EP1416458B1

EP1416458B1 - Device for control of vehicle speed

Info

Publication number: EP1416458B1
Application number: EP02024161A
Authority: EP
Inventors: Dr. Bernard Monnier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2022-10-30
Also published as: WO2004040532A1; AU2003269420A1; EP1416458A1; ATE358311T1; DE60219176D1

Abstract

The apparatus has an optical appliance with a laser light source generating a succession of input signals and a sensor for signals reflected by a vehicle (10). An arithmetical unit (22) determines the vehicles spot speed between two successive spots corresponding to the transmission of the signals taking into account the apparatus position at each spot, and the distance between the appliance and vehicle at each spot. An Independent claim is also included for a procedure to determine a vehicles speed through a vehicle speed monitoring apparatus.

Description

La présente invention se rapporte aux dispositifs de contrôle de la vitesse de véhicules, par exemple de véhicules automobiles. Ce type de dispositif est bien connu. Il existe particulièrement des dispositifs fixes, disposés à demeure ou sporadiquement en un lieu donné, comportant conjointement un radar pour mesurer la vitesse et une caméra vidéo ou photographique, pour identifier le véhicule. La mise en place de tels dispositifs nécessite un temps relativement long. Par ailleurs, il est nécessaire qu'il soit disposé en un lieu discret pour présenter une certaine efficacité. Or, c'est parfois en des lieux très dégagés que le contrôle devrait pouvoir se faire.The present invention relates to devices for controlling the speed of vehicles, for example motor vehicles. This type of device is well known. There are particularly fixed devices, permanently or sporadically arranged in a given location, jointly comprising a radar for measuring speed and a video or photographic camera for identifying the vehicle. The implementation of such devices requires a relatively long time. In addition, it is necessary that it is arranged in a discrete place to present a certain efficiency. However, it is sometimes in very clear places that the control should be able to be done.

Certaines polices ont équipé des hélicoptères de matériel photographique et disposé des marques sur les routes à contrôler. De la sorte, il est possible de déterminer la vitesse d'un véhicule par deux photos successives. Cette solution nécessite des aménagements au sol, ce qui implique aussi obligatoirement que le contrôle se fait en des endroits précis.Some police have equipped helicopters with photographic equipment and placed markings on the roads to be controlled. In this way, it is possible to determine the speed of a vehicle by two successive photos. This solution requires improvements to the ground, which also implies that the control is done in specific places.

Le document US 5 515,042 décrit un système de contrôle de vitesse à partir d'une voiture.US 5,515,042 discloses a speed control system from a car.

Le but de la présente invention est de permettre un contrôle de la vitesse de manière à pouvoir l'effectuer en n'importe quel endroit découvert. Ce but est atteint grâce au fait que le dispositif comporte, en combinaison :

■ un appareil de détermination de la position du dispositif par radiogoniométrie,
■ un appareil optique muni d'une source de lumière à rayonnement laser, engendrant une succession de signaux incidents en des instants donnés, et d'un capteur des signaux réfléchis par le véhicule, et
■ un organe de calcul agencé pour déterminer la vitesse instantanée du véhicule entre deux instants voisins correspondant à l'émission de deux signaux incidents en prenant en compte :
- la position du dispositif à chacun desdits moments, telle que définie par l'appareil (40) de détermination de la position du dispositif par radio-goniométrie, et
- la distance comprise entre le dispositif et le véhicule à chacun desdits instants.

The object of the present invention is to allow a control of the speed so as to be able to perform it in any uncovered place. This object is achieved thanks to the fact that the device comprises, in combination:

A device for determining the position of the device by direction-finding,
An optical apparatus provided with a laser light source, generating a succession of incident signals at given times, and a sensor of the signals reflected by the vehicle, and
A computing device arranged to determine the instantaneous speed of the vehicle between two neighboring instants corresponding to the emission of two incident signals, taking into account:
- the position of the device at each of said moments, as defined by the device (40) for determining the position of the device by radio-direction-finding, and
- the distance between the device and the vehicle at each of said instants.

Pour pouvoir effectuer une mesure sur la base de ces seules informations, il est nécessaire que l'hélicoptère se trouve à une hauteur constante et reste fixe ou qu'il se déplace dans la même direction que le véhicule contrôlé.To be able to measure on the basis of this information alone, it is necessary for the helicopter to be at a constant height and remain stationary or move in the same direction as the controlled vehicle.

Afin de permettre des conditions de travail permettant une meilleure adaptation à l'environnement, le dispositif comporte, en outre, un viseur associé à l'appareil optique pour diriger les signaux incidents vers le véhicule dont la vitesse doit être mesurée. L'appareil de détermination de la position du dispositif comporte, en outre, des moyens de détermination de l'orientation du viseur. De plus, l'organe de calcul est agencé de manière à prendre en compte l'orientation du viseur à chacun desdits moments pour déterminer ladite vitesse.In order to allow working conditions allowing better adaptation to the environment, the device further includes a viewfinder associated with the optical apparatus for directing the incident signals to the vehicle whose speed is to be measured. The apparatus for determining the position of the device further comprises means for determining the orientation of the viewfinder. In addition, the computing device is arranged to take into account the orientation of the viewfinder at each of said moments to determine said speed.

L'identification du véhicule et de son conducteur peut être réalisée au moyen d'une caméra agencée pour fonctionner simultanément à l'émission des signaux incidents et pour enregistrer une image relative au véhicule dans son ensemble et à son conducteur. Une seconde caméra permet la saisie d'informations disposées sur une plaque d'identification que porte le véhicule.The identification of the vehicle and its driver can be carried out by means of a camera arranged to operate simultaneously with the transmission of the incident signals and to record an image relating to the vehicle as a whole and to its driver. A second camera allows the entry of information arranged on an identification plate that carries the vehicle.

De manière avantageuse, la source de lumière émet un rayonnement infrarouge.Advantageously, the light source emits infrared radiation.

La présente invention se rapporte également à un procédé mettant en oeuvre le dispositif défini ci-dessus. Selon ce procédé, l'organe de calcul détermine la vitesse à partir des opérations suivantes :

■ déterminer, à la réception des signaux réfléchis, la distance du véhicule en référence au dispositif,
■ déterminer, au moment de ladite réception, la position du dispositif par rapport à une référence terrestre,
■ calculer la distance parcourue par le véhicule entre deux réceptions successives, et
■ déterminer la vitesse instantanée du véhicule en divisant la distance parcourue par le temps mis pour la parcourir.

The present invention also relates to a method implementing the device defined above. According to this method, the computing unit determines the speed from the following operations:

Determining, on reception of the reflected signals, the distance of the vehicle with reference to the device,
■ determining, at the time of said reception, the position of the device relative to a terrestrial reference,
■ calculate the distance traveled by the vehicle between two successive receptions, and
■ Determine the vehicle's instantaneous speed by dividing the distance traveled by the time taken to travel.

De manière avantageuse, l'organe de calcul détermine, en outre, l'orientation du dispositif par rapport à la référence terrestre et l'orientation du véhicule en référence au dispositif.Advantageously, the calculator further determines the orientation of the device relative to the terrestrial reference and the orientation of the vehicle with reference to the device.

Afin d'éviter toute ambiguïté, la vitesse est définie en comparant plusieurs vitesses instantanées successives et en les moyennant. De manière avantageuse, les vitesses instantanées sont mesurées dans un laps de temps de l'ordre de la seconde.In order to avoid any ambiguity, the speed is defined by comparing several successive instantaneous speeds and averaging them. Advantageously, the instantaneous speeds are measured in a period of time of the order of one second.

Pour s'assurer qu'aucune contestation ne soit possible, une nouvelle mesure est effectuée à la suite de la première lorsque la vitesse mesurée dépasse une valeur limite.To ensure that no contestation is possible, a new measurement is made after the first when the measured speed exceeds a limit value.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, dans lequel:

■ La figure 1 représente, de manière schématique, la situation générale dans laquelle s'effectue une mesure de vitesse de véhicule ;
■ La figure 2 montre la configuration générale du dispositif selon l'invention ; et
■ La figure 3 est un diagramme montrant les paramètres pris en compte dans le calcul de la vitesse d'un véhicule.

Other advantages and features of the invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawing, in which:

FIG. 1 schematically represents the general situation in which a vehicle speed measurement is carried out;
FIG. 2 shows the general configuration of the device according to the invention; and
FIG. 3 is a diagram showing the parameters taken into account in the calculation of the speed of a vehicle.

La figure 1 montre le cadre général dans lequel s'effectue la mesure. Cette dernière se rapporte à un véhicule automobile 10 en mouvement à une vitesse V_a à définir, sur une route 12. La mesure est effectuée à partir d'un hélicoptère 14 volant dans le voisinage de la route 12.Figure 1 shows the general framework in which the measurement takes place. The latter relates to a motor vehicle 10 in motion at a speed V _has to be defined, on a road 12. The measurement is made from a helicopter 14 flying in the vicinity of the road 12.

L'hélicoptère 14 comprend un cockpit 14a, dans lequel se trouvent le pilote, un opérateur ainsi qu'un équipement de mesure 16, et une armature 14b disposée en dessous du cockpit 14a et portant une tête de mesure 18. L'équipement 16 et la tête 18 forment ensemble un dispositif de contrôle destiné à déterminer la vitesse V_a.The helicopter 14 includes a cockpit 14a, in which are the pilot, an operator and a measuring equipment 16, and a frame 14b disposed below the cockpit 14a and carrying a measuring head 18. The equipment 16 and the head 18 together form a control device for determining the speed V _a .

L'équipement de mesure 16 est formé d'une table de commande 20, d'un ordinateur 22 et d'une horloge 24.The measuring equipment 16 is formed of a control table 20, a computer 22 and a clock 24.

La tête 18 comporte plusieurs appareils montés sur un même châssis 25 lequel peut être tourné selon deux axes orthogonaux au moyen de deux moteurs 26 et 28 associés à l'armature 14b et commandés par la table 20, de manière à ce que la tête 18 puisse balayer l'espace se trouvant en dessous de l' hélicoptère.The head 18 comprises several devices mounted on the same chassis 25 which can be rotated along two orthogonal axes by means of two motors 26 and 28 associated with the armature 14b and controlled by the table 20, so that the head 18 can sweep the space below the helicopter.

Comme le montre la figure 2, la tête 18 comprend plus précisément :

■ un appareil optique 30 muni d'une source de lumière 30a émettant un rayon laser 32a et d'un capteur 30b agencé pour recevoir un signal réfléchi 32b généré par la réflexion du rayon 32a sur le véhicule 10,
■ un viseur 36, par exemple une caméra vidéo, accouplé rigidement à l'appareil optique 30, dont l'image est affichée sur la table de commande 20, qui permet à l'opérateur d'orienter le rayon laser 32a sur le véhicule 10 dont la vitesse doit être mesurée,
■ une caméra d'identification 38 permettant d'enregistrer par voie optique des informations optiques agrandies, relatives au véhicule 10, par exemple une photographie de la plaque minéralogique, et
■ un appareil 40 de détermination par radiogoniométrie de la position P_t de la tête 18, avantageusement du type connu sous l'abréviation de GPS, agencé pour permettre de déterminer en tout temps sa longitude L_t, sa latitude l_t et son altitude h_t, ainsi que l'orientation du rayon 32a en référence au nord, définie par l'angle α_t, et en référence à l'horizontal, définie par l'angle β_t.

As shown in FIG. 2, the head 18 more precisely comprises:

An optical apparatus 30 provided with a light source 30a emitting a laser beam 32a and a sensor 30b arranged to receive a reflected signal 32b generated by the reflection of the beam 32a on the vehicle 10,
A viewfinder 36, for example a video camera, rigidly coupled to the optical apparatus 30, whose image is displayed on the control table 20, which allows the operator to orient the laser beam 32a on the vehicle 10 whose speed must be measured,
An identification camera 38 for optically recording enlarged optical information relating to the vehicle 10, for example a photograph of the license plate, and
A device 40 for determining by direction-finding the position P _t of the head 18, advantageously of the type known by the abbreviation of GPS, arranged to make it possible to determine at any time its longitude L _t , its latitude l _t and its altitude h _t , as well as the orientation of the radius 32a with reference to the north, defined by the angle α _t , and with reference to the horizontal, defined by the angle β _t .

L'horloge 24, le viseur 36, la caméra 38 et l'appareil 40 sont reliés à l'ordinateur 22 de manière à ce que les informations relatives au moment où une mesure est effectuée, au véhicule considéré et à la position de l'hélicoptère soient enregistrées de manière quasi simultanée et coordonnée, afin d'éviter tout risque de confusion. De manière avantageuse, toutes ces informations sont regroupées sur un support papier, comme preuve de la mesure.The clock 24, the viewfinder 36, the camera 38 and the apparatus 40 are connected to the computer 22 so that the information relating to the moment when a measurement is made, to the vehicle in question and to the position of the helicopter are recorded almost simultaneously and coordinated, to avoid any risk of confusion. Advantageously, all this information is grouped on a paper support as proof of the measurement.

Le dispositif 16 ainsi constitué permet de définir la vitesse V_a du véhicule 10, dès lors qu'on connaît en deux instants successifs la position P_ti de la tête 18, la distance d_vi comprise entre la tête 18 et le véhicule 10 ainsi que l'orientation du rayon incident 32a. Il s'agit là d'un simple calcul de trigonométrie, sans autre accessible à l'homme du métier.The device 16 thus formed makes it possible to define the speed V _a of the vehicle 10, as soon as the position P _{t i} of the head 18 is known in two successive instants, the distance d _vi between the head 18 and the vehicle 10 as well as the orientation of the incident ray 32a. This is a simple calculation of trigonometry, with no other accessible to the skilled person.

Pour effectuer une mesure, l'opérateur, installé dans l'hélicoptère 14, oriente le viseur 36 vers un véhicule dont il a décidé de contrôler la vitesse V_a, puis commande l'émission d'une série d'impulsions émises par la source 30a en des instants t_i.To carry out a measurement, the operator, installed in the helicopter 14, directs the viewfinder 36 towards a vehicle whose speed he has decided to control V _a , then commands the emission of a series of pulses emitted by the source 30a at times t _i .

La détermination de la distance d_v s'effectue de la manière suivante. Pour chaque impulsion i du rayon laser 32a envoyée par la source 30a, le capteur 30b reçoit un signal de retour 32b, après un intervalle de temps Δt_i fonction de la distance d_i comprise entre la tête 18 et le véhicule contrôlé 10. Connaissant la position de la tête 18, la distance d_i et les angles α_i et β_i, il est possible de déterminer une position instantanée p_vi du véhicule 10, en référence à l'hélicoptère 14. La position P_vi du véhicule définie par rapport au sol peut être ensuite déduite de P_ti et de p_vi.The determination of the distance d _{v is} carried out as follows. For each pulse i of the laser beam 32a sent by the source 30a, the sensor 30b receives a return signal 32b, after a time interval Δt _{i which is a} function of the distance d _i between the head 18 and the controlled vehicle 10. Knowing the position of the head 18, the distance d _i and the angles α _i and β _i , it is possible to determine an instantaneous position p _vi of the vehicle 10, with reference to the helicopter 14. The position P _vi of the vehicle defined in relation to on the ground can then be deduced from P _ti and p _vi .

Si les impulsions sont données à des intervalles de temps τ, la distance D_v comprise entre deux positions successives P_vi et P_vi+1 peut être calculée et, connaissant le temps τ nécessaire pour passer de l'une à l'autre de ces positions, la vitesse moyenne du véhicule V_v peut être déduite par calcul au moyen de l'ordinateur 22, en divisant la distance parcourue D_v par le temps τ compris entre deux mesures.If the pulses are given at intervals of time τ, the distance D _v between two successive positions P _vi and P _{vi + 1} can be calculated and, knowing the time τ necessary to go from one to the other of these positions, the average speed of the vehicle V _v can be deduced by calculation by means of the computer 22, by dividing the distance traveled D _v by the time τ between two measurements.

Comme le montre la figure 3, il est possible d'obtenir une information précise de manière beaucoup plus simple. Dans la mesure où l'hélicoptère est fixe durant le temps de la mesure (inférieur à la seconde), il est possible de ne prendre en compte que la position de l'hélicoptère et sa distance d'avec le véhicule. Plus précisément, si la hauteur de l'hélicoptère en référence au sol reste constante, la distance D_v pour deux instant successifs t₁ et t2 peut être obtenue par la formule : $D_{v} = {({d_{v 1}}^{2} - {h_{t}}^{2})}^{1 / 2} - {({d_{v 2}}^{2} - {h_{t}}^{2})}^{1 / 2}$

As shown in Figure 3, it is possible to obtain accurate information in a much simpler way. Since the helicopter is stationary for the duration of the measurement (less than one second), it is possible to take into account only the position of the helicopter and its distance from the vehicle. More precisely, if the height of the helicopter in reference to the ground remains constant, the distance D _v for two successive times t ₁ and t 2 can be obtained by the formula:

D_{v} = {({d_{v 1}}^{2} - {h_{t}}^{2})}^{1 / 2} - {({d_{v 2}}^{2} - {h_{t}}^{2})}^{1 / 2}

La vitesse peut alors être déterminée comme indiqué ci-dessus.The speed can then be determined as indicated above.

Si l'hélicoptère se déplace selon une même direction que le véhicule dont la vitesse doit être mesurée, D_v peut être obtenu en additionnant vectoriellement la distance parcourue par le véhicule 10 et par l'hélicoptère 14.If the helicopter moves in the same direction as the vehicle whose speed is to be measured, D _v can be obtained by vector summing the distance traveled by the vehicle 10 and by the helicopter 14.

Typiquement, les impulsions émises par la source 32a le sont dans un laps de temps inférieur à la seconde, de manière à ce que la vitesse instantanée du véhicule ne varie pratiquement pas. Si l'ordinateur met en évidence de fortes variations, il en informe l'opérateur qui peut alors mettre en route un nouveau train de mesures.Typically, the pulses emitted by the source 32a are in a period of time less than one second, so that the instantaneous speed of the vehicle does not vary substantially. If the computer shows strong variations, it informs the operator who can then start a new set of measures.

Ainsi, grâce à la structure du dispositif décrit ci-dessus et au procédé qu'il permet de mettre en oeuvre, il est possible de d'effectuer des contrôle de vitesse tout au long d'une autoroute, sans longue préparation et avec une grande précision de mesuretout en garantissant de bonnes conditions d'identification du véhicule.Thus, thanks to the structure of the device described above and the method it allows to implement, it is possible to perform speed control along a highway, without much preparation and with great accuracy of measurement and guaranteeing good conditions of identification of the vehicle.

Claims

Device (16, 18) for monitoring the speed (V_a) of vehicles, characterized in that it includes, in combination:
■ an apparatus (40) determining the position of the device by radio-goniometry,

■ an optical apparatus (30) fitted with a laser light source (30a), generating a succession of incident signals (32a), and a sensor (30b) for signals (32b) reflected by the vehicle (10), and

■ a calculating unit (22) arranged for determining the instantaneous speed (v_i, v_i+1) of the vehicle between two neighbouring instants (ti, ti+1) corresponding to the transmission of two incident signals (32a) taking account of:
- the position of the device at each of said moments, as defined by the apparatus (40) determining the position of the device by radio-goniometry, and

- the distance (d_vi, d_vi+1) comprised between the optical apparatus (30) and the vehicle (10) at each of said instants.
Device according to claim 1, characterized in that it further includes an aiming device (36) associated with the optical device (30) for directing the incident signals (32a) towards the vehicle (10) whose speed has to be measured, in that the position determining apparatus (40) is fitted with means for determining the orientation of the aiming device (36), and in that the calculating unit (22) is arranged to take account of the orientation of said aiming device (36) at each of said instants in order to determine said speed (V_a).
Device according to any of claims 1 and 2, characterized in that said aiming device includes a camera arranged to operate simultaneously with the transmission of the incident signals (32a) and to store an image relating to the vehicle (10) as a whole and to the driver thereof.
Device according to claim 2, characterized in that it includes a second camera (38) for capturing information arranged on a licence plate carried by said vehicle (10).
Device according to any of claims 1 to 3, characterized in that said light source emits an infrared radiation.
Method for determining the speed of a vehicle (10) by means of a device according to any of claims 1 to 5, characterized in that said calculating unit determines said speed from the following operations:
■ upon reception of the reflected signals, determining the distance of the vehicle (10) relative to the device (18),

■ determining, at the moment of said reception, the position of the device (18) relative to a terrestrial reference,

■ calculating the distance travelled by the vehicle (10) between two successive receptions, and

■ calculating the instantaneous speed of the vehicle (10) by dividing the distance travelled by the time taken to travel said distance.
Method according to claim 6, for determining the speed of a vehicle (10) by means of a device (16, 18) according to claim 2, characterized in that said calculating unit (22) further determines the orientation of the device (18) relative to the terrestrial reference and the orientation of the vehicle (10) relative to the device (18).
Method according to any of claims 6 and 7, characterized in that determination of said speed (V_a) is defined by comparing several instantaneous successive speeds and averaging said speeds.
Method according to claim 8, characterized in that the successive instantaneous speeds are measured in a time delay of the order of a second.
Method according to claim 9, characterized in that a new measurement is carried out after the first measurement when the measured speed exceeds a limit value.