrastructure.
Chaque voiture arrivant dans le carrefour communique sa position et sa vitesse.
Chaque voiture est donc capable de reconstruire une carte locale avec les voitures
qui arrivent sur le carrefour. Sur la base de cette carte, la voiture estime dans un
horizon temporel donné, par exemple sur dix secondes, ce que sera sa trajectoire
dans l’espace et dans le temps si elle ne modifie pas son cap et sa vitesse. Elle peut
faire le même calcul pour l’autre véhicule avec les mêmes hypothèses. L’autre
véhicule fait exactement la même chose. Ainsi, chaque voiture peut localiser le point
de l’espace où les deux trajectoires vont se croiser. L’accident sera évité si les
véhicules ne sont pas en ce point au même moment. Une règle, par exemple le
respect de la priorité à droite, peut conduire les véhicules à modifier leurs vitesses.
Cette manœuvre de croisement a été réalisée avec deux véhicules C3 communicant
en WIFI 802.11b leurs positions GPS et leurs vitesses, avec supervision humaine,
dans la thèse de Samer Ammoun, en 2007.
Restitution d’un croisement de deux véhicules C3 en mode coopératif
Dans l’étude du carrefour intelligent, nous avons retrouvé avec ces deux scénarios,
le dilemme de l’intelligence centralisée et de l’intelligence distribuée, configurations

198 Le Centre de robotique a vingt ans
classiques en robotique. On conçoit bien qu’il conviendra de tirer le meilleur parti
des deux approches plutôt que de les opposer.
LES PREMIERS DEMONSTRATEURS SUR LES COMMUNICATIONS
V2I2V2V : REACT ET COM2REACT
REACT et C2REACT sont deux projets européens dans lesquels nous avons joué un
rôle essentiel dans les démonstrations finales avec la flotte de nos véhicules Citroën
C3.
Les projets étaient conduits par Motorola Israël avec la participation de TNO
(Hollande), de l’Université de Munich et de TRANVER (Start-up de l’Université,
spécialisée dans la gestion de trafic), de la JRU Lara (MinesParisTech - INRIA) et
de INTEMPORA (start-up MinesParisTech, spécialisée dans les systèmes
embarqués).
Le projet REACT concernait la communication entre les véhicules et un serveur sur
l’infrastructure. Au niveau technologique, trois innovations ont été développées :
• Un capteur d’adhérence,
• Un capteur de visibilité,
• Un indicateur de trafic.
Le capteur d’adhérence a été développé par le TNO en Hollande, bien que nous
ayons nous-mêmes développé et breveté un tel système en partenariat avec un
constructeur français.
Le capteur de visibilité a été développé et breveté par nos partenaires du LIVIC mais
c’est le centre de robotique qui l’a amélioré et testé en embarqué.
L’indicateur de trafic a été conçu et réalisé par le Centre de Robotique.
La figure suivante montre la suite logicielle développée dans le cadre du projet en
fonctionnement sur l’interface de RT MAPS. Le véhicule se déplace sur l’autoroute en
banlieue de Munich. Le logiciel positionne le véhicule sur la carte, remonte les
données du bus CAN, traite en parallèle l’indicateur de trafic et le capteur de
visibilité, prépare les données au format TPEG et les transfère vers le serveur de
trafic de la ville de Munich via le GPRS.
Lors de la démonstration finale faite à Munich en septembre 2006, devant les
responsables de la commission européenne et les autorités de la ville de Munich, le
scénario choisi a été la démonstration du capteur d’adhérence de TNO.

Présentation de résultats récents ou en cours 199
N’ayant pas de verglas ou de neige à ce moment de l’année, les responsables de la
gestion des autoroutes à Munich avaient déversé des centaines de litres d’eau sur
une bâche placée sur une déviation de l’autoroute. Le véhicule de TNO équipé du
capteur d’adhérence a détecté la zone de faible adhérence et transmis via la
communication véhicule-infrastructure l’information au véhicule C3 qui suivait et
qui a été ainsi informé d’un risque de verglas en aval.
Dérapage du véhicule TNO et activation
du capteur d’adhérence
Explication du scénario dans la salle
de gestion de trafic de
l’agglomération de Munich.
Le second contrat, COM2REACT, a porté à la fois sur la communication V2V et
V2I, avec des innovations apportées essentiellement au niveau de la création et de la
destruction de réseaux de communication V2V mobiles (VANETS).

200 Le Centre de robotique a vingt ans
Le protocole OLSR développé par nos partenaires de l’INRIA a pu être testé grâce à
la flotte de C3 communicantes. De même, le protocole IPV6 a été implémenté et
testé avec succès.
La principale innovation a été le concept de centre de gestion de trafic virtuel
décentralisé. Lorsque qu’un réseau VANET est établi, un véhicule maître est
désigné : il collecte les conformations en provenance de tous les véhicules de réseau
local et assure seul la communication avec le serveur régional sur l’infrastructure.
Cette approche qui tire bénéfice d’un écosystème de véhicules communicants,
permet de réduire la bande passante des communications longue distance.
Visualisation du réseau mobile VANET (extrait de l’animation réalisée par
Intempora)
Ce sont les idées développées à la suite du projet COM2REACT qui nous ont
conduit à déposer le brevet qui fait l’objet du projet PUMAS.
PERCEPTION MULTI CAPTEURS : LE PROJET LOVE
Le Centre de Robotique conduit des travaux de recherche dans le domaine de la
fusion multi capteurs pour la perception automatique des différents types
d’obstacles en environnements urbains. Ces travaux entrepris il y a plusieurs années
pour la détection de véhicules se poursuivent actuellement sur la détection de
piétons. Le Centre de Robotique apporte à ce titre une contribution importante à un
projet national, LOVe (Logiciels d’Observation des VulnérablEs), projet soutenu par
les pôles de compétitivité Mov’eo, System@tic et orienté par deux industriels
majeurs : Renault et Valeo.
Ces travaux sur la détection de vulnérables en environnement urbain sont motivés
par la quantité importante de piétons tués (environ 900 par an ces dernières années)
ou blessés lors de collisions avec des véhicules. Il est concevable dans le futur, de

Présentation de résultats récents ou en cours 201
mettre un système embarqué dans les véhicules, afin d’alerter le conducteur si
l’imminence d’une collision avec un piéton est détectée. Le système ne sera pas
toujours en mesure d’éviter la collision, mais il en réduira certainement la gravité
dans la mesure où le conducteur alerté pourra entamer un freinage d’urgence ou un
évitement plus précocement.
La faisabilité d’un tel système repose en grande partie sur la capacité à détecter
efficacement les vulnérables en situation potentiellement dangereuse autour du
véhicule. Le système doit respecter deux contraintes importantes : la fiabilité et la
rapidité de traitement. En effet, il n’est pas acceptable qu’un tel système produise de
fausses alertes, ni qu’il mette plus de quelques dizaines de millisecondes pour
diagnostiquer une situation et déclencher une alarme si besoin.
Ces deux contraintes fortes obligent, sur le plan scientifique, le développement
d’algorithmes de perception capables de détecter les piétons d’une scène urbaine
avec un très bon taux de réussite.
L’efficacité d’un algorithme de perception est liée en grande partie à la nature du
capteur utilisé. Les systèmes de perception n’utilisant qu’un seul capteur ont très
souvent des capacités limitées. Un capteur seul peut être performant sur tel ou tel
critère et défaillant sur d’autres. C’est pourquoi nous avons recherché la
complémentarité de capteurs différents. Ainsi, la nature des données issues d’un
capteur laser (ou lidar) permet à un système de traitement adapté de détecter avec un
très bon taux de réussite les objets dans la scène (on parle alors d’un bon taux de
détection). Par contre ce même système laser aura de grandes difficultés à distinguer
des piétons d’autres objets (mauvais taux de reconnaissance). À l’inverse, un
système à base de vision numérique aura souvent un taux de reconnaissance élevé,
alors que sa capacité à discriminer chacun des objets présents dans une scène sera
plus limitée.
Il est dès lors possible d’utiliser cette complémentarité pour construire des stratégies
de perception multi capteurs. Cette collaboration entre plusieurs systèmes a priori
différents requiert l’utilisation de formalismes mathématiques qui visent
principalement à quantifier la nature des informations fournies par chacun des
capteurs et à combiner de manière optimale ces informations hétérogènes. Des
approches basées sur la théorie des croyances (généralisation de la théorie
probabiliste) ont été appliquées dans le passé avec succès à la fusion multi capteurs
pour la détection de véhicules routiers par les chercheurs du Centre de Robotique.
Dans le cadre du projet LOVe, des approches différentes basées sur la théorie des
probabilités sont étudiées et permettent, elles aussi, l’obtention de résultats très
satisfaisants.
Stratégie de fusion pour la détection de piétons
La stratégie de fusion multi-capteurs développée pour la détection de piétons est
basée sur l’utilisation séquentielle d’un système de perception (détection, pistage,
reconnaissance) par un capteur Lidar et d’une reconnaissance par vision mono
caméra. L’idée, simple, consiste à produire à l’aide des données issues du Lidar une
liste de piétons potentiels dans la scène qui, une fois projetés dans l’image de la

202 Le Centre de robotique a vingt ans
caméra correspondante, pourront être « vérifiés » par un algorithme de
reconnaissance approprié. Cette stratégie est schématisée ci-dessous.
Stratégie de fusion multi-capteurs pour la détection de piétons
Cette stratégie est donc constituée de 3 briques essentielles : l’algorithme de
perception Lidar, l’algorithme de reconnaissance dans l’image et l’algorithme de
fusion des résultats issus des deux modules précédents.
Algorithme de perception Lidar
Pour mettre en place le système de perception décrit ci-dessus, nous avons
développé un système Lidar de détection, pistage et reconnaissance de piétons
performants. Le principe de ce système peut être schématisé comme suit.
Principe de l'algorithme de traitement des données issues du lidar

Présentation de résultats récents ou en cours 203
La principale originalité du système de perception Lidar réside dans la manière dont
sont traitées les données brutes associées aux objets pistés. En effet, les données
sommaires issues du Lidar ne permettent pas a priori une classification précise des
objets. Toutefois notre algorithme de reconnaissance permet d’effectuer une
reconnaissance des piétons et des groupes de piétons avec une précision qui peut
atteindre 70%.
Cibles potentielles détectées par le seul capteur lidar.
Les images ci-dessus donnent des exemples de piétons potentiels produits par
l’algorithme Lidar et projetés sur l’image correspondante pour une visualisation plus
simple. On remarque sur l’image de droite qu’un poteau de signalisation tricolore est
considéré comme un piéton potentiel par l’algorithme. Il devra être filtré par le
système de reconnaissance vision.
Algorithme de reconnaissance Vision
Le système de reconnaissance de piétons dans une image est basé sur le principe du
« Boosting ». Un classifieur performant est obtenu en combinant un grand nombre
de classifieurs moins performants – dits faibles – basés sur la comparaison de
certaines configurations de pixels dans l’image. Les configurations de pixels qu’il
est pertinent d’analyser pour construire ces classifieurs faibles sont obtenues par une
routine d’apprentissage automatique. Plusieurs centaines d’imagettes de piétons
(positifs) et de décors (négatifs) sont fournis à un algorithme qui, en parcourant
intelligemment l’espace de tous les classifieurs faibles possibles, sélectionne les plus
performants. Les classifieurs faibles recherchés utilisent des configurations de pixels
typiques appelées « control points » développés au Centre de Robotique, qui
s’avèrent particulièrement efficaces pour discriminer les piétons.
Algorithme de fusion
Lorsque chacune des imagettes candidates proposée par le système Lidar a été
analysée par le système de reconnaissance par vision, une fusion des confiances des
deux algorithmes est effectuée et la décision finale est prise concernant l’affectation
d’une cible proposée à la classe des piétons.

204 Le Centre de robotique a vingt ans
Cette fusion utilise la théorie des probabilités. On imagine bien sûr qu’un système
réel en fonctionnement pourra à la rigueur classer un non-piéton en piéton mais ne
devra jamais faire l’erreur
inverse.
La figure ci-contre permet
de comparer l’apport de
l’approche multi capteur
(Laser + Vision) par
rapport à l’algorithme
basé sur le Lidar seul
(Laser alone). On
remarque que la
contribution de ces deux
capteurs permet une
amélioration significative
des performances du
système.
Les deux images ci-dessous montrent une situation ou le système de reconnaissance
par vision a été capable de filtrer le poteau de signalisation tricolore pour ne
conserver que les piétons réels détectés par le système Lidar.
Cibles potentielles détectées par le
laser
Piétons retenus après fusion
Le système présenté ici donne un exemple concret des travaux effectués au Centre
de Robotique dans le domaine de la fusion multi capteurs. Ce système est une
contribution importante à l’effort commun consenti depuis plusieurs mois par
l’ensemble des partenaires du projet LOVe pour produire à très court terme un
prototype pertinent d’un système d’évitement de piétons et pour apporter à moyen
terme une solution innovante au problème préoccupant de la sécurité des usagers de
la route.

Présentation de résultats récents ou en cours 205
TECHNIQUES D’APPRENTISSAGE STATISTIQUE POUR LA VISION
INTELLIGENTE
Pour mettre au point une voiture intelligente, il faut non seulement de multiples
capteurs lui apportant une perception suffisante de son environnement, mais aussi et
surtout accéder à un niveau d’abstraction suffisamment élevé de ce qui est perçu, de
façon à l’interpréter correctement d’un point de vue sémantique et à agir en
conséquence. En particulier, en ce qui concerne la vision, il est essentiel de pouvoir
reconnaître et identifier diverses catégories d’objets (voitures, piétons, panneaux,
etc.) dans l’environnement urbain et routier des véhicules. Ceci ne peut pas se faire
de façon fiable par de simples traitements d’images (comme ceux qui sont employés
par exemple pour la détection des lignes de marquage routier), mais requiert de
passer par des techniques d’apprentissage statistique, consistant à définir aussi
automatiquement que possible, à partir uniquement de bases d’exemples et de
contre-exemples, des classificateurs d’image. Ainsi, depuis 2004, une part de plus en
plus grande des recherches du centre de Robotique concernant la perception met en
œuvre des algorithmes d’apprentissage statistique pour la reconnaissance de formes
(au sens général de catégorisation visuelle).
Algorithme pour la détection en temps réel de types d’objet
Une approche innovante de la reconnaissance et de la localisation visuelle de
catégories d’objet, utilisant le cadre général du « boosting avec sélection de
primitives visuelles », a été développée, dans le cadre de la thèse de Yotam
Abramson soutenue en décembre 2005. Cette approche qui utilise une famille
originale de primitives, les « control points », a fourni des résultats expérimentaux
satisfaisants pour l’analyse intelligente en temps réel de vidéos embarquées. Elle a
été appliquée notamment à la détection de piétons et de voitures. Elle a été comparée
à l’état de l’art international du domaine en 2006 par la participation à la
compétition internationale « Pascal Visual Object Class (VOC) challenge » dans
laquelle elle a obtenu le deuxième meilleur résultat en détection visuelle de voitures.
Ce travail et ces résultats ont aussi motivé une étude spécifique visant à rechercher
et évaluer de façon rigoureuse une famille de primitives visuelles particulièrement
adaptée à la reconnaissance et à la détection des véhicules vus de l’arrière. Cette
étude a notamment permis de mettre en évidence la supériorité d’une variante
nouvelle de notre famille de primitives visuelles, les « connected control points ».
Ceci a ensuite été confirmé sur d’autres catégories d’objets, en particulier les
piétons, qui forment une des catégories les plus difficiles à bien discriminer.
Les algorithmes et outils de reconnaissance visuelle de catégories d’objets utilisant
l’apprentissage par boosting de primitives visuelles développé au Centre de
Robotique ont encore illustré leur compétitivité en 2007 en obtenant le meilleur
résultat sur plusieurs bases d’images (véhicules, personnes, avions) de la
compétition ROBIN, organisée dans le cadre du programme Techno Vision des
Ministères de la Recherche et de la Défense.

206 Le Centre de robotique a vingt ans
Illustration de la détection d’avions sur des images satellitaires,
avec la technique d’apprentissage développée par le CAOR.
Plus récemment, une approche complètement différente a été explorée pour la
reconnaissance et la localisation visuelle de types d’objets : l’utilisation de « points
d’intérêt ». Ceux-ci sont des points de l’image détectés comme « saillants », et qui
sont ensuite caractérisés par un descripteur qui mesure la texture et les gradients
locaux. Une implémentation particulièrement efficace des « points d’intérêt » type
SURF (pour Speed Up Robust Features) a été réalisée par Bruno Steux. La vitesse
d’exécution de cette implémentation permet d’envisager des analyses en temps réel
de vidéo exploitant cette technique. C’est pourquoi une étude exploratoire a été
démarrée en 2008 sur l’exploitation des points d’intérêt pour la catégorisation
d’image. Le principe est de calculer les points d’intérêt et leurs descripteurs sur un
grand nombre d’exemples et de contre-exemples, de façon à déterminer ceux qui
sont les plus caractéristiques d’une famille d’objet. En exploitant en plus les
localisations habituelles de ces points typiques d’une catégorie d’objets, on peut
obtenir une localisation assez précise.

Présentation de résultats récents ou en cours 207
Un des intérêts de cette approche originale est que le même traitement initial (calcul
des points d’intérêt sur l’image) pourrait permettre ensuite, par application de
filtrages différents, de reconnaître et localiser simultanément plusieurs types
d’objets.
Détection et reconnaissance de panneaux routiers
Une autre activité développée depuis 2006 au Centre de Robotique, concerne la
reconnaissance de panneaux routiers, en particulier ceux des limites de vitesse. Le
but est de fournir au conducteur un nouveau type d’assistance à la conduite lui
permettant de connaître à tout moment la vitesse limite courante, y compris quand il
s’agit d’une limitation temporaire pour travaux, par définition non répertoriée dans
les Systèmes d’Informations Géographiques (SIG) des navigateurs automobiles.
Restitution sur le tableau de bord d’un
panneau de limite de vitesse après
détection par analyse d’image et
reconnaissance par une technique
d’apprentissage.
Interface de signalisation embarquée.
Y figurent les différentes limitations
de vitesse issues de : la détection des
panneaux de limitation par vision
(gauche), la base de données
cartographique (droite), la fusion des
deux informations (au centre).

208 Le Centre de robotique a vingt ans
La reconnaissance visuelle est obtenue par analyse en temps réel du flux vidéo d’une
caméra embarquée, en utilisant conjointement des algorithmes d’analyse et de
traitement d’images (détection de cercles, extraction de composantes connexes,
etc.), et des techniques d’apprentissage pour la reconnaissance de formes (réseaux
de neurones). De très bons résultats ont été obtenus très rapidement, à la fois sur les
routes américaines et européennes, pour lesquelles les panneaux sont différents. Ces
travaux ont ensuite été complétés en 2007 par la fusion avec l’information issue de
la cartographie du GPS, ainsi que par la reconnaissance de panonceaux en 2008 et
2009 et par l’analyse sémantique de la situation pour décider correctement de
l’information pertinente.
Illustration de la combinaison des informations cartographiques (vitesse limite,
prochaine intersection etc.), de la reconnaissance de panneaux et panonceaux et de
la détection de lignes pour déterminer correctement la vitesse limite applicable au
véhicule.
Ré-identification de personnes
Depuis octobre 2007, des travaux ont commencé au Centre de Robotique, dans le
cadre du projet Carnot VIGILE, sur l’application des techniques d’apprentissage
statistique au problème non plus de la catégorisation, mais de l’identification (et
donc la différenciation) des objets (en l’occurrence des personnes) reconnus dans les
images. Il s’agit plus précisément de mettre au point une méthode de réidentification
(ou ré-acquisition) de personne entre caméras différentes et de champs
disjoints. Cela suppose de réussir à créer une « signature » identifiant chaque
personne, et permettant ensuite de la reconnaître et de la discriminer des autres
personnes dans la vision d’une autre caméra. L’approche développée utilise une
signature obtenue par l’accumulation de points d’intérêt durant le suivi de la
personne par la première caméra. La reconnaissance se fait par un simple vote
majoritaire parmi les appariements entre points obtenus. Les performances obtenues
sont très prometteuses : environ 80% de bonne reconnaissance avec 80% de

Présentation de résultats récents ou en cours 209
précision, sur un ensemble de vidéos contenant 25 personnes différentes. Un des
avantages de cette technique est de permettre de capturer dans la signature la
variation d’apparence au cours du temps d’une même personne. Par ailleurs, la
rapidité d’exécution de la requête de ré-identification est remarquable : une centaine
de millisecondes pour une personne parmi quelques dizaines, et guère plus s’il fallait
chercher parmi plusieurs centaines, car la complexité est logarithmique. Ces travaux
sont aussi en cours d’intégration et de test pour la reconstruction de trajectoires
inter-caméras, dans le cadre du projet KIVAOU de l’Agence Nationale de la
Recherche, coordonné par SAGEM Sécurité, et portant notamment sur le
développement d’outils pour l’analyse a posteriori de multiples vidéos afin de
faciliter le travail d’investigation des enquêteurs après un méfait.
Construction des modèles: pour
chaque personne suivie, les points
d'intérêt sont collectés chaque 4
trames, et le modèle de la personne est
l'union de tous ces Key points stockés
dans un KD-arbre.
Requête de ré-identification : pour une
personne devant être réidentifiée dans une
autre caméra, les Key points sont collectés
pendant une fenêtre glissante de 4
secondes (symbolisée par le rectangle
rouge en pointillés), et ceux-ci sont
comparés aux modèles stockés.
Ces travaux s’inscrivent, pour le moment, uniquement dans des applications du
domaine de la sécurité (vidéo protection), mais les compétences développées
pourraient parfaitement être transposées dans le futur à des applications liées aux
Systèmes de Transport Intelligent, par exemple l’identification automatique de
conducteur/passager dans une voiture (la signature serait alors sur les visages vus
sous divers angles).
REALITE VIRTUELLE ET SYSTEMES DE TRANSPORT INTELLIGENTS
Le Centre de Robotique a été un pionnier en France en initiant dès 1992 les
premières recherches sur les applications de la réalité virtuelle et augmentée en
robotique. Philippe Fuchs, le responsable de l’équipe réalité virtuelle s’est illustré en
dirigeant la rédaction du traité de la réalité virtuelle en cinq volumes et en animant la
communauté nationale au travers de l’Association Française de Réalité Virtuelle.
(http://www.afrv.fr/ )

210 Le Centre de robotique a vingt ans
De nombreux travaux de réalité virtuelle ou augmentée ont été appliqués ou sont en
cours, dans les domaines de la robotique (partenariat avec le CEA et EDF), dans le
marketing (Brevet sur le magasin virtuel), dans les transports (SNCF, RATP,
Aéroport de Paris), dans la santé (projet Agathe). Nous nous limiterons aux travaux
en relation avec la voiture intelligente.
IHS10 pour Interfaces Homme Système à 10 ans.
IHS10 est un contrat monté dans le cadre du pôle System@tic par un consortium de
8 partenaires, conduit par Visteon.
L’esthétique et la fonctionnalité de l’intérieur du véhicule et plus particulièrement
du poste de conduite sont devenus des critères essentiels de choix pour les
acquéreurs. Ces aspects motivent l’attention des constructeurs automobiles et des
équipementiers.
Les technologies de Réalité Virtuelle, déjà utilisées pour certaines phases de
validation des projets de nouveaux véhicules, sont explorées dans le cadre de IHS10
pour la conception du poste de conduite et du tableau de bord.
L’objectif de IHS10 est de concevoir et réaliser un simulateur multimodal (vision,
retour sonore, retour d’effort) pour permettre l’étude et l’évaluation ergonomique
des IHM (Interface –Homme-Machine) sur des prototypes virtuels.
Les activités du centre de robotique effectuées dans le cadre de ce projet sont
principalement:
• Mise en place d’une salle de réalité virtuelle.
• Spécifications de l'outil réalité virtuelle pour l’immersion et l’interaction de
l’utilisateur et du concepteur.
• Conduite d’études pour l’amélioration du rendu stéréoscopique.
• Mise en place de l’outil de visualisation immersive, ainsi que de l’intégration
visuelle des éléments fonctionnels (autoradio, navigateur).
• Mise en place de méthodes de modification de surfaces en situation immersive,
avec un lien vers les données CAO, pour permettre au concepteur de modifier
directement le produit sans retourner en bureau d’étude.
• Mise en place et évaluation d’un son spatialisé dans la salle immersive.
• Mise en place d’un scénario de simulation de conduite pour fournir une charge
cognitive pour l’utilisateur lors de l’étude de l’ergonomie du poste de conduite.
• Évaluation de l’interfaçage.
Le projet IHS 10 est focalisé sur trois canaux sensoriels - visuel, tactile et
acoustique.
Dans le cadre de travaux de thèse, le Centre de Robotique développe des méthodes
de conception interactives exploitant les potentialités de la réalité virtuelle de
manière compatible avec les logiciels de géométrie CAO (principalement CATIA
V5) et les interfaces haptiques (tactile et à retour d’effort) et acoustiques.

Présentation de résultats récents ou en cours 211
Des composants logiciels (élaboration de graphismes, génération de retours tactiles
et auditifs) et des équipements tactiles et acoustiques permettront aux industriels de
développer des cas d’applications spécifiques, comme la localisation des
commandes et des afficheurs, et leur optimisation ergonomique.
Nous explorons aussi des technologies émergentes non encore utilisées, comme les
écrans tactiles ou le retour acoustique.
MODELISAR
Modelisar est un ambitieux projet européen de 30 M€ de budget, d’une durée de
trois ans, rassemblant un consortium de 30 partenaires, conduit par Dassault
Systèmes.
Modelisar est une concaténation de Modelica et de Autosar, dont il doit assurer
l’intégration et l’interopérabilité dans une future version de Catia.
Modelica est un langage de modélisation orienté objet destiné à permettre une
modélisation pratique de systèmes complexes, c'est-à-dire de systèmes comportant
par exemple des composantes mécaniques, électriques, hydrauliques, thermiques,
etc. Modelica est un langage libre supporté par l'Association Modelica qui devient
progressivement un standard international.
AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) est une association
internationale de développement regroupant des constructeurs automobiles, des
équipementiers et des sociétés spécialisées dans l’électronique et l’informatique,
créée en 2003 avec l’objectif de développer et d’établir une architecture logicielle
standardisée et ouverte pour les véhicules. Autosar a pour objectif de favoriser le
développement de nouveaux systèmes embarqués améliorant la sécurité et les
performances. Autosar veut être un standard dans l’automobile dont l’objet est
d’engendrer des économies, sans aucun compromis sur la qualité.
Dans ce projet, le rôle assigné au centre de robotique est le développement et
l’intégration de l’outil de réalité virtuelle dans MODELISAR. Un scénario de
conception de l’habitacle servira de démonstrateur pour le concepteur et le
conducteur.
CONCEPTION ET PROTOTYPAGE DES INTERFACES HOMME
SYSTEME POUR L’AUTOMOBILE
Les tableaux de bord des véhicules modernes utilisent de plus en plus des écrans au
détriment des composants classiques de visualisation et des boutons de contrôle. Les
véhicules haut de gamme et les prototypes bénéficient le plus des gains en
flexibilité. Pour une plate-forme matérielle donnée, les logiciels IHS (Interface
Homme Système) doivent être différenciés pour satisfaire aux besoins d’applications
de plus en plus complexes. L’action de recherche que nous décrivons a pour objet
les modèles et les outils qui contribuent à la conception de ces IHS.

212 Le Centre de robotique a vingt ans
Conception des IHS pour l’automobile dans EDONA
EDONA est un projet de recherche du pôle de compétitivité System@tic Paris
Région, qui rassemble les principaux acteurs de l’industrie automobile en France
sous le leadership de Renault, en vue de créer une plate-forme technologique
ouverte pour le développement d’environnements spécialisés pour l’industrie
automobile. Dans ce cadre, nous développons la partie IHS de la plate-forme qui
satisfait les contraintes suivantes :
• Flexibilité à la conception : la suite logicielle pour la conception des IHS
automobiles doit fournir une assistance pour une grande variété de
composants, allant des composants standards pour le marché de masse
(instruments de bord, systèmes sonores, contrôle climatisation, etc.) aux
interfaces les plus sophistiquées des concept cars ou des véhicules pour la
recherche.
• Interopérabilité et standards : l’industrie automobile est structurée autour d’un
grand nombre de fournisseurs et d’équipementiers. L’interopérabilité, c'est-àdire
l’aptitude à pouvoir intégrer les composants dans des systèmes différents
sans difficulté particulière est un atout pour la productivité et la qualité.
L’utilisation des standards contribue fortement à cette interopérabilité.
• Systèmes embarqués et sécurité : la panne d’une IHS peut entraîner un risque
significatif pour l’utilisateur, en conséquence, une plate-forme de conception
d’IHS doit être compatible avec les outils et méthodes qui garantissent la
sécurité. Ces exigences sont les mêmes que celles rencontrées dans l’avionique
ou les systèmes médicaux.
Modèles pour les IHS.
Le projet EDONA/IHS a retenu les solutions techniques suivantes :
• Développement orienté modèles. Cette approche permet la conception ou la
récupération d’une IHS à partir d’outils externes vers le format de la plateforme
indépendante EDONA/IHS, puis assure la génération automatique de
l’IHS personnalisée vers des plate-formes dédiées au prototypage rapide ou
bien à la certification.
• SVG pour le graphique. Toutes les propriétés des modèles EDONA/IHS sont
exprimées avec SVG (Scalable Vector Graphics), un langage standard du
W3C (World Wide Web Consortium) pour la description en XML des
graphiques 2D en mode vectoriel ou points.
• Modèles de composants : EDONA/IHS propose un modèle hiérarchique de
composants, intégré avec la couche graphique qui permet la réutilisation des
composants et supporte les flux de données externes ainsi que les évènements
utilisateurs afin de modéliser les affichages et les boutons de contrôle.
• Comportement fonctionnel sécurisé : le comportement des composants est
décrit par un flux de données synchrone qui respecte le modèle Lustre. Cette
description standard permet l’application de méthodes formelles pour la
validation des composants.

Présentation de résultats récents ou en cours 213
La plate-forme IHS automobile de Mines Paris-Tech
Les principales contributions du Centre de Robotique au projet EDONA/IHS sont :
• Format du modèle : nous sommes leader en ce qui concerne les tâches de
conception et le processus de révision du modèle et du format. Nous avons
publié en 2008 la spécification de la version courante du format et nous avons
produit un validateur pour les modèles.
• Outils de modélisation : nous avons développé une bibliothèque logicielle qui
offre les nombreuses fonctionnalités nécessaires à la conception, l'analyse et la
transformation des modèles. Ce logiciel a été largement utilisé pour nos
besoins propres de conception d’IHS. Cet outil polyvalent peut constituer par
exemple une base solide pour le développement d'éditeurs graphiques de
modèles.
• Génération de code : ce composant crée le composant logiciel exécutable de
l’IHS à partir du modèle IHS. Il génère du code pour la machine virtuelle Java
et repose sur la librairie Batik pour la manipulation du SVG.
Tous ces développements logiciels sont en open source.
La plate-forme EDONA/ IHS de Mines Paris Tech a été conçue avec des soins
particuliers pour :
• Le prototypage et la simulation : le ciblage de la plate-forme Java nous permet
d’utiliser de la même manière nos composants IHS pendant les étapes de
conception, de simulation et plus tard sur les prototypes haut de gamme en
embarqué. Les outils de modélisation sont écrits en Python, un langage à
typage dynamique très efficace pour le développement rapide d'applications.
Pour la même raison, les composants de notre architecture d'exécution sont
également rendus accessibles depuis Java et Jython, un interpréteur de Python
qui tourne au-dessus de la machine virtuelle Java.
• L’innovation et les applications avancées : la recherche au Centre de
Robotique est concentrée sur les systèmes de transport intelligents (STI), en
conséquence nous nous efforçons de concevoir une plate-forme qui répond aux
besoins spécifiques de ce domaine. Comme la vidéo joue un rôle majeur dans
les applications STI, nous avons étendu le Batik SVG Toolkit pour permettre
l'affichage des informations graphiques et textuelles au-dessus de la vidéo
ainsi que l'inclusion de contrôles intégrés. À titre de démonstration, une IHS
spécifique et complète a été conçue pour le Projet LOVE. LOVE (Logiciel
d’Observation des Vulnérables) est un autre projet auquel participe l’équipe
« Perception et Fusion de données » du Centre de Robotique, qui a pour
objectif d’améliorer la sécurité des piétons en utilisant des systèmes d’analyse
et de suivi multi capteurs. Notre interface IHS a été utilisée pour afficher des
flux vidéo et de données tels que la position des piétons et le risque de
collision. Plusieurs composants IHS dédiés ont été conçus à cet effet.

214 Le Centre de robotique a vingt ans
IHM du projet LOVE réalisée avec les outils de EDONA
RESULTATS RECENTS EN SYSTEMES DE CARTOGRAPHIE MOBILE
Ce passage est inspiré de l’article de François Goulette : Relevés laser urbains par
Systèmes Mobiles de Cartographie. Revue XYZ de l’Association Française de
Topographie no.119, 2 e trimestre 2009.
La plateforme expérimentale de Système Mobile de Cartographie, LARA-3D, est
une plateforme d’étude et d’appui aux travaux scientifiques, ayant déjà connu
plusieurs versions, et qui permet d’effectuer des relevés laser « On-Drive ». La
figure ci-dessous présente une illustration du principe de relevé laser par système
mobile, avec la version 2008 du prototype LARA-3D. Les points 3D couleur sont
des points relevés par le scanner laser, et colorisés par des caméras. Ces données
sont ici superposées à un Modèle Numérique de Surface (MNS) obtenu par des
prises de vue aériennes, fourni par l’Institut Géographique National (points gris). La
mise en correspondance de relevés laser avec des MNS est un sujet de recherche sur
lequel nous avons publiés plusieurs résultats innovants en 2009.
Notre plateforme, présente une originalité et un grand
caractéristiques suivantes :
intérêt, grâce aux
• Système intégré d’acquisition et de traitement de données « temps réel »,

Présentation de résultats récents ou en cours 215
• Système générique par rapport aux applications, à la fois urbaines et
routières et déclinées avec différentes variantes,
• Système « bas coût », ayant choisi d’une part de conserver des capteurs de
localisation de moyenne gamme, et d’autre part compte tenu de l’approche
intégrée et temps réel.
Les systèmes mobiles suscitent actuellement un engouement important pour les
relevés laser. Pour autant, vont-ils remplacer les systèmes fixes ou simplement offrir
une nouvelle modalité d’acquisition ? Pour éclairer cette question, nous avons
réalisé une comparaison sur la base de deux tests de relevés laser, effectués sur une
même portion urbaine avec des systèmes fixe et mobile (Rue Soufflot, Paris 5 e ;
largeur : 140 m, hauteur : 30 m).
Principe de relevé laser mobile et cartographie 3D de la rue Soufflot (Paris)
Le scanner fixe est un système commercial ; le relevé a demandé 6 stations (points
d’acquisition) et un recalage des fichiers de points 3D entre eux.
Le scanner mobile est la plateforme LARA-3D.
Si l’on compare les temps de calcul, on observe un gain de temps considérable,
d’environ un facteur 10. En effet, le relevé par scanner fixe a demandé un temps
total d’acquisition et de génération du nuage de points consolidé d’environ 6 heures.
Le relevé par système mobile, avec une vitesse de véhicule d’environ 9 km/h, a
demandé un temps total d’acquisition et de génération du nuage de points d’environ
40 minutes. De plus, le système mobile a numérisé les deux côtés de la rue (contre
un seul côté avec le système fixe), et enfin les temps de génération du nuage de

216 Le Centre de robotique a vingt ans
points sont appelés, à terme, à être réduits voire intégrés au moment du parcours. Il
est toutefois à noter que les conditions opératoires n’ont pas été optimisées et que le
test effectué n’a qu’une valeur indicative.
Un deuxième critère de comparaison est la qualité du relevé laser. La précision des
points 3D est une question cruciale, qui dépend du système de localisation (POS).
Actuellement les POS ne garantissent pas la qualité de service en termes de
précision. C’est l’objet de travaux en cours.
En conclusion les systèmes mobiles vont probablement concurrencer sur certains
domaines les systèmes fixes, mais des améliorations sont à apporter sur plusieurs
aspects, sur lesquels des travaux sont en cours au Centre de Robotique.
SYSTEMES DE CONTROLE AVANCES
L’équipe SCA « Systèmes de Contrôle Avancés », rassemble six à huit chercheurs
sous la direction de Brigitte d’Andréa-Novel et s’intéresse au développement des
outils de l’automatique pour l’automobile, pour le contrôle, et plus récemment pour
le problème de l’estimation. Bien qu’il s’agisse de travaux théoriques, ils sont
conduits en partenariat avec les constructeurs français ou les grands équipementiers
comme VALEO. Ils ont donné lieu aux dépôts de deux brevets.
Contrôle
Les premiers travaux concernaient le CGC « Contrôle Global de Châssis ». L’idée
est de faire collaborer les couples de frein et de suspension pour maintenir la
stabilité du véhicule lors de situations de danger comme cela peut être le cas lors
d’un fort freinage en courbe. Il est important de tenir compte des aspects non
linéaires et couplés de la dynamique du véhicule. Les lois de commande résultantes
sont non linéaires et reposent sur un découpage naturel en échelles de temps : la
dynamique du châssis peut être considérée comme lente par rapport à celle des
roues.
Nous avons conduit des travaux sur la maîtrise en automatique de la manœuvre du
double dépassement avec un contrôle automatique de la vitesse longitudinale du
véhicule. La méthode retenue est celle qui assure la linéarisation exacte du modèle
bicyclette associé, mais avec un calcul des gains non linéaires à partir d’une
approche par « équations de Riccati dépendant de l’état ».
Notons que ce modèle bicyclette est original par rapport à ce qui existe dans la
littérature sur le sujet. La variable d’action est l’angle volant, mais il ne se contente
pas de contrôler les vitesses latérale et de lacet, il tient compte aussi de la vitesse
longitudinale qu’il s’agit de réguler pour que le véhicule réalise la manœuvre le plus
vite possible.
Nous avons également aidé au développement d’un outil logiciel de calcul de
sensibilités qui a permis de mettre en évidence un modèle bicyclette amélioré
reproduisant fidèlement la dynamique du véhicule lors de fortes sollicitations. Ce
modèle possède toujours 3 variables d’état, mais il modélise plus finement les forces
de liaison pneu/sol en tenant compte de termes non linéaires dans les coefficients de

Présentation de résultats récents ou en cours 217
rigidité de dérive. Ce modèle a été validé à partir de données expérimentales qui ont
montré une très bonne adéquation de ce modèle amélioré avec la réalité.
Avec un autre partenaire, nous avons abordé le contrôle automatique de véhicule, et
plus précisément le problème du contrôle longitudinal, en développant des
algorithmes robustes de type ACC ou Stop&Go. Notons que des applications de
type Stop&Go en peloton font l’objet de recherches actives dans des projets
nationaux et européens. Nous avons ainsi participé au projet CRISTAL (Cellule de
Recherche Industrielle en Systèmes de Transports Automatisés Légers) en réalisant
une démonstration d’accrochage immatériel de véhicule lors des journées organisées
par le pôle « Véhicule du Futur » et la Communauté d’Agglomération du Pays de
Montbéliard (CAPM) en novembre 2008 à Montbéliard. Lors de ces journées, les
participants ont fondé le club Move on CityMobil, club européen des villes
engagées dans l’évolution des modes de déplacements urbains.
Nous développons également des lois de commande de type « sans modèle », c'està-dire
avec une connaissance limitée de la dynamique du châssis (forces
aérodynamiques ou forces dues à la pente) mais aussi des actionneurs. En effet, la
commande physique délivrée au véhicule est l’angle papillon du moteur dans le cas
d’une accélération, ou la pression des freins dans le cas d’un freinage. Pour
compenser les dynamiques mal connues ou négligées, il est important de bien
estimer les accélérations du véhicule. Nous reviendrons ci-dessous sur la
problématique de l’estimation.
Une autre problématique importante sur le thème du contrôle automobile à laquelle
nous nous intéressons est celle de l’automatisation basse vitesse, et notamment le
problème du parking automatique. Nous travaillons sur les différents cas du créneau,
l’épi ou la bataille en développant des algorithmes de planification à partir de
raisonnements géométriques simples et d’asservissements sur les trajectoires de
référence obtenues à partir des techniques de platitude.
Estimation
En vue de la conduite automatique de véhicule, il est important de bien estimer les
variables internes de la dynamique. Pour cela, nous ne disposons que d’un nombre
limité de capteurs à bord. Nous avons par conséquent développé des estimateurs de
vitesse absolue du centre de gravité de la voiture à partir des mesures disponibles sur
les voitures de série. Ces estimations ont été élaborées à partir de méthodes
algébriques récentes développées par l’équipe ALIEN à l’INRIA (Algèbre pour
l’Identification et l’Estimation Numérique) pour l’estimation et le filtrage de
dérivées temporelles de signaux et l’identification. À cette occasion, nous avons
travaillé avec les chercheurs de ce projet et notamment Michel Fliess. Ce travail a
été soutenu financièrement par le GdR MACS du CNRS. L’obtention des
paramètres de vitesse est fondamentale, entre autres pour identifier en temps réel le
coefficient d’adhérence dans le contact pneu/sol, ce qui s’avère déterminant en
terme de sécurité.
Dans le cadre de notre collaboration avec VALEO, l’algorithme de contrôle
longitudinal que nous avons développé utilise des estimateurs algébriques,

218 Le Centre de robotique a vingt ans
notamment de la dérivée temporelle de l’inter-distance. L’approche a été validée sur
des véhicules électriques de type CyCab de nos partenaires de la JRU Lara.
Enfin, toujours dans un but d’estimation, et dans le cadre du projet européen
REACT, nous avons élaboré en partenariat avec le LIVIC, un capteur de visibilité
par temps de brouillard. L’objectif est d’être capable de mesurer localement à l’aide
d’une caméra embarquée la distance de visibilité, basée sur un traitement de la
luminance, mais aussi de compléter le capteur pour le rendre « générique » au sens
d’une prise en compte plus réaliste de la scène routière. D’autre part, nous avons
développé un premier prototype de capteurs permettant la mesure du tangage et du
roulis à l’aide de plusieurs capteurs à ultrasons placés sous le véhicule. Ces capteurs
ont été validés sur nos voitures instrumentées C3, et permettent de renseigner les
organes de sécurité active nécessitant des estimations en ligne des variables
proprioceptives du système. Ces capteurs à ultrasons pourront également être utilisés
en barrière de détection d’obstacles.
AROS: AUTOMOTIVE ROBUST OPERATING SERVICES
AROS est un projet qui a été généré au sein du pôle de compétitivité System@tic
Paris-Région, qui a été labellisé par ce pôle ainsi que par le pôle MOVEO puis
retenu pour financement par l’Agence Nationale de la Recherche en 2008. Le
partenariat AROS conduit par le Centre de Robotique rassemble Valeo, l’Inria et
Intempora, l’éditeur de logiciels embarqués qui industrialisera le prototype.
Son but est la spécification et la réalisation d’une suite logicielle pour la conception
et le prototypage rapide d’applications distribuées robustes pour la sécurité et la
mobilité dans les transports. Au-delà des transports, AROS s’appliquera à tous les
systèmes robotiques autonomes communicants.
AROS sera une plate-forme de développement logiciel pour l'automobile, se
caractérisant par :
• Un modèle de composants simple mais souple et dynamique, permettant de
couvrir des domaines applicatifs variés, et notamment les applications V2I et
V2V ainsi que les applications de fusion de capteurs (par exemple fusion-laser
vision) et fusion de données (intégration de données sur un serveur
d'estimation de trafic).
• Une très grande facilité de développement de nouveaux composants, y compris
lors de l'utilisation du langage C, le rapprochant de méthodologies de
développement agiles. L'objectif est qu'un composant multiplexeur puisse être
écrit en moins de 10 lignes de code.
• La disponibilité d'une banque de composants variés adaptés à la conception de
prototypes d'applications ITS.
• Une bonne capacité à faire migrer les développements du prototypage vers
l'industrialisation, notamment au travers du rapprochement avec AUTOSAR.
AROS fera un saut technique considérable se caractérisant notamment par :
• La génération de code pour les composants respectant les contraintes liées à

Présentation de résultats récents ou en cours 219
AUTOSAR - notamment le typage AUTOSAR pour les ports - capables de
s'exécuter dans un AUTOSAR RTE. Ceci permettrait de faire migrer
progressivement une application prototypée sous AROS vers un
environnement de production.
• Une couche de communication permettant d'interfacer une application AROS
avec un système AUTOSAR.
• Le respect pour le développement des composants de la terminologie
AUTOSAR (r-port, runnable, characteristics etc.)
• Une nouvelle interface de développement construite autour d’Eclipse, afin de
s'intégrer aux outils AUTOSAR développés dans le cadre du projet EDONA,
développés en parallèle avec AROS.
Par rapport à AUTOSAR, les systèmes tournant sous AROS ont vocation à couvrir
des applications de plus haut niveau (AUTOSAR étant très orienté contrôle moteur /
habitacle, mais pas du tout ITS), notamment les applications incluant une
distribution de l'application entre embarqué et débarqué (V2V, V2I) ou les
applications complexes comme les applications de traitement vidéo ou de fusion de
données.
On envisage le lien avec AUTOSAR sous la forme de l'interopérabilité avec un
système AUTOSAR, de la migration de composants AROS bas niveau vers
AUTOSAR, et du respect de concepts communs, notamment au niveau
terminologie.
AROS ajoute à RT MAPS des fonctionnalités qui lui font défaut aujourd'hui
notamment :
• La possibilité de concevoir de manière transparente des applications
distribuées, y compris à travers des réseaux sans fil (V2I / V2V).
• La capacité à gérer un très grand nombre de composants répartis sur un réseau
hétérogène allant du gros serveur à l'ECU 16 bits embarqué dans un véhicule.
• La sécurité des transmissions, à travers l'utilisation (optionnelle) d'algorithmes
de cryptage type SSL.
La sûreté de fonctionnement sera accrue :
• Par la possibilité de mettre en place un fonctionnement multiprocess plutôt que
multithreads, ceci afin de garantir une meilleure isolation des composants les
uns des autres.
• Par la possibilité de concevoir des composants capables d'observer et de
contrôler le fonctionnement d'une application, permettant typiquement de
relancer un composant qui a mal fonctionné ou encore de surveiller des
composants fonctionnant en redondance.
Au niveau du modèle de composants, les innovations majeures sont :
• La présence d'un coeur de simulation de type VHDL permettant d'écrire des
composants respectant la causalité et la simultanéité d'exécution (modèle
synchrone), et ceci même en mode distribué (à travers l'application de

220 Le Centre de robotique a vingt ans
l'algorithme de Time-Warp de Jefferson). En cela, AROS se rapprochera des
simulateurs classiques tels que Simulink tout en gardant la possibilité de créer
des composants asynchrones sur le modèle RT MAPS.
• Le support d'un mode de fonctionnement isochrone, ou encore time-triggered,
pour garantir un fonctionnement temps réel dur sur les cibles dotées d'un OS
temps réel, voire sur les cibles sans OS. Cette fonctionnalité est très importante
dans le cadre de l'utilisation d'AROS pour réaliser des tâches de contrôle
commande robustes.
• La possibilité de définir des composants sous forme structurelle, c’est-à-dire
des composants composés d'autres composants interconnectés (mais n'étant
pas nécessairement exécutés sur la même cible).
• Le typage dynamique des données transitant dans le système, et l'utilisation
d'un ramasse-miettes temps réel distribué.
D’autres caractéristiques majeures sont:
• Le support pour des cibles autres que les systèmes Windows et Linux, comme
ces cibles embarquées 16 et 32-bits sans OS.
• La possibilité de générer du code intégrable en dehors d'un système AROS.
Les cibles privilégiées sont AUTOSAR RTE, System C.
• La possibilité d'utiliser du C et non plus seulement du C++ pour le
développement des composants, notamment dans le but de supporter de petites
cibles.
Le projet AROS, d’une durée de trois ans, se terminera fin 2011.
COREBOTS: LA ROBOTIQUE MOBILE AUTONOME ET COMMUNICANTE
Le défi CAROTTE (CArtographie par ROboT d'un TErritoire) est un programme de
l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) en partenariat avec la Délégation
Générale pour l'Armement (DGA). Corebots est la proposition du Centre de
Robotique des Mines à ce programme, qui a été sélectionnée pour financement par
l’ANR en 2009.
Corebots (Cœur de Robot) a pour but la construction d'un robot évolutif capable
d'assurer les fonctions de base d'un robot mobile autonome :
• Cartographie et localisation dans un environnement inconnu : le robot
doit être capable de détecter son environnement, d'en déduire une carte dans
laquelle il saura se positionner,
• Navigation autonome en intérieur : générer des trajectoires sûres
exemptes d'obstacles, qui sont compatibles avec la mécanique du robot,
• Reconnaissance visuelle d'objets se trouvant dans l'environnement du robot, à
partir d'une banque d'objets préalablement étiquetés.

Présentation de résultats récents ou en cours 221
Le Mines Rover est un robot dessiné à l'origine par des élèves ingénieurs de l'Ecole
des Mines dans le cadre d'un projet mécatronique. Il a été amélioré par la suite au
niveau mécanique par des élèves du lycée technique Louis Armand de Nogent (94).
Ce robot est devenu l'objet d'un projet éducatif européen appelé « Eurov », qui a
reçu le 1er prix Lycée au Forum CNES de l'Espace et des Jeunes en 2007. Cette
plate-forme a été fabriquée en une dizaine d'exemplaires et diffusée dans toute
l'Europe. Le Mines Rover est la base matérielle de départ de Corebots.
Les contributions innovantes sont :
• Core SLAM: pour cartographier et localiser simultanément l’environnement
robot.
• Core Keypoints: programme permettant de détecter et de reconnaître des objets
préalablement appris.
• Core Control: pour les algorithmes de contrôle et de planification.
• Core Map: l'interface et le langage conçus pour gérer l'aspect cartographie
du système.
Le SLAM (Simultanneous Localisation and Mapping) est une technique de
localisation et de cartographie de l’environnement en robotique. TinySLAM est un
algorithme de SLAM laser basé sur de l'IML (Incremental Maximum Likelihood)
développé dans le cadre du projet. Une première implémentation testée sur le Mines
Rover est utilisée pour cartographier le laboratoire d'électronique dans l’image cidessous.
On constate que malgré un environnement très complexe, avec de
nombreux objets au niveau du sol, les pieds de table, des piétons debout, la
première carte est déjà signifiante.

222 Le Centre de robotique a vingt ans
Cartographie d’un environnement de laboratoire réalisé par SLAM
PUMAS : PLATE-FORME UNIVERSELLE DE MOBILITE AVANCEE
Le projet PUMAS est un exemple type de recherche innovante avec application
immédiate. Ce projet labellisé par les pôles de compétitivité MOVEO et
ADVANCITY a été retenu pour financement par le FUI, Fond Unique
Interministériel en 2009. Le projet s’appuie sur un brevet déposé par ARMINES
(INPI N° 2 929 034 par Claude Laurgeau, Arnaud de la Fortelle, et Bruno Steux) à
la suite des contrats européens REACT et C2REACT. Ce projet conduit par EIGIS
Mobilité, leader dans l’ingénierie trafic et les STI, a pour objectif la création d’une
plate-forme de renseignement de temps de parcours pour les villes et les
agglomérations.
La solution PUMAS s’inscrit dans la mouvance des véhicules traceurs, mais propose
des innovations simples et puissantes, détaillées ci-dessous :

Présentation de résultats récents ou en cours 223
Le point de référence : le PUMAS Point
Le PUMAS Point est un point de coordonnées GPS sur une carte numérique. Les
PUMAS Points peuvent donc être multipliés ou déplacés sans coût à l’infini, offrant
ainsi une flexibilité totale pour mailler une agglomération ou un territoire en zone
rurale. Ils seront placés a priori sur les routes au niveau de toutes les intersections.
On construit ainsi une carte numérique en forme de graphe dont les boucles
magnétiques virtuelles sont les sommets et les routes sont les arêtes. Les arêtes
peuvent être parcourues dans les deux sens ou dans un seul sens dans le cas des sens
interdits.
Les PUMAS Points sont des triplets (latitude, longitude, altitude) dans une carte
numérique vectorielle. Ils constituent donc une représentation numérique allégée de
la cartographie numérique classique ayant une faible empreinte mémoire. Par
exemple, la ville de Paris comptait 6088 rues en 1997, en comptant en moyenne
trois intersections par rue et 6 octets par PUMAS Point, cela ne fait que 110 Kilo
octets pour 18264 boucles magnétiques virtuelles.
Le collecteur de temps de trajet : la PUMAS Box
Le collecteur de temps de trajet correspond à un boîtier embarqué de type PDA,
ou ultérieurement à un équipement de série dans le véhicule, assurant au minimum
les fonctions de localisation et de communication.
La PUMAS box contient en mémoire les attributs de position des boucles
magnétiques virtuelles. Le processeur de la PUMAS Box scrute les coordonnées
GPS du véhicule quand celui-ci se déplace, réalise l’opération de mise en
correspondance (« map matching ») et crée un tableau des temps de trajet TT (i, j)
entre les boucles magnétiques virtuelles (BMV).
BMV (i) 1 2 3 …… n-1 n
TT (i-1, i) TT(1,2) TT(2,3) TT(n-1,n)
V (i) V1 V2 V3 Nn-1 Vn
Structure simplifiée d’un message PUMAS
Ce tableau représente la connaissance de l’état du trafic sur le trajet emprunté par le
véhicule au jour et à l’heure où celui-ci circule, dans la zone urbaine ou rurale
considérée. On pourra aussi transmettre des données supplémentaires provenant de
la géolocalisation continue du véhicule (par exemple des vitesses, des positions à
vitesse faible dénotant l’entrée dans une congestion etc.). Nous appelons cette
information un message PUMAS. Chaque message PUMAS a un en-tête et un
numéro.

224 Le Centre de robotique a vingt ans
Les boîtes aux lettres virtuelles : le PUMAS Spot
Les boîtes aux lettres ou PUMAS Spots sont des emplacements réels ou virtuels où
les messages trafic sont collectés puis acheminés vers un serveur de gestion de
trafic : le PUMAS Server.
Un certain nombre de PUMAS Box seront déployées dans l’agglomération sur des
points fixes. Ces bornes fixes formeront un réseau maillé. Ce réseau comptera donc
des points fixes et des points mobiles. Il sera relié en plusieurs points à des accès
haut débit (de type ADSL simplement).
Bien que les PUMAS Box puissent communiquer avec les PUMAS Spot, les cartes
embarquées contiendront la localisation des PUMAS Spots afin de préparer les
PUMAS Box à déposer les messages de temps de parcours dans ces boîtes aux
lettres. Les PUMAS Spots collecteront ainsi les messages trafic de tous les véhicules
qui passent dans leur voisinage immédiat. À intervalles de temps déterminés, chaque
PUMAS Spot établira une liaison monodirectionnelle avec le PUMAS Server
(centre de gestion du trafic) auquel il transmettra les messages trafic qui seront
agrégés dans les algorithmes de reconstruction et de prévision de trafic.
L’Agglo de Rouen équipée en PUMAS Points et PUMAS Spots
La modélisation de réseau urbain maillé par une approche temps de trajet :
le PUMAS Server
Dans la gestion de temps de parcours avec les méthodes classiques, les données de
sorties normales sont des débits exprimés en nombre de véhicules par heure sur une
voie.

Présentation de résultats récents ou en cours 225
Ce type de résultat donne toute satisfaction à l’exploitant de l’infrastructure qui est
intéressé à connaître le taux de saturation de son infrastructure.
S’il s’agit de l’exploitant d’ouvrages à péage comme des autoroutes, des ponts ou
des tunnels, le débit est la grandeur adéquate puisqu’elle est liée directement au
rendement financier de l’exploitant.
Entre deux boucles magnétiques réelles qui délimitent un tronçon de route contenant
n voitures, on peut écrire une équation de conservation qui, sur le temps dt, est
représentée par l’équation :
dN/dt = Q in - Q out
Cette approche a donné lieu à l’algorithme BRP (Bonvallet-Robin-Prévallée) qui est
d’usage courant en France pour estimer les temps de parcours sur tronçons urbains à
partir des comptages.
Mais ce qui intéresse le citoyen usager de l’infrastructure, c’est le temps qu’il mettra
pour effectuer le parcours qu’il désire, par exemple sa liaison domicile-travail. C’est
précisément le type d’information qui est au cœur de l’approche proposée dans
PUMAS. Mais les messages de trafic doivent être agrégés et fusionnés le cas
échéant avec d’autres types de données.
Il faudra des modèles de trafic et un savoir-faire pour prédire, non pas les temps de
trajet délivrés dans les messages trafic (qui sont les données alimentant les modèles),
mais les temps de parcours entre deux points quelconques du réseau.
Pour ce faire, nous avons développé une approche originale qui s’appuie d’une part
sur le modèle de Ising en physique statistique et d’autre part sur une discrétisation
du trafic dans l’espace temps pour lequel on définit une méthode d’inférence basée
sur la « Belief Propagation ».
Ces temps de trajet seront communiqués à l’usager selon les modalités propres à
l’Agglomération (panneaux à messages variables, site Web, etc.).

226 Le Centre de robotique a vingt ans
Modèle de Ising et reconstruction à partir de données incomplètes
Le tableau ci-dessous compare les avantages et inconvénients de la méthode
traditionnelle et de la méthode PUMAS.
Le projet PUMAS commencera début 2010 pour être mis en œuvre dans
l’agglomération de Rouen en 2012.
Recueil
des
données
Remontée des
informations
Traitements
des données
trafic
Descente des
informations
vers l’usager
Solution
classique
Boucles
magnétiques dans
la chaussée,
onéreuses, fixes
en nombre limité.
Câbles ou fibres
optiques dans la
chaussée.
Mesure des débits et
des vitesses. Usage
de modèles
prédictifs pour
remonter aux temps
de trajet.
PMV : Panneau
à Messages
Variables
Info trafic RDS
TMC.
Solution
PUMAS
On Board Unit
dans le véhicule
avec PUMAS
Points.
Aucun travail sur
l’infrastructure.
Flexibilité totale.
Communications sans
fil : WIFI 802.11 p et
GPRS.
Concept de boîte aux
lettres virtuelle.
Mesure directe des
temps de trajet.
Complémentarité
avec les boucles
traditionnelles.
Idem
Données au
format TPEG.

Présentation de résultats récents ou en cours 227
GEONET : CONVERGENCE DES COMMUNICATIONS VEHICULAIRES
ET INTERNET
Le projet européen GeoNet (http://www.geonet-project.eu/) est né du constat
suivant :
• D’un côté de nombreux projets européens étudiaient l’utilisation de liens de
communication très divers (GPRS, WiFi, 3G…) pour des applications dites
« non critiques ». Ces communications reposaient presque toujours sur
l'utilisation du protocole IP (Internet Protocol), qui est à la base des
communications dans l'Internet. On peut citer de gros projets comme CVIS et
COOPERS, ou d'autres plus petits et antérieurs à ceux-ci tels REACT et
COM2React.
• D’un autre côté, le CAR 2 CAR Communication Consortium, ainsi que
d’autres projets de recherche, mettaient au point une architecture de
communication pour des applications « critiques », c'est-à-dire des
applications de sûreté routière exigeant des temps de réponse très faibles, et
non basées sur IP. Or cette deuxième architecture, essentiellement propriétaire
malgré une ouverture vers les standards, n'était pas compatible avec la
première qui préconise l'utilisation d'IPv6, la toute dernière version d'IP,
actuellement en cours de déploiement dans le monde Internet.
Un consortium d’industriel (Hitachi, NEC, EFKON, Broadbit et Lesswire) et de
chercheurs (INRIA et IMDEA), conduit par l’INRIA en partenariat avec Mines
ParisTech, a proposé de réaliser la convergence de ces deux architectures dans un
cadre très spécifique, les communications « géographiques ». Il s’agit d’un nouveau
type de communication. Au lieu de communiquer avec un ordinateur (ou plusieurs)
identifié par son adresse IP (un numéro similaire à une adresse postale), on
communique (« networking ») avec un ordinateur (ou plusieurs) identifié par une
région de l’espace (« géo- ») identifiée par sa latitude et sa longitude. C’est ce qu’on
appelle le géo-networking ou adressage et routage géographiques.
Le geo-networking correspond très bien aux besoins du monde des transports. Par
exemple, un feu tricolore « communique » avec une région où se trouvent les
voitures arrivant au carrefour. Une alerte au verglas ou pour signaler un accident
n’est intéressante que pour les véhicules arrivant sur cette zone donc, encore une
fois, c’est un critère géographique qui détermine quels véhicules doivent recevoir la
communication. Cependant, et on le voit encore sur la figure ci-dessous, il existe
deux techniques pour transmettre les messages : ou bien par Internet (IPv6), ou bien
directement de véhicule en véhicule (réseau véhiculaire ad-hoc, dit « VANET »). Or
la première technique correspond à l’architecture IP de CVIS (basée sur ISO
CALM) et la seconde à l’architecture non IP du CAR 2 CAR Communication
Consortium. GeoNet s’est donc proposé de combiner ces deux techniques dans une
architecture dite « IPv6 geo-networking » pour en assurer la meilleure exploitation
possible.

228 Le Centre de robotique a vingt ans
Illustration du géo-networking, communication vers une région.
GeoNet est un projet extrêmement technique, entièrement consacré aux couches
réseaux des systèmes de communications, mais qui aura un impact important sur les
architectures en cours de déploiement. GeoNet a travaillé selon trois axes :
• Connaissances : le consortium a analysé les architectures, les choix techniques
réalisables aujourd’hui puis a produit une architecture et des spécifications sur
des modules permettant aux deux architectures considérées de communiquer.
• Standardisation : tous les membres du consortium GeoNet sont actifs dans les
organisations de standardisation (ETSI, ISO, IETF…) et se sont engagés à
pousser les spécifications produites par GeoNet afin de les transformer en
standards.
• Logiciel : deux réalisations logicielles de ces spécifications sont développées
(par NEC et Hitachi) afin de les tester et de vérifier leur compatibilité.
Encore une fois, le projet GeoNet utilise la flotte de véhicules LaRA pour des
expérimentations en grandeur nature. Dans ce cas précis, les modules GeoNet sont
employés avec l’architecture CALM (issue du projet CVIS) qui supporte ces efforts
(de même que le CAR 2 CAR Communication Consortium). Nous espérons bien
que ces modules seront utilisés demain par la plupart des projets coopératifs en
Europe et au-delà. On voit ci-dessous le positionnement de GeoNet dans la galaxie
des projets et des institutions.

Présentation de résultats récents ou en cours 229
GeoNet et ses liens avec divers projets et institutions
IPv6: un nombre d'adresses illimité pour l'Internet des objets
Le protocole IP (Internet Protocol) est à la base des communications dans l'Internet.
Il permet de déterminer où se trouvent dans le réseau l'émetteur et le récepteur d'une
communication (un échange de « paquets» dans le jargon Internet). Les ordinateurs
et autres objets (smart phone, boîtier ADSL, PDA, capteur) communicant dans
Internet sont identifiés par une adresse IP (elle identifie l'objet à une position
spécifique du réseau Internet de manière similaire à une adresse postale qui identifie
une personne dans un lieu spécifique).
IPv4, la version d'IP actuellement majoritairement déployée dans Internet ne permet
de supporter qu'un nombre limité d'ordinateurs (2 32 ) communicant simultanément
dans Internet, soit environ 4 milliards avec une gestion optimale et très complexe
des adresses.
Les nouveaux usages d'Internet ne cessent d’augmenter notamment :
• la téléphonie (tous les téléphones, fixes et mobiles deviennent petit à petit
des ordinateurs connectés à Internet),
• la télé numérique,
• les jeux en réseau,
• la domotique (capteurs et électroménager deviennent des objets
communicants dans Internet),
• les transports (systèmes de navigation, de gestion de flotte de véhicules, de
gestion de trafic routier, multimédia embarqué, capteurs).
On comprend bien que le nombre possible d'objets communicants est bien supérieur
aux quatre milliards qu'IPv4 peut permettre de supporter sans passer par des
techniques complexes - par exemple celle du NAT (Network Adress Translation)
qui permet de partager une adresse IP entre plusieurs ordinateurs.
Aussi une nouvelle version, IPv6, a été standardisée avec un très grand nombre
d'adresses (2 128 ) et d'autres innovations. Cette version est à présent en cours de

230 Le Centre de robotique a vingt ans
déploiement dans le coeur de réseau des opérateurs de l'Internet, parfois même
jusqu'à l'utilisateur (notamment chez Free). Cette transition d'IPv4 à IPv6 se fait
lentement, souvent sur une décennie pour les usages standards de l'Internet, et de
manière transparente pour l'utilisateur (les systèmes d'exploitation récents l'intègrent
tous), mais pas pour l'administrateur du réseau ni le décisionnaire, qui doivent
prévoir le remplacement des équipements et logiciels, la formation du personnel, et
la réorganisation d'un réseau plus fonctionnel.
La nécessité de passer d'IPv4 à IPv6 devient à présent pressante car aucun bloc
d'adresses IPv4 ne pourra prochainement plus être attribué aux opérateurs. Pendant
un certain temps les opérateurs continueront à allouer des adresses dites « globales »
(uniques pour l'utilisateur) ou privées (partagées via un mécanisme de NAT) mais
finiront par achever la transition à IPv6 afin de conserver leurs utilisateurs, d'étendre
la palette de leurs services et de lutter contre la concurrence de nouveaux opérateurs.
En revanche, une situation de pénurie des adresses IPv4 est un frein à l'innovation
(plus d'expansion d'Internet à de nouveaux usages) et entretient les monopoles
(impossibilité d'avoir de nouveaux entrants, soit concurrents aux opérateurs établis,
soit complémentaires dans les nouveaux usages d'Internet). Pour cette raison, une
transition rapide vers IPv6 est recommandée.
C'est notamment ce que suggèrent des rapports de l'OCDE ainsi qu'un plan d'action
de la Commission Européenne en faveur d'IPv6, tous les deux publiés en mai 2008.
Ces rapports ainsi que de nombreuses autres expertises ont récemment conduit nos
politiques à se prononcer sur IPv6, à commencer par un rapport du Conseil Général
des Technologies de l'Information (CGTI - organe placé sous la responsabilité du
ministre de l'Economie, de l'Industrie et de l'Emploi (MINEFE) et le plan « France
Numérique 2012 » publiés respectivement en août et en octobre 2008. Plus
récemment (juin 2009), la secrétaire d'Etat à la Prospective et au Développement de
l'Economie Numérique (Nathalie Kosciusko-Morizet) s'est exprimée à propos du
futur de l'Internet. Tous ces documents sont disponibles en ligne
(http://www.g6.asso.fr/tff/index.php/Documents) sur le site de l'IPv6 Task Force
France (TFF), un groupe de sensibilisation à IPv6 qui dépend de l'association G6.
HAVEIT
La conduite automatisée devient de plus en plus le défi des recherches dans les
domaines de l'automobile partout dans le monde. Plusieurs démonstrations
remarquables du point de vue technique comme le Grand Darpa Challenge ont
montré que le défi pouvait être relevé. Toutefois il s’agissait là de démonstrateurs de
laboratoire, autonomes certes, mais surveillés par des chercheurs, sans les soucis de
production en série et de mise à disposition auprès d’un public classique. HAVEit
est le premier grand projet qui aborde la conception globale d’un véhicule
automatisé, avec une démarche progressive et une vision à long terme.
HAVEit (jeu de mot en anglais « Ayez le », construit avec Highly Automated
Driving) est un Projet Intégré de la Commission Européenne financé dans le cadre
du 7e programme-cadre, qui a pour objectif la conduite hautement automatisée, dans
une perspective à long terme. Le projet rassemble 23 organismes de 7 pays. C’est le

Présentation de résultats récents ou en cours 231
projet le plus ambitieux financé en Europe dans ce domaine (17 M€ de
financement pour un budget total de 27, 4 M€).
L'amélioration de la sécurité routière, de l'efficacité énergétique et du confort seront
atteintes en développant un co-pilote virtuel capable d’assister le conducteur
humain. Les performances et l’état du conducteur seront estimés, y compris son
attention et son état de fatigue.
Afin d’éliminer les situations de surcharge ou de sous-charge du conducteur, une
répartition dynamique des tâches entre le conducteur et le co-pilote virtuel sera
implémentée. La répartition d’abord très classique évoluera en donnant de plus en
plus de pouvoir au co-pilote virtuel tout en assurant la transition souple des états.
L’objectif ultime est la conduite tout automatique sécurisée.
La conduite tout automatique requiert une architecture sécuritaire intrinsèque
tolérante aux fautes. Il faudra alors faire évoluer les systèmes actuels d’assistance à
la conduite (ADAS) vers un système complet et sûr de conduite entièrement
automatisée.
HAVEit vise à accroître de manière significative la sécurité routière pour les
voitures particulières, les bus et les camions et à augmenter fortement la mobilité
des personnes et des marchandises. Pour cela, il faudra satisfaire les exigences
suivantes :
• Architecture sécuritaire y compris la gestion de la redondance.
• Répartition optimisée des tâches dans le système mixte: conducteur, co-pilote
virtuel.
• Architecture sécuritaire des applications.
• Conduite fortement automatisée en circulation urbaine.
La durée du projet est de 42 mois, les derniers mois étant entièrement dédiés à la
validation des concepts et surtout au développement des démonstrateurs. Ainsi, à
terme, plusieurs prototypes seront construits par les constructeurs et les
fournisseurs. Pour préparer l’intégration sur les prototypes réels, un prototype
logiciel du co-pilote virtuel est en cours d'élaboration par une équipe
interdisciplinaire issue de plusieurs instituts de recherche européens afin de
démontrer les principes de base d’une conduite très automatisée.
Les techniques développées seront ensuite validées sur les prototypes de HAVEit
puis progressivement transférées aux véhicules de présérie. Le co-pilote virtuel
intègre le système de fusion de données multi capteurs, les systèmes de
planification des manœuvres et des trajectoires et les systèmes de contrôle
commande qui sont ensuite utilisés pour contrôler les interfaces actives tout en
prenant en compte les actions du conducteur.
Dans ce schéma de fonctionnement, la JRU Lara est très présente et est responsable
d’une partie centrale : celle du développement du co-pilote. Le co-pilote est l’organe
qui récupère les données sensorielles collectées par le système de fusion de données
et qui génère les manœuvres à effectuer ainsi que les lois de contrôle commande à
réaliser par les actuateurs des véhicules. Concrètement la JRU LaRA se charge de :

232 Le Centre de robotique a vingt ans
• L’élaboration et la sélection des manœuvres optimales (LIVIC-LCPC) à
effectuer par le véhicule en tenant compte de divers paramètres importants : la
sécurité (prévention des collisions), le confort, les règles de conduite, la
réglementation de la route, les capacités du véhicule, etc. Mais aussi la volonté
et l’intention du conducteur, son profil de conduite, son état de veille, etc. A
chaque instant, plusieurs manœuvres sont générées et elles se verront affecter
des scores selon leur importance et la priorité de leur exécution.
• Le développement de la planification spatio-temporelle de la trajectoire
géométrique (INRIA et Mines-ParisTech). Prenant en compte la manœuvre
décidée par le module en amont, il s’agit de générer une trajectoire
géométrique représentant la position et la vitesse du véhicule pendant un
horizon temporel à venir. En tenant compte des incertitudes de positionnement
des différents obstacles et du véhicule lui-même, la trajectoire calculée doit
assurer qu’aucune collision ne sera possible avec les obstacles statiques et
dynamiques. De même, chaque trajectoire doit respecter les contraintes
cinématiques du véhicule (capacité de freinage, accélération et décélération
maximales, braquage maximal, adhérence maximale, etc.).
• L’exécution des trajectoires planifiées (LIVIC-LCPC) : ici, l’objectif est de
générer un vecteur de commande (vitesse, angle de braquage) à appliquer aux
contrôleurs du véhicule qui permet à ce dernier de suivre une trajectoire réelle
très proche de la trajectoire optimale calculée par le module précédent.
Les algorithmes développés par la JRU LARA seront spécifiquement intégrés dans
le démonstrateur développé par DLR (Centre de Recherche Aérospatial Allemand).

CHAPITRE 4
DISTINCTIONS
Le Centre de Robotique a fait à de nombreuses reprises l’objet de reportages sur ses
travaux dans les divers médias, télés, radios, presse écrite.
Plusieurs enseignants chercheurs se sont illustrés en prenant des initiatives d’intérêt
public.
Mentionnons notamment Philippe Fuchs, pionnier de la réalité virtuelle en France,
fondateur de l’Association Française de Réalité Virtuelle (AFRV), dont il a été le
premier président. Il a aussi été l’auteur et le coordinateur d’une collection
d’ouvrages « Traité de la réalité virtuelle ».
Hugues Molet a fondé la revue française de gestion industrielle (RFGI), revue
d’audience nationale et dans les pays francophones, dont il est toujours rédacteur en
chef.
Plusieurs doctorants ont aussi été honorés, en particulier :
• Jorge Villagra : prix de la meilleure thèse 2006 décerné par le GdR MACS.
• Alexandre Bargeton : Prix du meilleur travail de thèse dans les Systèmes de
Transports Intelligents par ITS Bretagne en 2008.
Trois professeurs ont été distingués dans les ordres honorifiques nationaux
• Brigitte d’Andréa-Novel : Officier dans l’ordre des Palmes académiques,
Chevalier dans l’ordre du mérite.
• Hugues Molet : Officier des Palmes académiques.
• Claude Laurgeau : Commandeur dans l’ordre des Palmes académiques.
Le Fondateur du Centre de Robotique a été aussi récompensé par la plus haute
distinction internationale en robotique, le prix Engelberger.
Il tient à associer et partager cette distinction avec tous ses collègues du laboratoire.
JOSEPH F. ENGELBERGER ROBOTICS AWARDS
Dans le domaine de la robotique, « Le Engelberger Robotics Award » est la
distinction honorifique la plus prestigieuse au monde. Elle est attribuée à un individu
pour l'excellence de ses actions en termes de développement technologique,
d'applications, d'enseignement et de leadership dans les industries robotiques.
Chaque lauréat reçoit un « honorarium » et une médaille commémorative avec
l'inscription :
"Contributing to the advancement of the science of robotics in the service of
mankind"

234 Le Centre de robotique a vingt ans
Depuis sa création en 1977, cette récompense a été attribuée à 81 personnalités du
monde de la robotique issues de 14 pays : Etats-Unis, Corée, Canada, Japon, Italie,
Angleterre, France, Allemagne, Pologne, Suède, Australie, Norvège et Suisse.
Communiqué de presse :
Le prix Engelberger, remis à l'occasion du 35ème Symposium de la Robotique qui
réunit à Paris, du 24 au 26 mars 2004, la communauté scientifique et industrielle de
la Robotique à l'initiative de l'IFR (International Federation of Robotics) vient de
distinguer Claude Laurgeau, Professeur et Directeur du Centre de Robotique de
l'Ecole des Mines de Paris.
Créé en 1975 par M. Engelberger, le père de la robotique, ce Prix a récompensé
depuis son origine 89 chercheurs, dont seulement 2 français.
Aujourd'hui, cette distinction internationale reconnaît le parcours de Claude
LAURGEAU - Professeur, Chercheur et Créateur d'entreprises - ainsi que
l'excellence des travaux conduits au Centre de Robotique et qui couvrent un large
spectre de la robotique moderne : Robotique Autonome et Communicante au travers
de ses travaux sur la voiture intelligente, ingénierie de la Réalité Virtuelle et
Augmentée, Imagerie et Robotique Médicale,
Systèmes de Contrôles Avancés, Systèmes Productiques et Logistiques.
Ce Prix reconnaît également la qualité des liens contractuels qu'ont tissé l'Ecole des
Mines de Paris et ses Centres de Recherche avec le monde économique.
Claude LAURGEAU a effectué l'ensemble de sa carrière comme enseignant -
chercheur au sein de l'Education Nationale. Elève des Ecoles Normales - IPES -
Assistant - Maître Conférence et Professeur des Universités, il est l'un des pionniers
en France de la Robotique à laquelle il s'intéresse dès 1974.
Il crée la première Ecole de robotique en France à Nantes en 1981 puis devient
responsable du département Robotique Productique à l'Agence de l'Informatique où

Distinctions 235
il anime avec succès la communauté nationale de recherche en Robotique de 1982 à
1987.
Claude LAURGEAU crée aussi à cette époque une collection d'ouvrages sur les
nouvelles technologies, la collection « Novotique » et édite 4 livres considérés
comme précurseurs : « Les réseaux locaux industriels » (J.Thomesse en 1986), « Les
contrôleurs de robots » (V.Dupourqué en 1987), « La simulation en productique »
(Proth, Cavaillé en 1986), « Les machines de vision » (C.Laurgeau en 1984). Il
organise de nombreuses journées de rencontre entre les chercheurs et finance près de
80 actions de recherche.
Claude LAURGEAU écrit par ailleurs 5 livres comme auteur principal qui ont été
souvent les premiers à traiter du sujet : « Les automatismes industriels » en 1976,
« Les Automates Programmables Industriels API » en 1977 (inventeur du nom),
« Comprendre la robotique » en 1983, « Les langages pour la robotique » en 1982,
« Les machines de vision pour la productique » en 1984.
L'École des Mines de Paris remarque ses travaux : Claude LAURGEAU la rejoint en
1988 pour créer l'option robotique ainsi que le Centre de Robotique qu'il développe
depuis 15 ans. Ce Centre regroupe aujourd'hui 40 personnes dont 15 doctorants et
fait preuve d'une importante activité contractuelle.
Plusieurs brevets ont été déposés par le Centre de Robotique de l'École des Mines de
Paris dont 1 à l'international est déjà valorisé.
Plusieurs réalisations du Centre de Robotique de l'École des Mines de Paris sont
considérées comme des « premières mondiales » comme par exemple :
• le magasin virtuel (brevet international),
• la pose de 8 implants par un chirurgien en Suède avec le logiciel et le système
robotique développés à Paris,
• la signalisation routière affichée numériquement en temps réel sur le tableau
de bord de la voiture via le GPS,
• un système de formation des conducteurs de TGV par la réalité virtuelle,
• la conduite automatique du véhicule Lara par asservissement visuel sur les
pistes de Satory en juin 2002,
• la démonstration d'un scanner 3D pour environnement urbain en temps réel à
partir d'un véhicule en mouvement et télémétrie laser à temps de vol.
Il encourage ses étudiants et doctorants à créer des entreprises. Plusieurs sont créées
et le Centre de Robotique est à trois reprises lauréat du concours national de
l'innovation. Avec la nouvelle loi il s'implique lui même en 2000 dans la start-up
« Intempora », qui industrialise la technologie RT MAPS développée pour prototyper
les systèmes robotiques avancés.
Il faut enfin souligner son importante activité à l'international où il anime des
relations avec de nombreuses grandes universités dans le cadre de ARIEL
(Conférence des Grandes Ecoles) ou de SFERE (Société Française d'Exportation de
Ressources Educatives)

236 Le Centre de robotique a vingt ans
Cérémonie de remise du prix Engelberger
CONCOURS DE L’INNOVATION OSEO
À trois reprises, des chercheurs issus du Centre de Robotique ont été lauréats du
Concours National de l’innovation OSEO ANVAR, en 1998, 2000 et 2001.
De nombreuses jeunes pousses ont été créées par nos étudiants chercheurs comme
Pi-R&D, Kinogon, Oxygen Research, Hermione, Vidatis, Intempora, LLNR, Senda.
Deux d’entre elles sont positionnées dans le domaine des systèmes de transport
intelligents : Intempora et Senda.
Intempora
La société Intempora, (http://www.intempora.fr/ ) lauréate de l'édition 2000 du
concours de l'innovation du Ministère de la Recherche (OSEO), dans la catégorie
"Création et Développement", a été créée en 2000 par des doctorants du Centre de
Robotique, et soutenue par Agoranov, incubateur public d'entreprises, tout au long
de sa première année d'activité.
Installée depuis fin 2001 à Issy-les-Moulineaux, pôle de nouvelles technologies,
Intempora a obtenu, pour son produit RT Maps, le 26 octobre 2004, le Grand Prix du
Jury des Trophées Léonard, catégorie Innovation, décerné par Automation-
Optimation Europe.
Sans véritable produit concurrent, la suite logicielle RT MAPS de Intempora est l’outil
de travail de tous les jours des chercheurs de la JRU Lara et de la plupart des
équipes de recherche qui travaillent sur les Systèmes de Transport Intelligents.
Ce logiciel a été retenu par de nombreuses grandes entreprises françaises, Renault,
PSA, VALEO, EADS, Eurocopter, Thalès, SAGEM et désormais à l’international,
USA, Japon, Corée, Chine, Australie, Turquie …

Distinctions 237
Senda
La société SENDA, (http://www.senda.fr/ ), fondée à Paris en 2006 par un doctorant
du Centre de Robotique et un chercheur de l’INRIA, est un éditeur logiciel qui se
positionne sur les nouvelles mobilités en ville.
Senda développe en particulier la solution mobile Chronomove.
Chronomove a reçu en octobre 2009 le prix de l'éco-innovation 2009 du programme
CapTronic de Jessica France.
http://www.captronic.fr/trophees/trophees-captronic-2009/trophees-2009.asp
Chronomove propose des alternatives de déplacement personnalisées pour arbitrer
son choix de transport en temps réel en fonction du mode, du temps de transport, de
l’impact sur l’environnement et du prix.
La solution Chronomove sur iPhone
Chronomove présente les caractéristiques suivantes :
• Multi-transport : marche à pied, voiture individuelle, transport en commun,
vélo individuel, covoiturage…
• Multi-support : application smartphone, bornes interactives, site internet fixe et
internet mobile…
• Personnalisable : permet aux utilisateurs de paramétrer leur profil.
• Communautaire : Chronomove permet à ses utilisateurs de partager et recevoir
des alertes sur les aléas multi transports.
Les clients de Senda sont principalement les collectivités territoriales, les opérateurs
télécoms, les opérateurs transport et les différents médias qui accompagnent le
voyageur dans ses trajets quotidiens.

238 Le Centre de robotique a vingt ans
TROPHEES LEONARD
Les Trophées "Léonard - Grand Prix de l'Innovation 2004", organisés par
"Automation - Optimation Europe" ont été décernés le mardi 26 octobre 2004, dans
les Salons Hoche à Paris.
Le jury a publié une liste de 26 nominés répartis en 4 grandes catégories.
Catégorie 1 : Applications et Services en Performance Industrielle.
Catégorie 2 : Logiciel d'Automation et de Gestion Industrielle.
Catégorie 3 : Outils de Mesure, Capteurs, Bus de terrain.
Catégorie 4 : Technologies de Commande, de Communication et Composants
d'Automatisme.
et le Grand Prix du Jury catégorie « Innovation ».
Le Grand Prix du Jury de l'Innovation a été attribué, en 2004, à la Société
INTEMPORA, pour son logiciel RT MAPS.
Le communiqué de presse précise l'appréciation du jury :
Le jury salue ici le côté résolument innovant de ce produit qui permet de
prototyper des applications avancées de création de bases de données datées et
synchronisées d'informations à très haut débit pour la robotique autonome,
l'avionique, les drones, l'automobile, le transport intelligent et même le médical.
Le logiciel RT MAPS concourait dans la catégorie 2 : Logiciel d'Automation et de
Gestion Industrielle.
Rappelons que INTEMPORA est une start-up issue du Centre de Robotique de
l'Ecole des Mines, crée en 2000 par Claude Laurgeau, Bruno Steux et Pierre
Coulombeau.
Le logiciel RT MAPS utilisé par les doctorants et chercheurs du Centre de Robotique
a été retenu comme logiciel standard dans le projet national ARCOS sur les
Systèmes de Transports Intelligents.
De nombreuses grandes entreprises : Renault, PSA, Valeo, Thalès, EADS, Airbus ...
et de nombreux grands organismes de Recherche : INRIA, CEA, LAAS, INRETS,
INSA, Université d'Orsay, UTC entre autres, ont choisi ce logiciel pour leurs
développements.

Distinctions 239
De gauche à droite lors de la remise du trophée, Claude Laurgeau, Olivier Meunier,
Gilles Michel et Nicolas Dulac.
BREVETS
No 9814515, intitulé : « Espace d'exposition virtuel à échelle nominale », auteurs :
P. Fuchs, C. Laurgeau - Brevet déposé par ARMINES à l'INPI le 16/11/98.
No. 0754805, intitulé : « Méthode de modélisation d'un véhicule automobile »,
auteurs : M. Pengov, C. Nouillant, J. Villagra, B. d'Andréa-Novel. - Brevet déposé
par la société PSA-Peugeot-Citroën le 30/04/2007.
No FR2917869, intitulé : « Procédé de détection d'un objet cible » auteurs :
A.Herbin, L. Chanussot, F. Moutarde – Brevet déposé par Valeo à l’INPI.
le25/06/2007.
No. 0850386, intitulé : « Procédé et système d'estimation d'adhérence dans un
véhicule automobile », auteurs: M. Pengov, C. Boussard, B. d'Andréa-Novel. -
Brevet déposé par la société PSA-Peugeot-Citroën le 22/01/2008.
No. 2 929 334, intitulé : « Système et procédé d’informations sur le trafic dans un
réseau routier », auteurs : C.Laurgeau, A.de La Fortelle, B.Steux – Brevet déposé
par ARMINES le 20/01/2008.

240 Le Centre de robotique a vingt ans
THESES OU HDR SOUTENUES AU CENTRE DE
ROBOTIQUE DE 1989 A 2009
1. FAULON Jean Lou - Février 1991 - Logiciel de CAO Moléculaire.
2. STAB Olivier - Décembre 1992 - Maillage automatique tridimensionnel
par opérations booléennes.
3. YU Xuan - Juin 1993 - Vision Dynamique et Morphologie mathématique.
Application à l'analyse des scènes routières.
4. LAPIERRE Isabelle - Novembre 1993 - Modélisation, simulation et
compréhension de scènes naturelles. Application aux scènes routières.
5. VANDANJON Pierre Olivier - 11 juillet 1995 - Identification robuste des
paramètres inertiels des bras manipulateurs par découplage fréquentiel.
6. BAGDHASSARIAN Christine - 6 octobre 1995 - Reconnaissance de la
signalisation routière par vision couleur.
7. LANGE Holger - 6 octobre 1995 - Modélisation géométrique par analyse
des formes et des ombres.
8. MOUNOURY Valérie - 7 janvier 1996 - Maillage automatique en
hexaèdres par analyse sémantique.
9. CONAN Vania – 11 décembre 1996 - Recalage de données 3D à partir
d'une reconstruction de surface spline par filtrage numérique.
10. GOULETTE François - 14 mars 1997 - Quelques outils de géométrie
différentielle pour la construction automatique de modèles CAO à partir
d’images télémétriques.
11. ERNADOTE Dominique - 17 novembre 1997 - Intégration d’objets
virtuels dans des scènes réelles. Aide aux tâches de téléopération.
12. VOLDEN Espen - 30 janvier 1998 - Redondance d’images : Modélisation
et application à la classification automatique.
13. LEROQUAIS William - 16 juin 1998 - Modélisation et commande de
robots mobiles à roues en présence de pseudo glissements.
14. PERRIN Jérome - 24 septembre 1998 - Profondeur et binocularité :
algorithmie, étude psychophysique et intérêt pour les interfaces
stéréoscopiques.
15. MAMAN Didier - 16 décembre 1998 - Recalage de modèles
tridimensionnels sur des images réelles.
16. WU Ling Ling - le 28 mai 1999 - Contribution à la Route Automatisée.

Distinctions 241
17. OUALI Habib - 20 décembre 2000 en co-tutelle avec l’Université de
Sherbrooke. « Méthodes d’intégration des estimations multi échelles de la
disparité à partir de la phase du filtre de Gabor ».
18. DUTREUIL Julien - 3 septembre 2001 - Modélisation 3D et Robotique
Médicale pour la chirurgie : Développement d’un protocole
d’implantologie dentaire assisté par ordinateur et validation clinique.
19. LOURDEAUX Domitille - 5 octobre 2001 - Réalité virtuelle et Formation :
Conception d’Environnement Virtuels Pédagogiques.
20. ELLOUZE Mahmoud - 10 décembre 2001- Modélisation et Commande de
Robots Mobiles à Roues en Présence de Glissements.
21. STEUX Bruno - 20 décembre 2001 - RT MAPS, un environnement logiciel
dédié à la conception d’applications embarquées temps réel. Application à
la détection automatique de véhicules par fusion radar/vision.
22. DESCHENES François - 18 juillet 2002 - Estimation simultanée et
coopérative d’indices visuels de profondeur pour la perception
tridimensionnelle - Thèse en coopération avec l’Université de Sherbrooke.
23. CHAPERON Thomas - 23 septembre 2002 - Segmentation de nuages de
points 3D pour la modélisation automatique d’environnements industriels
numérisés.
24. CHOU Hsin - 6 décembre 2002 - Contribution au Contrôle Global de
Châssis.
25. REVUE Alexandre - 20 mars 2003 - Contribution des systèmes
d’informations géographiques à la sécurité routière : Approche multi
capteurs pour l’évaluation des situations à risques.
26. STERGIOPOULOS Panagiotis - 5 décembre 2003 - Conception et
développement d’une interface à retour d’effort sur les doigts.
Application à la simulation des interactions manuelles en réalité virtuelle.
27. ABUHADROUS Iyad - 14 janvier 2005 - Système embarqué temps réel de
localisation et de modélisation 3D par fusion multi capteur.
28. ABRAMSON Yotam - 7 décembre 2005 - AdaBoost/GA et filtrage
particulaire : La vision par ordinateur au service de la sécurité routière.
29. KHAMMARI Ayoub - 9 février 2006 - Système embarqué de détection
multi sensorielle de véhicules : application à la gestion intelligente des inter
distances.
30. BOUSLIMI Wajih - Janvier 2006 - Modélisation du comportement des
conducteurs dans les situations d’urgence.
31. VILLAGRA Jorge - 11 octobre 2006 - Conception optimisée de lois de
commande et de paramètres pour les organes de liaison au sol.

242 Le Centre de robotique a vingt ans
32. DUPONT Romain - Décembre 2006 - Suivi des parties cachées dans une
séquence vidéo et autres problèmes soulevés par la reconstruction
tridimensionnelle d’un environnement urbain.
33. GHORAYEB Hicham.- 12 septembre 2007 - Conception et mise en œuvre
d’algorithmes de vision temps réel pour la vidéo surveillance intelligente.
34. BOUSSARD Clément - 11 octobre 2007 - Estimations embarquées de
conditions de risques : adhérence et visibilité.
35. BRUN Xavier - 7 décembre 2007- Modélisation 3D Texturée en Temps
Réel d’Environnements Urbains et Routiers, et Applications Routières.
36. AMMOUN Samer - 13 décembre 2007 - Contribution des communications
inter véhiculaires pour la conception de systèmes avancés d’aide à la
conduite.
37. CHENDEB Safwan - 20 décembre 2007 - Chirurgie Virtuelle :
modélisation temps réel des tissus mous, interactions et système haptique
dédié.
38. FESHARAKAFARD Rasul - 21 janvier 2008 - Conception et Réalisation
d’une interface à retour d’effort pour les environnements virtuels à échelle
humaine.
39. BENENSON Rodrigo - 25 novembre 2008 - Perception pour véhicule
urbain sans conducteur : Conception et implémentation.
40. DUMORTIER Yann - 16 octobre 2009 – Perception monoculaire de
l’environnement pour les systèmes de transport intelligents.
HDR : Habilitation à Diriger des Recherches
1. FUCHS Philippe - 3 juin 2000 à Marseille Luminy - La réalité virtuelle.
2. NASHASHIBI Fawzi - 6 décembre 2005 - Perception et modélisation 3D
pour les systèmes complexes autonomes ;
3. de LA FORTELLE Arnaud - 1 avril 2009 - Les nouvelles technologies dans
les systèmes de transports intelligents.
4. GOULETTE François - 25 juin 2009 - Contributions en Numérisation et
Modélisation 3D et en Chirurgie Assistée par Ordinateur.

GLOSSAIRE
Comme dans toutes les disciplines, on rencontre beaucoup de sigles, d’acronymes
utilisés par les experts dans le domaine des transports. Il nous a semblé utile de
rassembler ici la plupart d’entre eux.
ABS
ACC
ACEA
ADEME
ADSL
AICC
ANR
ARAMIS
ASFA
ASR
ATIS
ATT
BlueTooth
Anti-Blocking System
Adaptative Cruise Control
Association des Constructeurs Européens d'Automobiles
Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie
Asymmetric Digital Subscriber Line, liaison numérique à débit
asymétrique
Autonomous Intelligent Cruise Controle
Agence Nationale de la Recherche
L’Agencement en Rames Automatisées de Modules Indépendants
en Stations (grand projet de transport français des années 70-80)
Association des Sociétés Françaises d’Autoroutes
Anti-Skating System, système analogue à l’ABS
Advanced Traffic Information Service
Advanced Traffic Telematics
Technologie de communication à courte distance créée par
Ericsson. Le nom est directement inspiré du roi danois Haralld 1 er
dit « l’homme à la dent bleue ».
C.C.E.T.T : Centre Commun d’Etude de Télédiffusion et de
Télécommunication
C.N.I.R
C.R.I.C.R
CAN bus
CAS
CCITT
CD-CRAFT
CED
Centre National d’Information Routière
Centre Régional d’Information et de Coordination Routière
Controller Aera Network - Bus série pour l’automobile d’origine
allemande.
Collision Avoidance System
Consultative Committee for International Telegraphy and
Telephony
CD and CRT Applied Format
Common European Demonstrator

244 Le siècle de la voiture intelligente
CEN
CERTU
CNIR
CSA
D.A.B
D.A.I.
D.S.C.R
DAI
DIVA
DOT
DSRC
DTT
EAD
ECMA
EDRA
ERTICO
ETSI
EU
F.T.P
FCD
FM
FOT
GdR MACS
GNSS
GNSS
GPS
GSM
HUD
Comité Européen de Normalisation
Centre d’Etudes sur les Réseaux, les Transports et l’Urbanisme
Centre National d’Information Routière
Conseil Supérieur de l’Audiovisuel
Digital Audio Broadcasting
Détection Automatique d’Incident
Direction de la Sécurité et de la Circulation Routière au
MEEDDAT
Détection Automatique d’Incident
Détection Instantanée de Véhicule Arrêtés
US Department Of Transportation
Digital Short Range Communication
Direction des Transports Terrestres
Ethylotests Anti Démarrage
European association for standardizing information and
communication systems
European Digital Roadmap Association
European Road Transport Informatics Implementation
Coordination Organization
European Telecommunications Standards Institute
European Union
File Transport Protocol
Floating Car Data
Frequency Modulation
Field Operational Tests
Groupe de Recherche du CNRS « Modélisation, Analyse et
Conduite des Systèmes dynamiques »
Global Navigation Satellite System
Global Navigation Satellite Systems
Global Positioning System
Global System of Mobile communication
Head-Up Display

Glossaire 245
I2V
ICC
IHM
INRETS
Infrastructure to Vehicle
Intelligent Cruise Control
Interface Homme Machine
Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité
IPv6 Internet Protocol version 6
ISO
ITS
JRU Lara
LED
LIVIC
MEEDDAT
MMI
OLSR
OSI
P.C
P.M.V
PDA
POI
PREDIT
PRT
PTA
R.A.D.
R.A.U.
R.D.S / T.M.C
REACT
RFID
RSU
RVA
S.E.T.R.A
International Standards Organization
Intelligent Transportation Systems
Joint Research Unit La Route Automatisée
Light-Emitting Diode
Laboratoire commun LCPC-INRETS pour Interactions Véhicule
Infrastructure et Conducteur
Ministère de l’Ecologie, l’Energie, du Développement Durable et
de l’Aménagement du Territoire
Man Machine Interface
Optimized Link State routing Protocol
Open System Interconnection
Poste de Commandement
Panneau à Message Variable
Personal Digital Assistant
Point Of Interest
Programme national de recherche dans les transports terrestres
Personal Rapid Transit
Personal Travel Assistant
Recueil Automatique de Données,
Réseau d’Appel d’Urgence
Radio Data System / Traffic Message Channel
Realizing Enhanced Safety and Efficiency in European Road
Transport
Radio Frequence Identification
Road Side Unit
Régulateur de Vitesse Adaptatif
Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes

246 Le siècle de la voiture intelligente
S.I.E.R
S.I.G
S.I.R.I.U.S
S.T.P
S.Y.T.A.D.I.N
SAC
SIG
SIV
SLAM
SSPP
TAP
TCP/IP
TIS
V2I
V2V
WAVE
Service Interdépartemental d’Exploitation Routière
Système d’Information Géographique
Système d’Information pour un Réseau Intelligible par l’USager
Syndicat des Transports Parisiens
Ecran de visualisation du réseau SIRIUS
System Anti-Collision
Système d’Information Géographique
Système d’Information Voyageurs
Simultaneous Localisation and Mapping
Système de Surveillance de la Pression des Pneus
Transport Automatisé Personnalisé
Transmission Control Protocol / Internet Protocol
Traffic Information Service
Vehicle to road Infrastructure
Vehicle to Vehicle
Wireless Access to Vehicular Environment

TABLE DES MATIERES
PREMIERE PARTIE - Le siècle de la voiture intelligente ..............................5
Introduction..........................................................................................................7
Les « TIQUE s » et les « TIC s ».....................................................................7
L’ère des « TIQUE s ».................................................................................7
L’ère des « TIC s » ....................................................................................10
Les grands problèmes de l’automobile au début du vingt et unième
siècle ...............................................................................................................12
L’énergie .....................................................................................................12
L’environnement.........................................................................................12
La sécurité...................................................................................................13
La congestion (ou son opposé la mobilité) ................................................13
Chapitre 1 Les nouvelles technologies dans le véhicule.................................15
Les systèmes de navigation............................................................................15
La cartographie numérique.........................................................................15
Technologie de géo-localisation automatique ...........................................17
Contrôle longitudinal du véhicule ................................................................25
Le régulateur de vitesse. .............................................................................25
Le Régulateur de vitesse adaptatif .............................................................26
Le Régulateur de vitesse adaptatif dynamique ..........................................29
Le contrôle latéral ..........................................................................................30
Les capteurs magnétiques...........................................................................31
Le ruban magnétique ..................................................................................31
La bande d'aluminium et le radar de lecture..............................................32
La vision artificielle....................................................................................32
Localisation par GPS différentiel...............................................................33
Chapitre 2 Les systèmes d’assistance à la conduite ........................................35
Anti-lock Braking System: ABS ...................................................................36
Electronic Stability Program : ESP ...............................................................36
Lane Departure Warning : LDW ...................................................................37

248 Le siècle de la voiture intelligente
ÉTHYLOTEST Anti-Démarrage ..................................................................38
ÉCLAIRAGE avancé et vision nocturne.......................................................39
Système de Surveillance de la Pression des Pneus .......................................40
Parking assisté................................................................................................41
Appel d’urgence .............................................................................................42
Vigilance.........................................................................................................44
Chapitre 3 Les nouvelles technologies sur les infrastructures ........................47
Télé péage ou péage électronique..................................................................47
Le télépéage avec barrières matérialisées sur l’infrastructure...................47
Le télépéage dématérialisé .........................................................................49
La billettique...................................................................................................50
En marche vers l’UPICA............................................................................52
Les nouvelles technologies au service de la répression................................54
Le radar automatique d’excès de vitesse....................................................55
Les caméras de feu rouge et caméras de stop ............................................57
La vidéosurveillance...................................................................................57
Lecture automatique de plaques minéralogiques ..........................................58
Chapitre 4 Les systèmes d’information routière et d’aide au déplacement....61
La collecte de l’information trafic.................................................................62
Le recueil de données par capteurs magnétiques.......................................62
Le recueil de données du trafic par vision .................................................65
Recueil de données par véhicules traceurs.................................................68
Le recueil manuel de données trafic...........................................................69
La diffusion de l’information trafic...............................................................70
La diffusion sur Internet .............................................................................71
La diffusion RDS/TMC.............................................................................71
L’Internet mobile et le WAP......................................................................73
La diffusion des informations routières sur la bande FM 107.7 MHz.....73
Les P.M.V. (Panneaux à Messages Variables) ..........................................74
Chapitre 5 Les nouveaux modes de mobilité...................................................77
Covoiturage ....................................................................................................77

Table des matières 249
L’autopartage..................................................................................................78
Le Transport Automatisé Personnalisé (TAP) ..............................................81
Les cybercars..................................................................................................84
L’aspect économique..................................................................................86
La mobilité multimodale................................................................................88
L’immobilité au secours de la mobilité.........................................................93
Le e-travail ..................................................................................................93
Le e-commerce............................................................................................94
La visioconférence......................................................................................95
Calculs elementaires sur les debits et les distances de securite....................96
Chapitre 6 Les communications dans les systèmes de transport
intelligents........................................................................................................103
La communication à l’intérieur du véhicule ...............................................105
Communication filaire sécuritaire :..........................................................105
Réseau télématique du véhicule ...............................................................106
La communication entre le véhicule et l’infrastructure proche..................106
La communication locale des véhicules entre eux......................................107
CALM...........................................................................................................108
Chapitre 7 Plaidoyer pour un Grand Prix de France des cybercars .............111
Le Darpa Challenge......................................................................................112
Le GCDC Grand Cooperative Driving Challenge ......................................116
Scénario 1 : Coopération infrastructure-véhicule dans des situations
de non-visibilité. .......................................................................................116
Scénario 2 : Formation d’un peloton de véhicules (platooning) et
réactions au comportement du véhicule leader........................................117
Scénario 3 : Gestion coopérative des intersections..................................117
Scénario 4 : Intérêt du platooning coopératif au passage des feux . .......118
Future Challenge - Chine.............................................................................118
Et la France et l’Europe dans tout cela ?....................................................120
Conclusion .......................................................................................................123
Les débuts difficiles de l’automobile ..........................................................123
La conduite automatisée pour les nuls en quatre leçons.............................124

250 Le siècle de la voiture intelligente
Regards sur le futur ......................................................................................128
Bibliographie ...................................................................................................133
DEUXIEME PARTIE - Le centre de robotique a vingt ans ..........................139
Introduction......................................................................................................141
Chapitre 1 Les moyens matériels et logiciels spécifiques du CAOR ...........143
Le prototype LARA .....................................................................................143
Tableau de bord numérique......................................................................143
Le Système de perception multicapteurs .................................................144
La flotte des Citroën C3 communicantes ....................................................145
La salle de réalité virtuelle 3I 2 .....................................................................148
Les moyens de prototypage rapide ..............................................................151
La plate-forme RT MAPS ..............................................................................153
Le concept de BDDS (Bases de Données Datées et Synchronisées)
et de ENU (Enregistreur Numérique Universel). ....................................154
La plate-forme SIVIC ..................................................................................157
SAM ET CAORTO......................................................................................159
SAM (Serveur d’Acquisition Maps) ........................................................159
CAORTO : l’Outil cartographique du CAOR .........................................160
Chapitre 2 Présentation de quelques résultats passés...................................163
La signalétique embarquée ..........................................................................163
La signalétique embarquée statique .........................................................163
La signalétique embarquée contextuelle ou dynamique..........................165
Contrôle latéral.............................................................................................171
Un régulateur de vitesse intelligent .............................................................172
La boîte noire................................................................................................174
Le détecteur de piétons ................................................................................176
La bande de roulement virtuelle ..................................................................180
L’analyseur de trafic ....................................................................................182
Le scanner 3D pour environnement urbain.................................................185
Chapitre 3 Présentation de résultats récents ou en cours ..............................189
Un exemple de Coopération internationale avec le SWRI au Texas..........189

Table des matières 251
Safe driver ....................................................................................................192
Systèmes coopératifs : le carrefour intelligent............................................194
Intelligence centralisée au niveau de l’infrastructure..............................194
Intelligence embarquée dans des voitures communicantes....................197
Les premiers démonstrateurs sur les communications V2I2V2V :
REACT et COM2REACT ...........................................................................198
Perception multi capteurs : le projet LOVE................................................200
Stratégie de fusion pour la détection de piétons ......................................201
Algorithme de perception Lidar ...............................................................202
Algorithme de reconnaissance Vision......................................................203
Algorithme de fusion ................................................................................203
Techniques d’apprentissage statistique pour la vision intelligente ...........205
Algorithme pour la détection en temps réel de types d’objet..................205
Détection et reconnaissance de panneaux routiers ..................................207
Ré-identification de personnes .................................................................208
Réalité virtuelle et Systèmes de Transport Intelligents...............................209
IHS10 pour Interfaces Homme Système à 10 ans. ..................................210
MODELISAR ...........................................................................................211
Conception et prototypage des interfaces homme système pour
l’automobile..................................................................................................211
Conception des IHS pour l’automobile dans EDONA............................212
Modèles pour les IHS. ..............................................................................212
La plate-forme IHS automobile de Mines Paris-Tech.............................213
Résultats récents en systèmes de cartographie mobile ...............................214
Systèmes de contrôle avancés......................................................................216
Contrôle.....................................................................................................216
Estimation .................................................................................................217
AROS: Automotive Robust Operating Services.........................................218
Corebots: La robotique mobile autonome et communicante......................220
PUMAS : Plate-forme Universelle de Mobilité Avancée...........................222
Le point de référence : le PUMAS Point .................................................223

252 Le siècle de la voiture intelligente
Le collecteur de temps de trajet : la PUMAS Box...................................223
Les boîtes aux lettres virtuelles : le PUMAS Spot ..................................224
La modélisation de réseau urbain maillé par une approche temps de
trajet : le PUMAS Server..........................................................................224
GeoNet : CONVERGENCE des communications véhiculaires et
Internet..........................................................................................................227
HAVEit.........................................................................................................230
Chapitre 4 Distinctions....................................................................................233
Joseph F. Engelberger Robotics Awards.....................................................233
Concours de l’innovation OSEO .................................................................236
Intempora ..................................................................................................236
Senda .........................................................................................................237
Trophées Leonard.........................................................................................238
Brevets..........................................................................................................239
Thèses ou HDR soutenues au Centre de Robotique de 1989 à 2009............240
Glossaire ..........................................................................................................243
Table des matières ...........................................................................................247