FR3034206A1

FR3034206A1 - METHOD FOR MONITORING THE BEHAVIOR OF A VEHICLE CIRCULATING ON A ROAD NETWORK

Info

Publication number: FR3034206A1
Application number: FR1552429A
Authority: FR
Inventors: Herve Joliveau
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2016-09-30
Anticipated expiration: 2035-03-24
Also published as: FR3034206B1

Abstract

Procédé de suivi du comportement d'un véhicule porteur d'un récepteur de signaux satellites d'un réseau GPS et circulant sur un réseau routier, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste : - à identifier des satellites (SATi) présents dans l'environnement du véhicule porteur ; - à mesurer, suivant des acquisitions à une fréquence déterminée d'au moins deux fois par seconde, les amplitudes des signaux des satellites (SATi) présents à l'aplomb du véhicule porteur : - à calculer la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites mesurées à chaque acquisition ; - et si la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites chute de plus d'un pourcentage déterminé par rapport à cette même moyenne calculée durant une durée déterminée précédent ladite chute, à en déduire que le véhicule porteur passe sous une infrastructure routière ou un équipement routier.A method of monitoring the behavior of a carrier vehicle of a satellite signal receiver of a GPS network and traveling on a road network, said method being characterized in that it consists in: - identifying satellites (SATi) present in the environment of the carrier vehicle; - to measure, following acquisitions at a given frequency of at least twice per second, the amplitudes of the satellite signals (SATi) present above the carrier vehicle: - to calculate the average of the amplitudes of the set of satellite signals measured at each acquisition; and if the average of the amplitudes of the set of satellite signals falls by more than a given percentage with respect to this same average calculated during a predetermined period preceding said fall, to deduce that the carrier vehicle passes under a road infrastructure or road equipment.

Description

1 PROCEDE DE SUIVI DU COMPORTEMENT D'UN VEHICULE CIRCULANT SUR UN RESEAU ROUTIER L'invention concerne les véhicules terrestres équipés d'un système de navigation par GPS et d'une cartographie embarquée et concerne plus particulièrement un procédé de suivi du comportement d'un véhicule circulant sur un réseau routier.The invention relates to land vehicles equipped with a GPS navigation system and an on-board cartography and relates more particularly to a method of monitoring the behavior of a vehicle. vehicle traveling on a road network.

Elle permet notamment de recaler « longitudinalement » la position du véhicule en fonction des données locales rencontrées et notamment des positions des ponts, viaduc, barres de péage et autres infrastructures et/ou équipements routiers sous lesquelles le véhicule est amené à passer et qui sont repérées sur la cartographie utilisée en relation avec le système de navigation et permet ainsi, d'améliorer la précision du positionnement du véhicule. Pour cela, la présente invention offre une solution fiable et à faible coût pour effectuer une surveillance du véhicule dans son environnement, en temps réels, sur un réseau routier.It allows in particular to recalibrate "longitudinally" the position of the vehicle according to the local data encountered and in particular the positions of the bridges, viaduct, toll bars and other infrastructure and / or road equipment under which the vehicle is brought to pass and which are located on the cartography used in connection with the navigation system and thus makes it possible to improve the accuracy of the positioning of the vehicle. For this, the present invention provides a reliable and low-cost solution for monitoring the vehicle in its environment, in real time, on a road network.

La technologie de localisation par satellites désigné par GPS (Global Positioning System) évolue continuellement depuis 15 ans. Sa performance ne cesse de progresser : amélioration de la sensibilité pour un usage en milieu confiné, amélioration de la précision par exploitation d'un plus grand nombre de satellites, compatibilité avec de multiples constellations (GPS américain, GALILEO européen, GLONASS russe, BEIDOU chinois) pour en accroitre encore la performance. De plus, les récepteurs GPS se sont largement démocratisés et sont de plus en plus présents dans les équipements les plus divers et leur intégration dans les Smartphones en font maintenant un objet du quotidien.The satellite positioning technology designated by GPS (Global Positioning System) has been evolving continuously for 15 years. Its performance continues to improve: improved sensitivity for use in a confined space, improved accuracy by exploiting a larger number of satellites, compatibility with multiple constellations (US GPS, European GALILEO, Russian GLONASS, Chinese BEIDOU ) to further increase the performance. In addition, GPS receivers have become widely democratized and are increasingly present in the most diverse equipment and their integration in smartphones are now an everyday object.

3034206 2 Ne produisant, il y a quelques années, leurs informations qu'une fois par seconde (1 Hz), on voit maintenant apparaître des GPS rapides capables de fournir des informations plusieurs fois par seconde jusqu'à cinq fois par seconde (5 Hz).3034206 2 Only a few years ago, producing their information once a second (1 Hz), we can now see fast GPS capable of providing information several times a second up to five times a second (5 Hz ).

5 L'arrivée de tels récepteurs GPS rapides, à faible coût, ouvre la possibilité de détecter des comportements quasi instantanés des véhicules à suivre. Ainsi, les performances de tels récepteurs permettent d'ouvrir leurs applications pour d'autres usages que la seule localisation. Ils peuvent 10 notamment constituer un complément essentiel pour la fiabilité des systèmes de navigation. La présente invention est basée sur l'analyse de l'évolution brusque de certains signaux émis par les satellites, captés par un véhicule porteur d'un récepteur GPS rapide.The arrival of such fast GPS receivers, at low cost, opens the possibility of detecting almost instantaneous behaviors of the vehicles to follow. Thus, the performance of such receivers can open their applications for uses other than localization. They can in particular constitute an essential complement for the reliability of the navigation systems. The present invention is based on the analysis of the abrupt evolution of certain signals emitted by the satellites, picked up by a vehicle carrying a fast GPS receiver.

15 A cet effet, la présente invention a pour premier objet un procédé de suivi du comportement d'un véhicule porteur d'un récepteur de signaux satellites d'un réseau GPS et circulant sur un réseau routier, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste : - à identifier des satellites présents dans l'environnement du véhicule 20 porteur ; - à mesurer, suivant des acquisitions à une fréquence déterminée d'au moins deux fois par seconde, les amplitudes des signaux des satellites présents à l'aplomb du véhicule porteur ; - à calculer la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites 25 mesurées à chaque acquisition ; - et si la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites chute de plus d'un pourcentage déterminé par rapport à cette même moyenne calculée durant une durée déterminée précédent ladite chute, à en déduire 3034206 3 que le véhicule porteur passe sous une infrastructure routière ou un équipement routier. La présente invention a pour deuxième objet, un véhicule automobile équipé d'un récepteur de signaux satellites, ledit véhicule étant apte à mettre 5 en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple d'application du procédé selon l'invention, donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans 10 lesquels : - la figure 1 illustre un exemple de situation traité par le procédé selon l'invention : un véhicule suivi, lors de son passage sous un pont ; - la figure 2 illustre le procédé de suivi selon l'invention par un graphe représentatif de l'évolution des signaux satellites avec la mise en évidence 15 d'une variation brutale de tous les signaux satellites lors du passage du véhicule suivi, sous le pont ; - la figure 3 illustre la disposition de la constellation GPS des satellites visibles à l'aplomb du véhicule suivi ; - la figure 4 illustre par un tableau de valeurs, la situation des 20 satellites de la constellation et l'amplitude de de leurs signaux, au moment du passage du véhicule suivi, sous le pont; - la figure 5 illustre, en situation réelle, l'effet du masquage des satellites, avant (images du haut) et pendant (images du bas) le passage du véhicule suivi, sous le pont ; et - la figure 6 illustre par un graphe, pour la même situation que celle illustrée à la figure 5, l'évolution des signaux satellites et l'effet du masquage part le pont, de l'ensemble signaux satellites.To this end, the present invention firstly relates to a method for monitoring the behavior of a carrier vehicle of a satellite signal receiver of a GPS network and traveling on a road network, said method being characterized in that it consists in: - identifying satellites present in the environment of the carrier vehicle; - to measure, according to acquisitions at a given frequency of at least twice per second, the amplitudes of the satellite signals present in line with the carrier vehicle; to calculate the average of the amplitudes of the set of satellite signals measured at each acquisition; and if the average of the amplitudes of the set of satellite signals falls by more than a given percentage with respect to this same average calculated during a predetermined period preceding said fall, to deduce therefrom that the carrier vehicle passes under an infrastructure road or road equipment. The present invention has the second object, a motor vehicle equipped with a satellite signal receiver, said vehicle being able to implement the method described above. Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the detailed description which follows of an example of application of the method according to the invention, given by way of non-limiting example and illustrated by the appended drawings. , in which: - Figure 1 illustrates an example of a situation treated by the method according to the invention: a vehicle followed, when passing under a bridge; FIG. 2 illustrates the tracking method according to the invention by a graph representative of the evolution of the satellite signals with the detection of a sudden variation of all the satellite signals during the passage of the vehicle under the bridge. ; FIG. 3 illustrates the disposition of the GPS constellation of the satellites visible in line with the vehicle being tracked; FIG. 4 illustrates, by a table of values, the situation of the satellites of the constellation and the amplitude of their signals, at the moment of the passage of the vehicle under the bridge; FIG. 5 illustrates, in real situation, the effect of satellite masking, before (top images) and during (bottom images) the passage of the vehicle followed, under the bridge; and FIG. 6 illustrates by a graph, for the same situation as that illustrated in FIG. 5, the evolution of the satellite signals and the effect of masking by the bridge of the set of satellite signals.

3034206 4 On désignera, par la suite, par « signal satellite », le signal émis par un satellite et reçu par le récepteur GPS embarqué dans un véhicule et par « niveau signal satellite » l'amplitude d'un tel signal. On désignera également par « véhicule porteur », un véhicule équipé 5 d'un récepteur GPS dont le comportement est suivi par le procédé selon l'invention. Dans un exemple d'application du procédé selon l'invention, illustré aux figures 1 à 6, on s'intéresse à la détection d'un équipement routier ER, tel qu'un viaduc, une barrière de péage, ... ici un pont, enjambant la voie sur 10 laquelle circule le véhicule porteur VP (Figure 1). Il est ainsi possible d'identifier, à partir de la variation brutale (Figure 2) de l'amplitude de l'ensemble des signaux satellites SATi d'une constellation localisée en aplomb du véhicule porteur VP, le passage du véhicule porteur VP sous le pont ER.Subsequently, the term "satellite signal" will be used to designate the signal transmitted by a satellite and received by the onboard GPS receiver in a vehicle and the "satellite signal level" the amplitude of such a signal. Also referred to as a "carrier vehicle" is a vehicle equipped with a GPS receiver whose behavior is followed by the method according to the invention. In an exemplary application of the method according to the invention, illustrated in FIGS. 1 to 6, we are interested in the detection of a road equipment ER, such as a viaduct, a toll barrier, ... here a bridge, spanning the track on which the carrier vehicle VP is traveling (Figure 1). It is thus possible to identify, from the sudden variation (FIG. 2) of the amplitude of the set of satellite signals SATi of a constellation located in alignment with the carrier vehicle VP, the passage of the carrier vehicle VP under the ER bridge.

15 La figure 3 illustre un exemple dans lequel le véhicule porteur VP est représenté centré par rapport à la constellation des satellites SATi vus à l'aplomb du récepteur GPS RS du véhicule porteur VP ; le cap SUD véhicule, représenté par une droite en trait interrompu, étant légèrement décalé par rapport au sud géographique.FIG. 3 illustrates an example in which the carrier vehicle VP is shown centered with respect to the satellite constellation SATi seen directly above the GPS RS receiver of the carrier vehicle VP; the South Cape vehicle, represented by a line in broken line, being slightly offset from the geographical south.

20 Sur cette figure, on a représenté l'ensemble des satellites visibles SATi d'une constellation, soit treize satellites : G1, G9, G12, G15, G17, G18, G22, G24, G25, G26, G28, S120 et S126. Le tableau de la figure 4 regroupe les valeurs des angles d'azimut et d'élévation, exprimés en degrés, relevés pour les treize satellites G1, G9, 25 G12, G15, G17, G18, G22, G24, G25, G26, G28, S120 et S126 ainsi que leurs niveaux C/NO exprimés en dBHz. Dans l'exemple considéré sur les figures précédentes, le récepteur GPS RS est disposé sensiblement au centre du pavillon du véhicule porteur VP.In this figure, the set of visible satellites SATi of a constellation is represented, ie thirteen satellites: G1, G9, G12, G15, G17, G18, G22, G24, G25, G26, G28, S120 and S126. The table in FIG. 4 groups together the values of the azimuth and elevation angles, expressed in degrees, recorded for the thirteen satellites G1, G9, G12, G15, G17, G18, G22, G24, G25, G26, G28. , S120 and S126 and their C / NO levels expressed in dBHz. In the example considered in the previous figures, the GPS receiver RS is disposed substantially in the center of the roof of the carrier vehicle VP.

3034206 5 On décrit ci-après les principales étapes du procédé de suivi selon l'invention basé sur les hypothèses introduites ci-dessus. Ainsi, pour suivre, à chaque itération, (période d'échantillonnage/d'acquisition de la mesure cinq fois pas seconde pour un 5 capteur GPS de 5 hertz), l'évolution des signaux des satellites SATi situés en aplomb du véhicule porteur VP, le procédé selon l'invention consiste : - à mesurer l'amplitude des signaux satellites reçus par le récepteur GPS RS ; - à calculer la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux 10 satellites mesurées à chaque acquisition ; - à mesurer la variation de l'amplitude de l'ensemble des signaux satellites ; - et si la moyenne des amplitudes de l'ensemble des signaux satellites chute de plus d'un pourcentage déterminé (par exemple 15 de 15%) par rapport à cette même moyenne calculée durant une durée déterminée (par exemple 5 secondes) précédant le début de la variation alors le véhicule porteur (VP) est considéré comme passant sous un pont ER. La mesure des signaux satellites ne peut se faire de manière fiable 20 que dans des conditions de roulages stables et régulières (sur voie rapide et autoroute). Le site choisi pour effectuer les mesures a été une portion de l'Autoroute A36 entre la sortie 11 et la sortie 10 dans le sens Mulhouse-Beaune.The following are the main steps of the monitoring method according to the invention based on the hypotheses introduced above. Thus, to follow, at each iteration, (sample / acquisition period of the measurement five times a second for a GPS sensor of 5 Hz), the evolution of the signals of the satellites SATi located in line with the carrier vehicle VP the method according to the invention consists in: measuring the amplitude of the satellite signals received by the GPS receiver RS; to calculate the average of the amplitudes of the set of satellite signals measured at each acquisition; to measure the variation of the amplitude of the set of satellite signals; and if the average of the amplitudes of the set of satellite signals falls by more than a given percentage (for example by 15%) with respect to this same average calculated during a determined duration (for example 5 seconds) preceding the beginning of the variation then the carrier vehicle (VP) is considered to pass under an ER bridge. Measurement of satellite signals can only reliably be done under stable and regular driving conditions (on the highways and freeways). The site chosen for the measurements was a portion of Highway A36 between exit 11 and exit 10 in the direction Mulhouse-Beaune.

25 La portion mesurée couvre une distance de 8 km, l'orientation est relativement stable (180° Sud). L'expérience menée a été effectuée une vitesse de 108,8 km/h soit 30,2 m/s. Les acquisitions GPS étant effectuées avec un intervalle de 200ms, la meilleure précision en distance (précision longitudinale maximale 3034206 6 du véhicule porteur) dans le cas d'un recalage de la position du véhicule porteur VP par rapport au pont de l'infrastructure routière ER a été déterminée à 6m (à 130 km/h, cette distance passe à 7,2 m). Les images illustrées à la figure 5, permettent d'illustrer les scènes 5 réelles de conduite, à gauche du haut vers le bas, et les niveaux des satellites correspondant, à droite du haut vers le bas. On remarque distinctement que durant le passage sous le pont ER, tous les satellites SATi ont leurs signaux altérés par le masquage dû au pont sous lequel passe le véhicule porteur VP.The measured portion covers a distance of 8 km, the orientation is relatively stable (180 ° South). The experiment was conducted at a speed of 108.8 km / h or 30.2 m / s. The GPS acquisitions being carried out with an interval of 200ms, the best accuracy in distance (maximum longitudinal precision 3034206 6 of the carrier vehicle) in the case of a resetting of the position of the carrier vehicle VP with respect to the bridge of the road infrastructure ER has been determined at 6m (at 130 km / h, this distance passes to 7.2 m). The images illustrated in Figure 5, illustrate the actual driving scenes, left from top to bottom, and corresponding satellite levels, right from top to bottom. It is distinctly noted that during the passage under the bridge ER, all SATi satellites have their signals altered by the masking due to the bridge under which the carrier vehicle VP passes.

10 Sur la représentation graphique de la figure 6, représentant les niveaux des signaux satellites mesurés par le récepteur GPS RS, exprimés en dB Hertz en fonction du temps, on remarque distinctement la chute brutale de tous les signaux des satellites masqués par le pont durant une durée d'environ 1 seconde.In the graphical representation of FIG. 6, representing the levels of the satellite signals measured by the GPS receiver RS, expressed in dB Hertz as a function of time, the sharp drop of all the signals of the satellites masked by the bridge during a duration of about 1 second.

15 D'autres applications sont bien entendu envisageables comme par exemple la détection de la somnolence déduite à partir des variations de cap du véhicule porteur surveillé. Bien que la présente invention permette de se passer de caméra ou d'autres capteurs d'environnement tels que Radar, Lidar, ..., le procédé et le 20 système selon l'invention pourront avantageusement venir en complément, voire en redondance, d'autres systèmes ADAS pour par exemple satisfaire à une application de conduite autonome, c'est-à-dire une application dans laquelle le conducteur délègue entièrement la conduite au véhicule lui-même.Other applications are of course conceivable, such as, for example, the detection of somnolence deduced from the heading variations of the monitored carrier vehicle. Although the present invention makes it possible to dispense with cameras or other environmental sensors such as Radar, Lidar, ..., the method and the system according to the invention may advantageously come in addition, or even redundantly, to other ADAS systems for example to satisfy an autonomous driving application, that is to say an application in which the driver fully delegates the pipe to the vehicle itself.

Claims

REVENDICATIONS1. A method of monitoring the behavior of a carrier vehicle (PV) of a satellite signal receiver of a GPS network (RS) and traveling on a road network, said method being characterized in that it consists in: - identifying satellites (SATi) present in the environment of the carrier vehicle (VP); - to measure, following acquisitions at a determined frequency of at least twice per second, the amplitudes of the satellite signals (SATi) present above the carrier vehicle (VP); calculating the average of the amplitudes of the set of satellite signals measured at each acquisition; and if the average of the amplitudes of the set of satellite signals falls by more than a given percentage with respect to this same average calculated during a predetermined duration preceding said fall, to deduce from this that the carrier vehicle (VP) passes under a road infrastructure or roadside equipment (ER).

2. Motor vehicle (VP) equipped with a satellite signal receiver (RS), said vehicle (VP) being able to implement the method according to claim 1.