FR2878080A1 - Communication system e.g. road safety increasing and traffic control devices, for e.g. accident/incident alarm, has assembly placed in vehicle and entering in bi-directional communication via electromagnetic loop with assembly in pavement - Google Patents
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Abstract
Description
Boucles communicantes pour transmettre des informationsCommunicating buckles for transmitting information
entre les véhicules et l'infrastructure La présente invention se rapporte à un système de communication pour 5 détecter des véhicules et pour échanger des informations entre un véhicule et la chaussée. The present invention relates to a communication system for detecting vehicles and for exchanging information between a vehicle and the roadway.
L'invention s'applique particulièrement, mais non exclusivement à des dispositifs de contrôle de trafic et d'amélioration de la sécurité routière par information des usagers et prévention des infractions au code de la route. The invention applies particularly, but not exclusively to devices for traffic control and improvement of road safety by informing users and preventing traffic violations.
l0 Par véhicule on entend tout engin motorisé capable de se déplacer audessus d'une chaussée. By vehicle is meant any motorized device capable of moving above a roadway.
On connaît par exemple le système GPS permettant de guider le conducteur au moyen d'un module GPS embarqué dans le véhicule. On connaît également les systèmes d'informations sur le trafic via l'autoradio du véhicule. Dans un tel système, le conducteur est informé en temps réel de l'évolution du trafic via des messages écrits ou audio transitant via l'autoradio. Ces systèmes de l'art antérieur restent onéreux. For example, the GPS system is known for guiding the driver by means of a GPS module embedded in the vehicle. Also known traffic information systems via the car radio of the vehicle. In such a system, the driver is informed in real time of the evolution of traffic via written messages or audio transiting via the car radio. These systems of the prior art remain expensive.
La présente invention a pour but un nouveau système d'échange d'informations entre un système embarqué dans un véhicule, des centres de 20 traitement distants et des stations de mesure du trafic. It is an object of the present invention to provide a new information exchange system between a vehicle embedded system, remote processing centers and traffic measuring stations.
Un autre but de l'invention est de concevoir un système pouvant s'intégrer simplement et à moindre frais dans les infrastructures existantes. Another object of the invention is to design a system that can be integrated simply and inexpensively into existing infrastructures.
On atteint au moins l'un des buts précités avec un système de communication pour échanger des informations entre un véhicule et la chaussée, comprenant un premier ensemble embarqué dans le véhicule et un deuxième ensemble fixe solidaire de la chaussée. Selon l'invention, le premier ensemble embarqué et le deuxième ensemble fixe comprennent au moins une antenne de communication bidirectionnelle. En outre l'antenne de communication de l'ensemble fixe est une self qui peut également être utilisée comme capteur de détection de véhicules ou de mesure de paramètres du trafic. At least one of the aforementioned aims is achieved with a communication system for exchanging information between a vehicle and the roadway, comprising a first set embedded in the vehicle and a second fixed assembly secured to the roadway. According to the invention, the first onboard assembly and the second fixed assembly comprise at least one bidirectional communication antenna. In addition, the communication antenna of the fixed assembly is a self which can also be used as a sensor for detecting vehicles or for measuring traffic parameters.
Cette self (figure 1) est réalisée avec un fil conducteur unique qui permet de constituer la boucle électromagnétique de détection et l'antenne de communication. Elle peut être réalisée directement sur le site ou préfabriquée. This inductor (FIG. 1) is made with a single conductor wire which makes it possible to constitute the electromagnetic detection loop and the communication antenna. It can be done directly on site or prefabricated.
Cette self est de forme adaptée à l'endroit de mesure. Elle est réalisée avec un fil conducteur unique constituant: - La boucle électromagnétique, de préférence étroite, par exemple, de 20 cm de large sur 200 cm de long de n spires par exemple 7 spires, pour détecter les véhicules, cette boucle est la boucle électromagnétique étroite de détection (la), L'antenne de communication, de préférence large constituée de n spires par exemple 1 spire de 200 cm de long sur 150 cm de large, pour communiquer avec les véhicules, c'est l'antenne large de transmission (lb). This self is of shape adapted to the place of measurement. It is made with a single conductor wire constituting: the electromagnetic loop, preferably narrow, for example, 20 cm wide by 200 cm long n turns, for example 7 turns, to detect the vehicles, this loop is the loop electromagnetic narrow detection (la), the communication antenna, preferably wide consisting of n turns for example 1 turn of 200 cm long and 150 cm wide, to communicate with the vehicles, it is the broad antenna of transmission (lb).
La largeur et la longueur de la boucle de détection sont adaptées à la largeur de la chaussée ou de la voie ou des voies, et le nombre de spires est adapté pour rendre la détection plus ou moins sensible. The width and the length of the detection loop are adapted to the width of the roadway or of the road or lanes, and the number of turns is adapted to make the detection more or less sensitive.
Les formes de la self de communication et de détection sont multiples et sont adaptées en fonction de la détection ou de la communication que l'on désire obtenir. L'originalité de la self est de constituer avec un fil unique: la boucle de détection et l'antenne de communication . The forms of the communication and detection self are multiple and are adapted according to the detection or the communication that one wishes to obtain. The originality of the self is to constitute with a single wire: the detection loop and the communication antenna.
Cette self peut avoir des formes différentes comme le montre la figure 2. This self can have different shapes as shown in Figure 2.
Par exemple les spires de la boucle de détection (2a) peuvent être plus allongées dans la largeur de la voie et ainsi le système de détection est plus sensible pour détecter les véhicules. L'antenne de communication (2b) pourra être plus longue dans le sens de déplacement du véhicule dans la voie et ainsi permettre l'émission et la réception de fichiers de données plus importants. La self de communication et de détection (2d) pourra avoir n'importe quelle forme. Elle sera adaptée aux dimensions de la voie ou des voies à mesurer et à la communication à réaliser. For example, the turns of the detection loop (2a) may be more elongated in the width of the track and thus the detection system is more sensitive to detect the vehicles. The communication antenna (2b) may be longer in the direction of movement of the vehicle in the lane and thus allow the transmission and reception of larger data files. The communication and detection choke (2d) can have any shape. It will be adapted to the dimensions of the track or tracks to be measured and the communication to be carried out.
La largeur, la longueur et le nombre de spires de l'antenne de communication sont adaptés à une fréquence de porteuse radio. Par exemple avec une spire de 200 cm sur 150 cm la fréquence est voisine de 8 MHz. The width, length and number of turns of the communication antenna are adapted to a radio carrier frequency. For example with a turn of 200 cm by 150 cm the frequency is close to 8 MHz.
L'antenne ainsi formée permet d'établir un dialogue bidirectionnel entre les véhicules et l'infrastructure. Ainsi les fonctions suivantes peuvent être élaborées: gestion du temps inter-véhiculaire et - alerte d'accidents/incidents en amont et gestion sécurisée des cartes grises et, - information routière et, péage en marche. The antenna thus formed makes it possible to establish a bidirectional dialogue between the vehicles and the infrastructure. Thus the following functions can be developed: inter-vehicular time management and - accident / incident alert upstream and secure management of gray cards and, - road information and tolls on the move.
Avantageusement, le premier ensemble embarqué dans le véhicule et le deuxième ensemble fixe solidaire de la chaussée peuvent comprendre en outre chacun: une unité radio pour moduler et démoduler le signal en direction et en provenance de l'antenne de communication associée, et une unité de traitement pour assurer le fonctionnement logiciel et gérer l'interfaçage avec des dispositifs externes. Advantageously, the first set embedded in the vehicle and the second fixed assembly integral with the roadway may furthermore each comprise: a radio unit for modulating and demodulating the signal towards and from the associated communication antenna, and a unit of processing to ensure software operation and manage interfacing with external devices.
Le deuxième ensemble fixe peut en outre comprendre un module de traitement, tel qu'un micro ordinateur, pour: communiquer avec l'unité de traitement associée, communiquer avec des moyens distants, et traiter les informations reçues depuis l'unité de traitement associée et les moyens distants. The second fixed assembly may further comprise a processing module, such as a microcomputer, for: communicating with the associated processing unit, communicating with remote means, and processing the information received from the associated processing unit and the remote means.
Par ailleurs, l'antenne disposée dans l'ensemble embarqué peut également être une boucle électromagnétique, mais de plus petite taille que celle du deuxième ensemble fixe. Moreover, the antenna disposed in the on-board assembly can also be an electromagnetic loop, but of smaller size than that of the second fixed assembly.
Cette boucle électromagnétique disposée dans l'ensemble embarqué est optimisée de manière à obtenir le meilleur couplage possible avec la boucle du second ensemble, à la fréquence utilisée pour la transmission des informations. Elle peut être constituée par une boucle simple à une spire (par exemple antenne cadre) ou par une association de plusieurs de ces boucles afin d'augmenter l'adaptation à l'électronique embarquée et l'efficacité de la transmission. This electromagnetic loop disposed in the on-board assembly is optimized so as to obtain the best coupling possible with the loop of the second set, at the frequency used for the transmission of information. It can be constituted by a simple one-turn loop (for example loop antenna) or by a combination of several of these loops in order to increase the adaptation to the on-board electronics and the efficiency of the transmission.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le système peut se greffer à un dispositif indépendant de mesure des paramètres du trafic, de telle sorte que l'antenne utilisée pour le deuxième ensemble fixe est une boucle électromagnétique prédisposée dans la chaussée et prévue pour ledit dispositif indépendant de mesure des paramètres du trafic. According to an advantageous characteristic of the invention, the system can be grafted to an independent device for measuring the traffic parameters, such that the antenna used for the second fixed assembly is an electromagnetic loop predisposed in the roadway and provided for said independent device for measuring traffic parameters.
Cette caractéristique est avantageuse car elle permet d'utiliser les stations actuelles de mesures de type SIREDO ou autre sur lesquelles auront été mis en place les nouvelles boucles de détection/communication, posées ou enterrées sur ou dans la chaussée. On bénéficie ainsi d'un réseau important de stations qui mesurent les trafics sur la plupart des voies de circulation. This characteristic is advantageous because it makes it possible to use the current measurement stations of the SIREDO or other type on which the new detection / communication loops, placed or buried on or in the roadway, have been put in place. This benefits from a large network of stations that measure traffic on most roads.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'unité de traitement du deuxième ensemble fixe comprend des moyens pour recevoir, en provenance du dispositif de type SIREDO ou autre, des signaux ou des messages informatifs relatifs à : des résultats d'analyses effectuées par le dispositif de type SIREDO ou autre, et des signaux de détection de présence de véhicules. According to one embodiment of the invention, the processing unit of the second fixed assembly comprises means for receiving, from the SIREDO-type device or the like, signals or informative messages relating to: results of analyzes carried out by the SIREDO type device or the like, and presence detection signals of vehicles.
Par ailleurs, pour utiliser la boucle électromagnétique de ce dispositif SIREDO ou autre, l'unité radio peut comprendre des composants électroniques pour s'insérer en série entre la boucle électromagnétique et le dispositif indépendant. Avantageusement, les moyens d'insertion sont aptes à isoler le système par rapport au dispositif indépendant de façon à éviter toute interférence. Furthermore, to use the electromagnetic loop of this device SIREDO or other, the radio unit may comprise electronic components to be inserted in series between the electromagnetic loop and the independent device. Advantageously, the insertion means are able to isolate the system with respect to the independent device so as to avoid any interference.
Selon l'invention, les moyens d'insertion peuvent consister en une impédance dont la valeur, à la fréquence de fonctionnement du dispositif indépendant, est suffisamment faible pour ne pas perturber le fonctionnement de ce dispositif indépendant. A titre indicatif non limitatif et en fonction des équipements utilisés, cette impédance peut par exemple présenter une valeur inférieure à quatre ohms. Par contre, cette impédance est adaptée par exemple à cinquante ohms à la fréquence de fonctionnement du système selon l'invention. According to the invention, the insertion means may consist of an impedance whose value, at the operating frequency of the independent device, is small enough not to disturb the operation of this independent device. By way of non-limiting indication and depending on the equipment used, this impedance may for example have a value of less than four ohms. On the other hand, this impedance is adapted for example to fifty ohms at the operating frequency of the system according to the invention.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier ensemble embarqué comprend en outre au moins une interface homme-machine, tel qu'un écran, apte à afficher des messages en provenance du deuxième ensemble fixe. Ces messages peuvent être à destination du conducteur ou des passagers, et indiquer des alertes de danger immédiat, d'arrivée sur un point dangereux ou tout autre type d'information. According to another characteristic of the invention, the first embedded assembly further comprises at least one human-machine interface, such as a screen, capable of displaying messages from the second fixed set. These messages may be intended for the driver or passengers, and indicate alerts of immediate danger, arrival on a dangerous point or any other type of information.
Ce premier ensemble embarqué peut aussi comprendre une interface machinemachine apte à transmettre des consignes à au moins un dispositif du véhicule, les dites consignes étant contenues dans les informations transmises par le deuxième ensemble. Ces consignes peuvent être une vitesse limite que le système électronique du véhicule interprète de façon à adopter automatiquement une allure adéquate. This first embedded assembly may also include a machine interface capable of transmitting instructions to at least one device of the vehicle, said instructions being contained in the information transmitted by the second set. These instructions may be a speed limit that the electronic system of the vehicle interprets so as to automatically adopt a proper pace.
Ce premier ensemble embarqué est capable de transmettre vers le deuxième ensemble fixe des données relatives au véhicule. Ces données peuvent être le numéro d'immatriculation pour identifier le véhicule, le poids du véhicule, la longueur du véhicule, la vitesse du véhicule, la durée pendant laquelle le véhicule a déjà roulé ou toute autre information. Ce véhicule peut être une voiture, un poids lourd ou un avion sur une piste par exemple. This first onboard assembly is capable of transmitting to the second fixed set of data relating to the vehicle. This data can be the registration number to identify the vehicle, the weight of the vehicle, the length of the vehicle, the speed of the vehicle, the length of time the vehicle has already driven or any other information. This vehicle can be a car, a truck or an airplane on a track, for example.
Le premier ensemble peut également être capable de transmettre vers le deuxième ensemble des données relatives à l'utilisateur du véhicule. Ces données peuvent être un code bancaire (n carte bleue) saisi via une interface homme machine telle qu'un clavier, un lecteur de carte; ou préstocké dans un espace mémoire du véhicule, ce code bancaire pouvant servir pour le péage automatique. Ces données peuvent être des données autorisant l'accès à un réseau privé ou à tout autre type de réseau tel qu'une piste d'aéroport par exemple, ou encore autorisant et activant l'ouverture d'une barrière. The first set may also be able to transmit to the second set of data relating to the user of the vehicle. These data can be a bank code (n blue card) entered via a human machine interface such as a keyboard, a card reader; or stored in a memory space of the vehicle, this bank code can be used for the automatic toll. This data may be data allowing access to a private network or any other type of network such as an airport runway, for example, or allowing and activating the opening of a barrier.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'antenne du deuxième ensemble fixe peut comporter deux boucles électromagnétiques ou plus, chacune de ces boucles pouvant être utilisée pour établir une communication dans un seul sens ou dans les deux sens. According to one embodiment of the invention, the antenna of the second fixed assembly may comprise two or more electromagnetic loops, each of these loops can be used to establish communication in one direction or in both directions.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 présente la boucle de communication et de détection implantée dans la chaussée. Other advantages and features of the invention will appear on examining the detailed description of an embodiment that is in no way limiting, and the attached drawings, in which: FIG. 1 shows the communication and detection loop implanted in the pavement.
La figure 2 montre des exemples de formes différentes, non exhaustives que peuvent prendre les boucles de communication et de détection implantées dans la chaussée. FIG. 2 shows examples of different, non-exhaustive shapes that the communication and detection loops implanted in the roadway can take.
La figure 3 représente quelques formes possibles de l'antenne cadre implantée sur le véhicule. Figure 3 shows some possible forms of the loop antenna implanted on the vehicle.
La figure 4 est une vue générale d'un système selon l'invention; Les figures 5 et 6 sont des courbes représentant la décroissance du champ magnétique en fonction de la distance autour d'une antenne en forme de boucle électromagnétique pour une porteuse à 8 Mhz. La figure 5 est une mesure obtenue avec les antennes des ensembles embarqués ou fixes, la figure 6 est la courbe obtenue par le calcul théorique du champ magnétique. Figure 4 is a general view of a system according to the invention; FIGS. 5 and 6 are curves representing the decay of the magnetic field as a function of the distance around an antenna in the form of an electromagnetic loop for a carrier at 8 Mhz. FIG. 5 is a measurement obtained with the antennas of the on-board or fixed assemblies, FIG. 6 is the curve obtained by the theoretical calculation of the magnetic field.
la figure 7 est une vue schématique des éléments fixes (non embarqués) du système selon l'invention; la figure 8 est un schéma illustrant une combinaison du système selon l'invention avec un dispositif pré-installé de mesure des paramètres du trafic conventionnel; la figure 9 est un schéma illustrant la mise en place de plusieurs boucles électromagnétiques dans la chaussée; la figure 10 est un schéma illustrant les éléments embarqués dans un véhicule; la figure 11 est un schéma synoptique du module émission/réception selon l'invention; la figure 12 est un schéma détaillé d'une unité radio selon 15 l'invention. Figure 7 is a schematic view of the fixed elements (not shipped) of the system according to the invention; FIG. 8 is a diagram illustrating a combination of the system according to the invention with a pre-installed device for measuring the parameters of conventional traffic; Figure 9 is a diagram illustrating the establishment of several electromagnetic loops in the roadway; Figure 10 is a diagram illustrating the elements embedded in a vehicle; FIG. 11 is a block diagram of the transmission / reception module according to the invention; Fig. 12 is a detailed diagram of a radio unit according to the invention.
Sur la figure 1 on voit la self de détection /communication (1) fabriquée avec un seul fil composant la boucle électromagnétique étroite de détection (la) et l'antenne large de transmission (lb). Dans le cas d'une application de communication sans détection la boucle étroite n'est pas fabriquée. In Figure 1 we see the detection / communication choke (1) manufactured with a single wire component narrow electromagnetic detection loop (la) and broad transmission antenna (lb). In the case of a communication application without detection the narrow loop is not manufactured.
Sur la figure 2 on voit 3 formes différentes de self. La première (2a) permet d'élargir la zone de détection des véhicules. Sur la seconde (2b) on voit une antenne plus allongée dans le sens de circulation qui permet de communiquer des messages plus longs. Enfin en (2c) on montre que la self peut prendre n'importe quelle forme sans perdre ses caractéristiques de communication et de détection. In Figure 2 we see 3 different forms of self. The first (2a) widens the detection area of vehicles. On the second (2b) one sees an antenna more elongated in the direction of circulation which allows to communicate longer messages. Finally in (2c) we show that the self can take any form without losing its communication and detection characteristics.
Sur la figure 3 on voit 2 formes d'antennes embarquées l'une est de forme cadre (3a) et l'autre (3b) est de forme adaptée pour obtenir le meilleur couplage magnétique avec la boucle enterrée de l'ensemble fixe. 10 FIG. 3 shows two embedded antenna shapes, one of which is of frame form (3a) and the other of which (3b) is of a shape adapted to obtain the best magnetic coupling with the buried loop of the fixed assembly. 10
La figure 4, montre un véhicule 4 roulant sur une chaussée et doté d'un premier ensemble embarqué 5 équipé d'une antenne 3. Ce premier ensemble est adapté à entrer en communication avec un deuxième ensemble fixe 6, 7 via de la boucle électromagnétique 1 solidaire de la chaussée. La communication entre les deux antennes est bidirectionnelle par champ magnétique. FIG. 4 shows a vehicle 4 traveling on a roadway and having a first on-board assembly 5 equipped with an antenna 3. This first set is adapted to enter into communication with a second fixed assembly 6, 7 via the electromagnetic loop. 1 integral with the roadway. The communication between the two antennas is bidirectional by magnetic field.
La communication bidirectionnelle permet d'une part d'envoyer des informations aux usagers de la route mais aussi de recueillir des données en provenance du véhicule. Two-way communication allows information to be sent to the road users as well as data from the vehicle.
Les informations envoyées aux usagers sont destinées à améliorer la sécurité routière par une meilleure information des conducteurs. Il s'agit donc de données concernant les conditions de circulation (travaux, bouchons, accident, verglas, brouillard...) mais également de données se rapportant à l'infrastructure (pente dangereuse, virage dangereux, hauteur limite, aire de stationnement, station service, tunnel, limitation de charge, barrière de dégel...) ou de danger immédiat relatif au véhicule qui le précède (type, vitesse, temps avant de rencontrer le véhicule précédent). The information sent to users is intended to improve road safety by better informing drivers. It is therefore data concerning the traffic conditions (work, traffic jams, accidents, ice, fog ...) but also data relating to the infrastructure (dangerous slope, dangerous bend, height limit, parking area, service station, tunnel, load limit, thaw barrier ...) or immediate danger relating to the vehicle in front (type, speed, time before meeting the previous vehicle).
Inversement, le véhicule transmet au système de recueil de données des informations le concernant. Il s'agit des informations carte grise (n d'immatriculation, poids légaux, vitesse maximale autorisée...), des informations conducteur (nom et prénom, n de permis de conduire, n de carte bancaire...), des informations parcours notamment pour les camions (lieu de départ et d'arrivée, poids total, nature de la charge, remontée d'alarme du chrono tachygraphe, ...). Ceci peut viser à limiter les infractions au code de la route par un contrôle très fréquent sur les principaux axes routiers. Conversely, the vehicle transmits information relating to it to the data collection system. This is the gray card information (registration number, legal weight, maximum authorized speed ...), driver information (first and last name, driver's license number, bank card number ...), information course especially for trucks (place of departure and arrival, total weight, nature of the load, recovery of alarm tachograph chronograph, ...). This may be aimed at limiting traffic violations by very frequent checking on the main roads.
Selon l'invention, pour notamment limiter les frais d'installation et pouvoir s'intégrer dans l'infrastructure existante, le deuxième ensemble 7 s'est greffé à un dispositif de mesure 6 des paramètres de trafic existant. Un tel dispositif de mesure de trafic est par exemple le système SIREDO en France utilisant des boucles électromagnétiques uniquement pour détecter les véhicules. Ainsi la nouvelle boucle constituant l'invention est compatible SIREDO ou a tout autre système de comptage et peut se mettre à la place des boucles électromagnétiques actuellement utilisées. Ces boucles sont constituées par un conducteur électrique isolé, posé sur ou noyé dans le revêtement de la route et disposé de façon à former par exemple un rectangle de 1,5 m par 2 m.. Toute autre forme de boucle peut être utilisée comme antenne de communication. According to the invention, in particular to limit installation costs and be able to integrate into the existing infrastructure, the second set 7 has grafted to a device 6 for measuring the existing traffic parameters. Such a traffic measurement device is for example the SIREDO system in France using electromagnetic loops solely for detecting vehicles. Thus the new loop constituting the invention is compatible SIREDO or any other counting system and can be put in place of electromagnetic loops currently used. These loops are constituted by an insulated electrical conductor, placed on or embedded in the road surface and arranged to form for example a rectangle of 1.5 m by 2 m .. Any other form of loop can be used as an antenna Communication.
Le système SIREDO fonctionne sur le principe de deux oscillateurs à quelques dizaines de kHz. L'un est insensible au passage d'un véhicule. L'autre est associé à la boucle électromagnétique dans notre cas la boucle étroite dont l'inductance est modifiée lors du passage d'un véhicule. Cette variation de l'inductance entraîne une variation de la fréquence d'oscillation qui est détectée par le système. Ce principe est utilisé non seulement pour le comptage des véhicules mais aussi pour la régulation du trafic routier et notamment le contrôle et la commande des feux de signalisation ainsi que le contrôle d'accès dans des zones protégées. The SIREDO system operates on the principle of two oscillators at a few tens of kHz. One is insensitive to the passage of a vehicle. The other is associated with the electromagnetic loop in our case the narrow loop whose inductance is changed during the passage of a vehicle. This variation of the inductance causes a variation of the oscillation frequency which is detected by the system. This principle is used not only for the counting of vehicles but also for the regulation of road traffic and in particular the control and control of traffic lights as well as the access control in protected areas.
L'invention est notamment remarquable par le fait qu'elle utilise ces nouvelles boucles électromagnétiques comme antennes de communication et de détection. En effet, cette nouvelle boucle pour une fréquence par exemple de l'ordre de 8Mhz, génère un champ magnétique qui présente des caractéristiques très intéressantes: on a pu remarquer que le champ magnétique décroît très rapidement lorsqu'on s'éloigne de la boucle (figure 5). Ces observations ont pu être confirmées par des simulations (figure 6). Ces propriétés permettent de limiter les problèmes de diaphonie entre des boucles voisines. C'est pourquoi l'antenne d'émissionlréception placée sous le véhicule est par exemple de type antenne cadre. The invention is particularly remarkable in that it uses these new electromagnetic loops as communication and detection antennas. Indeed, this new loop for a frequency for example of the order of 8Mhz, generates a magnetic field which presents very interesting characteristics: it has been noticed that the magnetic field decreases very quickly when one moves away from the loop ( Figure 5). These observations could be confirmed by simulations (Figure 6). These properties make it possible to limit the problems of crosstalk between neighboring loops. This is why the transmitting and receiving antenna placed under the vehicle is, for example, a loop antenna type.
La présente invention peut être réalisée au moyen de boucles électromagnétiques sans utiliser le dispositif de mesure de type SIREDO ou autre 6. The present invention can be achieved by means of electromagnetic loops without using the SIREDO or other type of measurement device 6.
Par ailleurs, on a pu constater qu'à cette fréquence de 8 MHz, le système est peu sensible à l'environnement (obstacles, conditions climatiques, niveau d'enfouissement, vitesse du véhicule). Le système est donc robuste et peut être utilisé sur tous les sites. Moreover, it has been observed that at this frequency of 8 MHz, the system is not very sensitive to the environment (obstacles, climatic conditions, level of burial, speed of the vehicle). The system is therefore robust and can be used on all sites.
La figure 7 illustre un exemple, du deuxième ensemble fixe selon l'invention, situé dans la chaussée ou dans tout autre endroit où circulent les véhicules. Cet exemple comporte deux boucles, une pour chaque voie de circulation. Chaque boucle communique avec les véhicules circulant sur sa voie. Les boucles électromagnétiques de forme quelconque, par exemple rectangulaire 8a et 8b sont implantées sur chaque voie de circulation de la chaussée et sont reliées à un dispositif 9 de mesure des paramètres du trafic et à un dispositif de communication 10. FIG. 7 illustrates an example of the second fixed assembly according to the invention, located in the roadway or in any other place where the vehicles circulate. This example has two loops, one for each lane. Each loop communicates with vehicles traveling on its track. The electromagnetic loops of any shape, for example rectangular 8a and 8b are located on each roadway of the roadway and are connected to a device 9 for measuring the traffic parameters and to a communication device 10.
Sur la figure 8 est illustré un mode de réalisation du système selon l'invention dans lequel une boucle électromagnétique de communication détection 11 est disposée en série avec le deuxième ensemble 13 et le dispositif 12 de mesure des paramètres du trafic. Le dispositif 12 de mesure peut par exemple servir au comptage de véhicules. La boucle électromagnétique 11 permet de déterminer la présence d'un véhicule et sert d'antenne d'émission et de réception pour le système de transmission de données 13. Cette boucle 11 peut être également utilisée uniquement comme antenne. FIG. 8 illustrates an embodiment of the system according to the invention in which an electromagnetic detection communication loop 11 is arranged in series with the second set 13 and the device 12 for measuring the traffic parameters. The measuring device 12 can for example be used for counting vehicles. The electromagnetic loop 11 makes it possible to determine the presence of a vehicle and serves as a transmitting and receiving antenna for the data transmission system 13. This loop 11 can also be used only as an antenna.
Le deuxième ensemble fixe 13 de communication d'émission et de réception de données comporte un module 14 d'émission/réception, comme on le voit plus en détail sur la figure 12, et un dispositif d'isolement 15. Ce dispositif d'isolement a pour fonction d'isoler l'application d'émission/réception réalisée par le module 14 de l'application de mesure du trafic réalisée par l'élément 12. The second fixed set 13 of data transmission and reception communication comprises a transmission / reception module 14, as can be seen in more detail in FIG. 12, and an isolation device 15. This isolation device its function is to isolate the transmission / reception application made by the module 14 of the traffic measurement application made by the element 12.
Pour ce faire, il peut par exemple utiliser un transformateur adapté aux fréquences de fonctionnement et/ou un filtre pour séparer le fonctionnement des deux systèmes, le dispositif de mesure 12 fonctionnant à une fréquence de l'ordre de quelques dizaines de kHz et la transmission de données de l'ordre de quelques MHz. To do this, it can for example use a transformer adapted to operating frequencies and / or a filter to separate the operation of the two systems, the measuring device 12 operating at a frequency of the order of a few tens of kHz and the transmission data of the order of a few MHz.
Sur la figure 9, le deuxième ensemble fixe peut comporter par exemple quatre boucles électromagnétiques, deux (16a1 et 16a2) situées sur la voie rapide et deux (16b l et 16b2) sur la voie lente. Pour chaque paire, il est possible d'utiliser une seule ou bien les deux boucles pour communiquer avec le l0 véhicule. In FIG. 9, the second fixed assembly may comprise for example four electromagnetic loops, two (16a1 and 16a2) located on the fast lane and two (16b l and 16b2) on the slow lane. For each pair, it is possible to use one or both loops to communicate with the vehicle.
Conformément aux figures 4 et 10, le premier ensemble 5 embarqué à l'intérieur du véhicule 4 comporte une antenne 17 par exemple une boucle électromagnétique de type cadre captant la composante utile du champ magnétique et positionnée dans le véhicule ou sous le véhicule de façon à maximiser le champ capté. According to FIGS. 4 and 10, the first assembly 5 embedded inside the vehicle 4 comprises an antenna 17, for example a frame-type electromagnetic loop, which captures the useful component of the magnetic field and is positioned in the vehicle or under the vehicle so as to maximize the captured field.
Cette antenne 17 est destinée à réaliser un couplage magnétique avec la boucle se trouvant sous la chaussée. L'antenne 17 est un cadre rectangulaire dont les paramètres sont déterminés afin qu'à la fréquence de communication, elle se comporte comme une inductance. Les dimensions du cadre embarqué sont de l'ordre de 20 cm par 20 cm. Il se compose d'une ou plusieurs spires de fil. Un quadripôle d'adaptation permet d'optimiser le couplage avec le circuit électronique d'impédance 50 ohms auquel l'antenne est reliée. On distingue également un module 18 d'émission/réception de données sensiblement identique au module 13 d'émission/réception installé dans le deuxième ensemble fixe sans le système d'isolement 15. Ce module fonctionne par exemple de la façon suivante: la boucle électromagnétique équipant le système fixe émet en permanence un signal destiné à se faire reconnaître du véhicule. Si un véhicule passe sur la boucle, le véhicule reconnaît ce signal et lui répond. Les deux ensembles établissent alors une communication bidirectionnelle qui est maintenue tant que la qualité de la communication reste suffisante, c'est-à-dire tant que le véhicule se trouve à proximité de la boucle. Afin de limiter les possibles problèmes de diaphonie, un autre mode de fonctionnement peut également être utilisé : la boucle électromagnétique n'émet un signal destiné à se faire reconnaître du véhicule que si le système de détection SIREDO a effectivement détecté la présence d'un véhicule. La communication bidirectionnelle s'établit alors, mais n'est maintenue que tant que le système SIREDO détecte que le véhicule se trouve toujours au- dessus de la boucle. This antenna 17 is intended to perform a magnetic coupling with the loop located under the roadway. The antenna 17 is a rectangular frame whose parameters are determined so that at the communication frequency, it behaves like an inductor. The dimensions of the embedded frame are of the order of 20 cm by 20 cm. It consists of one or more turns of wire. An adaptation quadrupole makes it possible to optimize the coupling with the 50 ohm impedance electronic circuit to which the antenna is connected. There is also a module 18 for transmitting / receiving data substantially identical to the transmission / reception module 13 installed in the second fixed assembly without the isolation system 15. This module operates for example as follows: the electromagnetic loop equipping the fixed system continuously transmits a signal intended to be recognized by the vehicle. If a vehicle passes on the loop, the vehicle recognizes this signal and responds to it. The two sets then establish a bidirectional communication which is maintained as long as the quality of communication remains sufficient, that is to say as long as the vehicle is close to the loop. In order to limit possible crosstalk problems, another mode of operation can also be used: the electromagnetic loop emits a signal intended to be recognized by the vehicle only if the SIREDO detection system has actually detected the presence of a vehicle . Bidirectional communication is established, but is only maintained as long as the SIREDO system detects that the vehicle is still above the loop.
Le premier ensemble embarqué comprend également une interface 19 qui peut être une interface dédiée homme-machine permettant à un utilisateur de saisir des informations, d'introduire une carte à puce, de communiquer au moyen d'une carte hyperfréquence ou encore de communiquer par infra rouge. Cette interface peut également être un calculateur électronique du véhicule apte à recevoir des consignes. The first onboard assembly also includes an interface 19 which can be a dedicated human-machine interface allowing a user to enter information, to introduce a smart card, to communicate by means of a microwave card or to communicate via a computer. red. This interface can also be an electronic computer of the vehicle able to receive instructions.
Sur la figure 11 sont représentés, de façon synoptique, les éléments constitutifs des modules 13 et 18. Les éléments en pointillés ne sont disponibles que dans le module 13 du deuxième ensemble fixe. Pour simplifier la représentation, le dispositif d'isolement 15 n'est pas représenté, ce dispositif 15 pouvant être intégré dans une unité radio 13 du deuxième ensemble fixe. FIG. 11 is a synoptic representation of the constituent elements of the modules 13 and 18. The dashed elements are only available in the module 13 of the second fixed assembly. To simplify the representation, the isolation device 15 is not shown, this device 15 being integrated in a radio unit 13 of the second fixed assembly.
L'électronique associée aux antennes 11 et 17 se compose d'une interface radio 20 qui assure la partie analogique de l'émission/réception. Le signal est transmis à une fréquence au choix par exemple dans la bande de fréquence 7,4 à 8,8 MHz. En ce qui concerne le mode de transmission des données, les fréquences utilisées permettent d'obtenir un signal stable avec un bon rapport signal à bruit. La modulation réalisée peut être une modulation classique par exemple une modulation d'amplitude à deux états MDA2 ou une modulation en déplacement de phase à 2 états MDP2. The electronics associated with the antennas 11 and 17 consist of a radio interface 20 which provides the analog part of the transmission / reception. The signal is transmitted at a frequency of choice for example in the frequency band 7.4 to 8.8 MHz. With regard to the data transmission mode, the frequencies used make it possible to obtain a stable signal with a good signal-to-noise ratio. The modulation carried out may be a conventional modulation, for example a two-state amplitude modulation MDA2 or a phase shift modulation with two states MDP2.
L'unité radio communique directement avec une unité processeur 21 assurant le fonctionnement des logiciels et diverses interfaces avec des dispositifs extérieurs. The radio unit communicates directly with a processor unit 21 ensuring the operation of the software and various interfaces with external devices.
Le logiciel de gestion du microcontrôleur présent dans l'unité processeur se compose de deux couches réseaux et d'une couche applicative. Les couches réseaux assurent une liaison par trame avec reprise des erreurs. Elles assurent également un côntrôle de présence de la liaison, ce qui permet de détecter la présence d'un véhicule équipé du système. La couche applicative assure le service de transmission de messages et la gestion de message prioritaire, ainsi que tous les services applicatifs cités précédemment comme la mesure du temps intervéhiculaire. The microcontroller management software present in the processor unit consists of two network layers and an application layer. The network layers provide a frame link with error recovery. They also ensure a presence control of the connection, which makes it possible to detect the presence of a vehicle equipped with the system. The application layer provides the message transmission service and the priority message management, as well as all the aforementioned application services as the measurement of the inter-vehicular time.
La liaison entre l'unité radio et l'unité processeur permet de faire transiter des signaux de commandes de l'émetteur et récepteur radio et des signaux d'informations. L'unité processeur 21 est également connectée à une interface 22 telle que l'interface 19 lorsqu'il s'agit du premier ensemble embarqué ou un micro-ordinateur de contrôle par liaison série asynchrone à la norme RS232 lorsqu'il s'agit du deuxième ensemble fixe. Ce micro-ordinateur permet une liaison modem ou autre (sans fil) avec des systèmes distants, en particulier pour le téléchargement de messages à destinations des véhicules circulant sur les voies. Cette liaison permet également de remonter des informations comme l'apparition de bouchon, vers un serveur central distant ou vers des boucles électromagnétiques situées en amont. The connection between the radio unit and the processor unit makes it possible to transmit control signals from the radio transmitter and receiver and information signals. The processor unit 21 is also connected to an interface 22 such that the interface 19 when it is the first onboard assembly or a RS232 asynchronous serial control microcomputer when it is the second fixed set. This microcomputer allows a modem or other (wireless) link with remote systems, in particular for downloading messages to vehicles traveling on the tracks. This link also makes it possible to trace information such as the appearance of a plug, to a remote central server or to electromagnetic loops located upstream.
Dans le cas du deuxième ensemble fixe, on distingue également une connexion avec la station de mesure 23. Les signaux échangés sont des signaux logiques de détection de véhicule ainsi qu'un signal numérique de communication bidirectionnelle par liaison série asynchrone à la norme RS232, ou autre, en provenance de la station de mesure. In the case of the second fixed assembly, there is also a connection with the measuring station 23. The exchanged signals are logic signals for vehicle detection and a bidirectional serial communication signal by asynchronous serial link to the RS232 standard, or other, from the measuring station.
La figure 12 illustre un peu plus en détail un exemple de réalisation de l'unité radio 20 assurant la communication bidirectionnelle en alternance entre la chaussée et le véhicule. Elle est reliée d'une part à l'antenne 11, 17 au moyen d'une connexion 50 ohms, d'autre par à l'unité processeur 21 au moyen de cinq signaux logiques (0/5V) dont deux sont en sortie et trois en entrée (la connexion avec le système de mesure n'étant pas représentée). Ces signaux sont les suivants: réception série: ce signal (en sortie de l'unité radio) est relié à l'entrée de réception série de l'unité processeur. Il transmet les bits reçus par le récepteur. Figure 12 illustrates a little more detail an embodiment of the radio unit 20 providing alternating bidirectional communication between the roadway and the vehicle. It is connected on the one hand to the antenna 11, 17 by means of a 50 ohm connection, on the other hand to the processor unit 21 by means of five logic signals (0 / 5V) of which two are at the output and three in input (the connection with the measuring system not being shown). These signals are as follows: serial reception: this signal (at the output of the radio unit) is connected to the serial reception input of the processor unit. It transmits the bits received by the receiver.
émission série: ce signal (en entrée de l'unité radio) est relié à la sortie d'émission série de l'unité processeur. Il transmet les bits à émettre. serial transmission: this signal (at the input of the radio unit) is connected to the serial transmission output of the processor unit. It transmits the bits to be transmitted.
commande récepteur: ce signal (en entrée de l'unité radio) permet à l'unité processeur de commander le fonctionnement du récepteur (actif à l'état 1). receiver control: this signal (at the input of the radio unit) allows the processor unit to control the operation of the receiver (active in state 1).
15. commande émetteur: ce signal (en entrée de l'unité radio) permet à l'unité processeur de commander le fonctionnement de l'émetteur (actif à l'état 1). 15. Transmitter command: This signal (at the input of the radio unit) allows the processor unit to control the operation of the transmitter (active at state 1).
détection de porteuse: ce signal (en sortie de l'unité radio) permet à l'unité processeur de savoir si une porteuse est présente, ce qui est un signe qu'on se trouve en face d'un vis à vis. Le signal de détection de porteuse n'a de signification que si l'émetteur est coupé (commande d'émetteur à 0). Cependant, même si la commande du récepteur est à 0, le signal de détection de porteuse est géré par le processeur. carrier detection: this signal (at the output of the radio unit) allows the processor unit to know if a carrier is present, which is a sign that we are in front of a vis à vis. The carrier detection signal is meaningful only if the transmitter is turned off (transmitter control at 0). However, even if the receiver control is at 0, the carrier detection signal is managed by the processor.
Comme on peut le voir sur la figure 12, lorsque l'émetteur 24 n'est pas actif, l'antenne est reliée au récepteur 25. Ce dernier démodule alors le signal par le démodulateur 26 et fournit simultanément l'information de présence de porteuse, grâce à l'amplificateur à contrôle automatique de gain 27. Cependant, le signal démodulé ne sera effectivement transmis au processeur que si ce dernier a activé le signal de commande du récepteur. As can be seen in Figure 12, when the transmitter 24 is not active, the antenna is connected to the receiver 25. The latter then demodulates the signal by the demodulator 26 and simultaneously provides the carrier presence information thanks to the automatic gain control amplifier 27. However, the demodulated signal will effectively be transmitted to the processor only if the latter has activated the control signal of the receiver.
Lorsque le signal de commande de l'émetteur est activé, ce dernier transmet le niveau logique appliqué sur l'entrée d'émission série en modulation à déplacement d'amplitude. Le module 28 permet de moduler et d'autoriser l'émission d'un signal provenant du processeur. Le récepteur 25 est alors déconnecté de l'antenne et le signal de détection de porteuse n'a plus aucun sens. When the transmitter control signal is activated, the latter transmits the logic level applied to the amplitude-shift modulation serial transmission input. The module 28 makes it possible to modulate and authorize the transmission of a signal coming from the processor. The receiver 25 is then disconnected from the antenna and the carrier detection signal is no longer meaningful.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples that have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
Système caractérisé en ce qu'il comporte sur l'ensemble fixe une antenne de communication / détection se composant d'une boucle électromagnétique fabriquée directement dans la chaussée ou préfabriquée. System characterized in that it comprises on the fixed assembly a communication antenna / detection consisting of an electromagnetic loop manufactured directly in the pavement or prefabricated.
Système caractérisé en ce qu'il comporte, sur l'ensemble fixe une antenne de communication / détection, un câble blindé coaxial entre l'antenne de détection communication et l'électronique du système pour éviter le rayonnement entre les câbles de liaisons. System characterized in that it comprises, on the fixed assembly a communication antenna / detection, a shielded cable coaxial between the communication detection antenna and the electronics of the system to prevent radiation between the connection cables.
Système caractérisé en ce qu'il comporte, sur l'ensemble embarqué, une antenne constituée par une association d'une ou plusieurs antennes cadre de sorte à optimiser le couplage à la fois au dispositif électronique et vers l'antenne de l'autre ensemble. System characterized in that it comprises, on the on-board assembly, an antenna formed by a combination of one or more frame antennas so as to optimize the coupling both to the electronic device and to the antenna of the other set .
Système caractérisé en ce que l'antenne de l'ensemble embarqué est de typecadre, et en ce qu'elle est adaptée à capter la composante utile du champ magnétique de l'antenne du deuxième ensemble fixe. System characterized in that the antenna of the embedded assembly is of typecadre, and in that it is adapted to capture the useful component of the magnetic field of the antenna of the second fixed assembly.
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