FR2784776A1 - Procede de guidage d'un vehicule routier - Google Patents

Abstract

Ce procédé de guidage d'un véhicule routier, reposant sur la détermination de la position instantanée du véhicule, sur l'optimisation d'un itinéraire permettant d'atteindre une destination choisie, et sur l'indication en temps réel de la direction à suivre pour respecter cet itinéraire, est caractérisé en ce que le calcul de l'itinéraire à suivre comporte des phases de guidage, sur un réseau secondaire, du type à vol d'oiseau qui sont optimisées pour garantir que le conducteur est toujours guidé vers un carrefour, ou à partir d'un carrefour, du réseau principal et de manière à déterminer un itinéraire optimisé d'un point de départ jusqu'au réseau principal, et du réseau principal jusqu'au point de destination.

Description

I "Procédé de guidage d'un véhicule routier" La présente invention se

rapporte au domaine technique

de l'aide à la navigation des véhicules routiers.

Plus précisément, I'invention concerne un procédé de guidage d'un véhicule routier, reposant sur la détermination de la position instantanée du véhicule, sur l'optimisation d'un itinéraire permettant d'atteindre une destination choisie, et sur l'indication en temps réel de la direction à suivre pour

respecter cet itinéraire.

o0 On connaît dans l'état de la technique, des systèmes de guidage offrant la possibilité de saisir une destination, d'effectuer un calcul d'itinéraire, et de donner des indications de guidage au niveau des carrefours rencontrés, et ce jusqu'à

la destination finale.

Certaines réalisations connues proposent également l'affichage, sur un fond de carte orientable, du trajet calculé, et le calcul automatique d'un nouvel itinéraire à partir de la détection par le système que le véhicule a été dérouté de

l'itinéraire initialement indiqué.

L'architecture d'un système connu comportant ces fonctionnalités peut être autonome, la base de données nécessaire étant contenue dans le système embarqué, comme dans le système appelé " CARIN ", ou dépendante d'une infrastructure, par exemple de balises situées en bord de voie et émettant des informations de cartographie, comme dans le cas du système " EUROSCOUT ", ou d'un radiotéléphone permettant la réception dans le véhicule d'informations de cartographie transmises, comme c'est le cas pour un autre

système connu.

Toutefois, les systèmes proposés jusqu'à présent

comportent un certain nombre d'inconvénients.

Parmi les systèmes de guidage utilisant une base de données décrivant le réseau routier, on trouve la famille des systèmes à base de données exhaustive, qui sont coûteux, du fait de leurs besoins en matériel: un lecteur de CD-ROM, beaucoup de mémoire vive, et un calculateur puissant pour

gérer toutes ces données.

On trouve aussi des systèmes à base de données simplifiée non exhaustive, qui sont moins coûteux, mais qui proposent une prestation limitée, puisqu'ils ne sont capables

que d'un guidage vers un carrefour principal du réseau routier.

Un exemple spécifique d'un tel système à base de

données simplifiée est décrit dans le document EP-A-

0.595.685. Ce document décrit un dispositif de guidage d'un véhicule utilisant une localisation peu précise, de l'ordre de 30 à 100 mètres, par satellites GPS ("Global Positioning System"), qui se contente d'une base de données du réseau routier non exhaustive, décrivant le plan de circulation d'une manière simplifiée. Ce système guide l'utilisateur sur ce réseau de carrefour en carrefour, jusqu'à l'ultime carrefour appartenant à la destination programmée. Toutefois, en considérant la faible précision du module de localisation, ce procédé limite le type de destinations susceptibles d'être atteintes aux agglomérations, ainsi qu'aux lieux et sites remarquables contenant des carrefours du réseau, mais en

excluant notamment le guidage vers une rue particulière.

Une seconde série de limitations concerne la qualité du

guidage du véhicule et des indications associées.

En premier lieu, le guidage dans les carrefours complexes n'est pas satisfaisant, aussi bien d'un point de vue 3o ergonomique et de sécurité que du point de vue de l'efficacité du guidage. En effet, le guidage s'appuie sur des informations géométriques: pour les carrefours complexes, la géométrie du carrefour est présentée au conducteur notamment sous une forme lacunaire et stylisée, sur un écran, avec une indication de la progression du véhicule. Cependant, ces indications correspondent à une vue aérienne du carrefour, que le conducteur peut avoir du mal à interpréter, ce qui le conduit à faire des erreurs de cheminement. En outre, un carrefour complexe est constitué par une succession de bifurcations enchaînées, ce qui fait que la succession des annonces et des affichages par le système n'est pas suffisamment précise pour éviter les confusions. Les inconvénients qui peuvent en résulter sont évidents: une erreur de cheminement dans un carrefour complexe peut conduire sur une voie rapide voire une autoroute, ce qui impose un détour important ou bien génère des manoeuvres dangereuses pour éviter le détour,

i5 telles que des marches arrière sur des bretelles d'accès.

D'autre part, le guidage proposé le long d'itinéraires composés de carrefours simples est au contraire trop détaillé: les messages de guidage sont trop nombreux et inutiles,

pouvant amener à un rejet du système par le conducteur.

En second lieu, les systèmes existants comportent des

insuffisances en ce qui concerne le choix de l'itinéraire lui-

même. En effet, ils déterminent un itinéraire en utilisant un ensemble de critères tels que la distance à parcourir, la vitesse permise, ou les péages à payer, critères parmi lesquels le conducteur fixe ses priorités. Or les données pour calculer l'itinéraire en utilisant ces critères sont contenues dans la mémoire du système, et ne sont pas mises à jour en fonction des aléas externes, comme l'annonce d'un bouchon sur un axe, ou un message temporaire de sécurité routière ou d'aménagement de circulation, disponible sur un panneau

d'affichage ou à la radio.

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De ce fait, il s'est avéré nécessaire de proposer un procédé et un dispositif permettant de remédier à l'ensemble des inconvénients précités et, en particulier, d'étendre à tout type de destination, y compris une adresse dans une rue, le guidage sur réseau simplifié sur un réseau routier, tout en

utilisant un dispositif de guidage à faible coût.

Un tel système ayant de plus une bonne ergonomie d'utilisation, aussi bien pour le guidage vers des carrefours principaux d'un réseau routier que pour des axes secondaires ou des rues de ville, a été décrit et représenté dans le

document FR-A-2.743.655.

Ce document concerne un procédé de guidage d'un véhicule routier, reposant sur la détermination de la position instantanée du véhicule, sur l'optimisation d'un itinéraire permettant d'atteindre une destination choisie, et sur l'indication en temps réel de la direction à suivre pour respecter cet itinéraire, dans lequel le calcul de l'itinéraire à suivre comporte une phase prenant en compte les voies principales de circulation, de manière à déterminer un itinéraire optimisé par rapport à ces voies principales, et au moins une phase dite de " guidage à vol d'oiseau " ou " guidage à la boussole ", sur les voies secondaires de circulation, consistant simplement en l'indication en temps réel de la position d'un point à rejoindre représentée sous la double forme d'une direction relative au cap instantané du véhicule et de la distance à vol d'oiseau entre la position instantanée du véhicule et le point à atteindre, ce point pouvant être un carrefour du réseau principal ou, en phase finale, la destination à atteindre elle-même. Avantageusement, tout au long des diverses phases de guidage, une information de distance restante (à vol d'oiseau ou le long de l'itinéraire)

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et une information du cap du point de destination peut être

présentée de façon additionnelle.

Le calcul de l'itinéraire comporte une phase de guidage à partir d'un point de départ jusqu'à un noeud ou carrefour le plus proche du réseau principal, et une phase de guidage entre le noeud ou carrefour du réseau principal le plus proche du point de destination, et la destination. La phase de guidage du point de départ jusqu'au réseau principal et du dernier carrefour du réseau principal jusqu'à la destination utilise une io information de distance restante et une information du cap du

point de destination.

En outre, la phase de guidage sur les axes du réseau principal est basée sur un guidage directionnel au niveau

d'une pluralité de carrefours complexes placés aux inter-

is sections de ces axes, et le guidage directionnel au niveau des carrefours complexes est combiné à un guidage non intrusif

basé sur l'indication des seuls changements de routes.

De préférence, la base de données de guidage comporte une première base de données correspondant aux voies principales de circulation, et une seconde base de données correspondant à des voies secondaires, ces bases de données étant éventuellement simplifiées, et stockées sous une forme comprimée présentant un faible encombrement en mémoire. Parmi les systèmes d'aide à la navigation, on distingue les systèmes dits "autonomes" qui exploitent une base de données géographiques qui est embarquée à bord du véhicule, et des systèmes dits dépendants qui font appel à une infrastructure routière, telle que des balises situées en bordure de voie, ou d'un "serveur" spécifique empruntant un réseau de télécommunications.

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Les systèmes de navigation autonomes ont pour inconvénient que la mise à jour de leur base de données nécessite un changement de leur support embarqué. Par ailleurs, les systèmes de navigation autonomes nécessitent une capacité de calcul importante, notamment pour déterminer le meilleur itinéraire en fonction des critères choisis pour gérer l'affichage graphique, et pour synthétiser les messages vocaux. D'une façon générale, les systèmes, dont le coût élevé dépend à la fois de la puissance des moyens de calcul et de la îo qualité des moyens graphiques utilisés, sont loin de répondre

aux attentes des utilisateurs.

Par ailleurs, en ce qui concerne les systèmes de navigation dépendants, le chargement de bases de données cartographiques similaires à celles utilisées dans les systèmes autonomes auprès d'un réseau de télécommunications est une opération onéreuse, en raison du volume des données transmises, et qui ne présente pas la flexibilité souhaitée. Ces systèmes, tout en étant tributaires d'opérateurs extérieurs, ont donc des coûts d'acquisition élevés, auxquels s'ajoutent des

coûts d'exploitation spécifiques.

Afin de remédier à ces inconvénients, il a été propose dans la demande de brevet français No. 97.05457 du 2 mai 1997, au nom de RENAULT, un procédé de guidage d'un véhicule automobile sur le réseau routier reposant sur la localisation géographique du véhicule à l'aide de moyens de localisation embarqués, la saisie d'une destination par l'utilisateur et le calcul d'un itinéraire en fonction de la localisation du véhicule, et de la destination souhaitée, caractérisé en ce que l'itinéraire est calculé par un serveur distant du véhicule et transmis à l'utilisateur sous forme de

messages vocaux.

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Selon ce procédé, le serveur distingue un réseau principal de circulation sur lequel les indications fournies correspondent au fléchage du réseau routier, et un réseau secondaire sur lequel les messages peuvent se limiter à indiquer la direction à suivre pour atteindre un carrefour du réseau principal, c'est-à-dire un guidage du type "à vol d'oiseau", ce guidage à deux niveaux de précision étant ainsi du type de celui décrit et représenté dans le document

FR-A-2.743.655.

l0 La présente invention est relative aux systèmes ne disposant pas d'une base de données exhaustive du réseau routier, notamment afin de concevoir des systèmes à coûts très réduits susceptibles d'une très large diffusion commerciale. Dans le cas de tels systèmes faisant appel à des bases de données non exhaustives, la principale difficulté provient de ce qu'une partie du trajet est réalisée à vol d'oiseau dans les phases d'approche du réseau principal, ou de départ de ce réseau. Ce mode de guidage à vol d'oiseau peut conduire à des impossibilités ou des difficultés, c'est-à-dire que les indications de direction à suivre qui sont transmises à l'utilisateur ne permettent pas d'atteindre le point de destination considéré à cause de sens interdits, d'impasses,

ou d'obstacles tels que des voies d'eau ou des voies ferrées.

Par contre, le guidage sur le réseau principal ne pose pas de difficulté notamment au vu des enseignements du document EP-A-0.595.685, les indications de guidage se fondant alors, non sur des caractéristiques géométriques du réseau, mais sur des données telles que des panneaux indicateurs de direction, qui permettent de s'en affranchir. Il est alors possible de réaliser un guidage dont la haute qualité

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est perçue par le conducteur même si le positionnement du

véhicule ne bénéficie de la technique dite de "map-matching".

On obtient en effet des précisions de localisation situées entre 30 et 100 mètres par couplage, suivant des techniques connues, de l'estime et de l'information du GPS. Si les phases initiale et finale du guidage à vol d'oiseau ne peuvent être améliorées pour les systèmes purement autonomes, la solution proposée par l'invention permet de résoudre ce problème pour les systèmes, du type de ceux io décrits dans la demande de brevet français No. 97.05457, faisant appel à un calcul d'itinéraire réalisé par un serveur

central puis transmis au véhicule.

La présente invention a donc pour but d'améliorer les phases de guidage à vol d'oiseau et remédier aux principaux inconvénients d'un tel type de guidage, qui seront expliquées en détail par la suite, de manière à garantir au conducteur que le point de destination final pourra toujours être atteint si il suit

les indications de guidage à vol d'oiseau.

Dans ce but, I'invention propose un procédé de guidage d'un véhicule routier, du type reposant sur la détermination de la position instantanée du véhicule, à l'aide de moyens embarqués de localisation géographique du véhicule, sur le calcul d'un itinéraire optimisé permettant d'atteindre un point de destination choisi par l'utilisateur, et sur l'indication en temps réel de messages de guidage à suivre pour respecter

cet itinéraire, et du type dans lequel l'itinéraire optimisé -

calculé par un serveur central distant du véhicule et comportant une base de données représentatives du réseau

routier puis transmis à l'utilisateur sous forme de messages -

est calculé en prenant en compte les voies d'un réseau principal de circulation et en prenant en compte des phases de

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déplacement sur un réseau secondaire avec des indications de cap et de distance à vol d'oiseau: depuis le point de départ vers un premier carrefour entre des axes du réseau principal, ou entre un axe du réseau principal et un axe du réseau secondaire; et depuis un dernier carrefour, entre des axes du réseau principal, ou entre un axe du réseau principal et un axe du réseau secondaire, vers la destination; caractérisé en ce que les opérations de calcul comportent o a) une étape de détermination d'une liste de différents premiers et derniers carrefours; b) puis une étape de calcul du meilleur itinéraire sur la base d'un sous-réseau composé: - du point de départ; - des segments joignant le point de départ aux différents premiers carrefours déterminés, pondérés d'une distance équivalente à la distance à parcourir sur le réseau secondaire pour rejoindre chaque premier carrefour - du réseau principal de circulation; - et des segments joignant les différents derniers carrefours déterminés, pondérés d'une distance, et/ou une durée, équivalente à la distance à parcourir sur le réseau secondaire pour rejoindre le point de destination à partir de chaque dernier carrefour, au point de destination; et en ce que l'itinéraire optimisé est envoyé en temps réel au

véhicule sous la forme de messages.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention - I'étape a) de détermination de la liste des premiers ou derniers carrefours consiste, dans un premier temps, à rechercher les premiers ou dernier carrefours situés dans un rayon donné autour du point de départ ou du point de destination, respectivement;

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- I'étape a) de détermination de la liste des premiers ou derniers carrefours consiste, dans un premier temps, à rechercher des carrefours en développant, par exploration d'une base de données, tous les itinéraires issus du point de départ, ou aboutissant au point de destination respectivement, en fonction d'une distance donnée ou d'un temps de parcours donné; - l'étape a) de détermination de la liste des premiers ou derniers carrefours consiste, dans un premier temps, à io rechercher tous les axes du réseau principal présents dans un rayon donné autour du point de départ ou du point de destination, respectivement, puis à établir des premiers et derniers carrefours appartenant à ces axes; - l'étape a) de détermination de la liste des premiers ou derniers carrefours consiste, dans un deuxième temps, à développer pour chaque premier carrefour, pour chaque dernier carrefour respectivement, le ou les itinéraires permettant de relier le point de départ à ce premier carrefour, de relier ce dernier carrefour au point de destination respectivement, en prenant en compte les principes suivants: - à chaque carrefour de la base de données, on calcule quel est le cap à vol d'oiseau qui sera affiché à l'utilisateur et on développe l'itinéraire selon la ou les voies compatibles avec ce guidage à vol d'oiseau; - si aucune voie n'est possible à un carrefour, le premier carrefour, le dernier carrefour respectivement, est abandonné; - si plusieurs voies sont possibles, les itinéraires correspondants sont développés et si l'un deux conduit ultérieurement à une impossibilité, le premier carrefour, le dernier carrefour respectivement, est abandonné;

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I1 - les itinéraires développés peuvent fusionner en aval

et/ou se scinder en plusieurs possibilités.

- I'itinéraire optimisé est envoyé en temps réel au véhicule sous la forme de messages comportant: i) le premier carrefour à atteindre avec la certitude de pouvoir atteindre ce premier carrefour si les indications de guidage à vol d'oiseau sont suivies; ii) le parcours sur le réseau principal iii) et le dernier carrefour à partir duquel un guidage à o0 vol d'oiseau vers le point de destination est réalisé avec la certitude d'atteindre le point de destination si les indications de guidage sont suivies; - le système observe en permanence la position du véhicule par rapport au réseau et à l'itinéraire calculé et propose automatiquement un nouvel itinéraire dès que le

véhicule s'éloigne de cet itinéraire.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit

pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - les figures 1A à 1D sont quatre schémas qui illustrent les situations et notamment les impossibilités ou difficultés rencontrées lors d'une phase de guidage à vol d'oiseau; la figure 2 représente de façon schématique une destination à atteindre, à l'écart d'un réseau routier principal; - la figure 3 représente de façon schématique le principe de programmation à l'aide d'une adresse de la destination; - la figure 4 représente de façon schématique un exemple de guidage à proximité du point de destination

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- la figure 5 représente la séquence d'affichage de messages par le dispositif de navigation, lors de l'accrochage

et de la traversée d'un carrefour.

- la figure 6 représente un schéma de principe de l'architecture d'un dispositif de navigation apte à mettre en

oeuvre le procédé selon l'invention.

Selon une conception connue du document FR-A-2.743.655, le principe sous-jacent du procédé et du dispositif de guidage selon l'invention consiste à structurer la to base de données des axes routiers en deux niveaux distincts, en utilisant par exemple deux bases de données distinctes: une première base de données contenant les informations du réseau routier principal, et une seconde base de données

contenant le réseau secondaire.

1 5 L'itinéraire transmis au véhicule s'appuie sur une

description simplifiée des axes et carrefours, et ce grâce à

l'utilisation d'un module de localisation absolue par satellites ou par balises terrestres, ne nécessitant pas de données cartographiques complémentaires pour le calcul des positions, contrairement à la technique connue de recalage sur carte

numérique vectorisée, dite de " map-matching ".

Par ailleurs, le procédé de guidage final est tel qu'il permet de guider l'utilisateur même vers une destination donnée sous forme d'adresse dans une rue particulière, et ce malgré la précision du module de localisation qui n'est que de

l'ordre d'une centaine de mètres.

Le réseau principal peut être établi en prenant compte d'une part les voies de circulation principales (autoroutes, routes nationales et départementales), et d'autre part, dans les agglomérations, le réseau principal s'appuie sur les schémas de circulation connus tels qu'établis par les villes ou les administrations.

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Pour prendre en compte les voies de circulation principales, on s'appuie sur des fléchages d'itinéraires empruntant ces voies, tels qu'établis par les administrations pour indiquer les itinéraires recommandés. Ces fléchages utilisent de façon connue les noms des localités voisines ou de

pôles urbains distants plus importants.

A titre d'exemple de réseau principal au sens de l'invention, on peut citer le réseau principal de circulation de la région parisienne, qui comporte environ 900 à 1000

io intersections d'axes retenus dans le réseau principal.

La base de données étant correctement structurée en deux niveaux, le procédé de guidage prévoit de calculer un itinéraire qui s'appuie sur le réseau de circulation principal, de sorte que l'itinéraire qui en résulte comprenne une phase de guidage initial à vol d'oiseau jusqu'au réseau principal, suivie d'une phase de guidage intermédiaire sur le réseau principal, et enfin d'une phase de guidage final à vol d'oiseau jusqu'à la destination. Bien entendu, en fonction du point de départ et du point de destination, une ou plusieurs de ces étapes peuvent être

rendues inutiles. Cependant la présente description est faite

dans le cadre du problème le plus général à résoudre, dans lequel ni le point de départ ni le point de destination ne

correspondent à un noeud ou carrefour du réseau principal.

Le guidage à vol d'oiseau est un mode de guidage dont le principe est très simple et dans lequel seule la direction d'un point de destination et sa distance sont indiquées. Ce mode de guidage est très performant lorsqu'il est utilisé pour des distances courtes et sur un réseau simple ou simplifié, c'est-à-dire sans carrefour complexe comportant par exemple un échangeur routier ou autoroutier. Le guidage à vol d'oiseau est par contre très peu adapté, et donc peu utilisé, pour des

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distances importantes car les trajets de guidage les plus courts en parcours ne sont pas les meilleurs, le réseau principal avec ses voies dites rapides étant plus performant, et les indications de guidage fournies sont alors insuffisantes pour le franchissement des carrefours complexes. Le guidage à vol d'oiseau s'avère particulièrement agréable pour le conducteur car il lui suffit de suivre une direction générale constante sans se préoccuper d'indications

précises pouvant être données à chaque carrefour.

o0 Lors d'une phase de guidage à vol d'oiseau, le

conducteur peut être confronté aux situations suivantes.

Comme cela est illustré à la figure 1A, les indications de direction correspondent effectivement à une rue ou voie de circulation que le conducteur va pouvoir emprunter en arrivant

au carrefour concerné.

Dans la situation illustrée à la figure lB, les indications de direction fournies au conducteur correspondent à plusieurs rues qu'il peut emprunter, c'est-a-dire que les indications

aboutissent à une difficulté de décision pour le conducteur.

Lorsque, comme dans le cas de la figure 1C, les indications de direction ne correspondent à aucune rue, cette

situation aboutit à une impossibilité pour le conducteur.

Enfin, une telle impossibilité se retrouve lorsque, comme cela est schématisé à la figure 1D, les indications de direction fournies au conducteur correspondent à une rue qui ne peut pas être empruntée (cas d'un sens interdit par exemple) ou à une rue qui n'est pas intéressante pour la suite

du parcours(cas d'une impasse par exemple).

Grâce au procédé selon l'invention dont les caractéristiques principales ont été évoquées ci-dessus, seules des indications du type de celles illustrées aux figures 1A et lB sont proposées au conducteur lors des phases ou

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périodes de guidage à vol d'oiseau afin de garantir que la

destination peut effectivement être atteinte.

Un exemple de réseau principal 1 comportant des carrefours 2 est représenté en figure 2, montrant aussi un point de destination 3 à l'écart du réseau routier principal 1. Le procédé permet d'atteindre des destinations 3 différentes des carrefours 2 du réseau principal 1, et l'itinéraire est alors décrit, hormis les phases de départ et d'arrivée, par une succession de routes nomenclaturées (A to pour les autoroutes, N pour les nationales), ou une succession de rues principales pour les agglomérations (figure 3), y

compris la rue 20 contenant le cas échéant la destination 3.

Le guidage sur les axes du réseau principal 1 est basé sur un guidage directionnel au niveau des carrefours principaux, et en particulier des carrefours complexes de ces axes, combiné de préférence à un guidage non intrusif basé

sur l'indication de changements de direction.

Le trajet sur le réseau principal nécessite en général uniquement autant d'annonces qu'il y a d'axes à emprunter, ce qui limite fortement le nombre d'annonces nécessaires et

augmente la convivialité du système.

Par ailleurs, le procédé de guidage comporte une méthode de choix d'un itinéraire parmi plusieurs possibles sur le réseau principal, en fonction d'un certain nombre de paramètres de mise à jour des informations de conditions de circulation. Dans tous les cas, le système observe en permanence la position du véhicule par rapport au réseau et à l'itinéraire calculé et propose automatiquement un nouvel itinéraire dès

que le véhicule s'éloigne de cet itinéraire.

Les deux niveaux de base de données sont obtenus en utilisant deux bases de données distinctes: une première base

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de données contenant les informations du réseau routier principal, et une seconde base de données contenant les

points de départ et de destination finale.

La première base de données ou le premier niveau permet le calcul d'un itinéraire et le guidage d'un premier carrefour initial de l'itinéraire calculé sur ce réseau, proche du point de départ, vers un dernier carrefour final de l'itinéraire sur ce réseau, proche du point de destination ou d'arrivée. La seconde base de données permet la programmation des io destinations et le guidage final du dernier carrefour du réseau

vers la destination.

Les bases de données utilisées au niveau du serveur central ne sont pas simplifiées car le serveur dispose de toutes les ressources nécessaires en termes de mémoire et de

puissance de calcul.

La simplification ne s'opère qu'une fois l'itinéraire calculé: il y aalors une phase de simplification transformant un itinéraire exprimé à l'aide des caractéristiques que l'on trouve dans les bases de données cartographiques faites pour

le guidage (et principalement la description géométrique des

rues sous forme de séquences de vecteurs reproduisant le tracé de la route) en une suite de carrefours géolocalisés

(latitude/longitude) et une description sommaire de la forme

de la route entre ces carrefours. Cette opération permet de gagner un facteur important en terme de quantité de données

à transmettre entre le serveur et le véhicule.

Lorsque la destination est programmée, le système calcule un itinéraire A cet effet, le système utilise la base de données mémorisée sous forme de deux réseaux principal et secondaire. L'itinéraire typique est constitué d'une liste de carrefours dont le premier est choisi à proximité du point de départ et le dernier à proximité du point de destination. Cet

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itinéraire est transmis au véhicule et le système guide alors l'utilisateur vers le premier carrefour en lui indiquant en permanence sur un dispositif d'affichage 15 (figure 6) et par un dispositif de synthèse de la parole, o il se situe à vol d'oiseau. Les informations de distance 26 et de flèche 27 de cap à suivre constituent les composantes du guidage à vol d'oiseau aussi appelé un guidage "à la boussole". Ce type de guidage se fait d'abord vers un premier carrefour du réseau principal le plus proche du véhicule, parmi ceux faisant partie

de l'itinéraire considéré.

Ensuite, lors de l'arrivée au premier carrefour, le système donne à l'utilisateur des consignes de guidage pour prendre la prochaine route de l'itinéraire qui part de ce carrefour, en utilisant les informations de la signalisation directionnelle existante, appelées ici des "panneaux". Il en va ainsi de suite jusqu'au dernier carrefour 24 de l'itinéraire, qui se situe à proximité du point de destination 3 (figure 4). Ceci

termine la phase de guidage sur le réseau principal.

L'affichage sur le dispositif d'affichage 15 du dispositif est représenté en figure 5 pour les phases de guidage initial et sur le réseau. Au temps 1, il est indiqué que le véhicule se trouve à 800 mètres à vol d'oiseau du premier carrefour 2, vers lequel on se dirige en allant tout droit (flèche 27). La destination finale 3 est indiqué à 5,1 km à vol d'oiseau, en allant globalement vers la droite (flèche 35). Au temps 2 correspond l'arrivée sur l'axe D39 à proximité du premier carrefour 2, dont l'indication est maintenue. Au temps 3, c'est la sortie du carrefour 2 avec maintien momentané du panneau directionnel (D39 - Boulogne Billancourt) et indication de la direction globale (flèche 34). La distance à vol d'oiseau jusqu'à la destination 3 est passée à 4,4 Km. Au temps 4, le véhicule se trouve entre deux carrefours du réseau. Il y a suppression de

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l'indication du panneau directionnel, et il n'y a plus qu'à suivre la route (D39) pendant 2,4 Km jusqu'au prochain changement d'axe. Ensuite, le système passe en phase de guidage final vers la destination 3. A cet effet, le système indique à présent sur le dispositif d'affichage 15 et par le dispositif de synthèse de la parole, o la destination 3 se situe à vol d'oiseau, par les informations de distance 26 et la flèche 27 indiquant le cap à suivre: c'est le guidage à la boussole vers la destination 3. Un io seuil de distance restante jusqu'à la destination peut être prévu, en-dessous duquel l'affichage devient encore plus précis. Par exemple, dans la figure 4, le conducteur du véhicule en position 28 dans la rue A peut constater en 27 sur l'affichage 15 que la destination 3 est globalement située à is gauche, dans la rue B. Arrivé à proximité du point de destination 3, I'utilisateur

recherche celle-ci dans son environnement proche.

L'identification du point de destination 3 sera avantageusement facilitée par un rappel à l'écran 15 d'informations concernant la destination programmée (par

exemple l'orientation de la rue par rapport au véhicule).

Selon un exemple de réalisation, la destination est choisie dans une liste de destinations, qui peut comprendre des agglomérations, des sites ou des lieux remarquables à choisir dans une liste de noms. Ces destinations sont repérées par leurs coordonnées dans la base de données des destinations, et éventuellement par d'autres informations proposées à l'utilisateur, comme une adresse, I'orientation de la rue qui donne sur l'entrée du point de destination, ou un

descriptif sommaire.

Comme cela a été expliqué précédemment, c'est lors des phases initiale et finale de guidage à vol d'oiseau que le

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procédé selon l'invention apporte une amélioration notable aux

performances de guidage.

Conformément aux enseignements de l'invention, la première étape du procédé consiste à rechercher les points d'accroche permettant de relier le point de départ au réseau principal, et symétriquement de relier le réseau principal au

point de destination.

Les points d'accroche sont situés sur des polygones entourant les points de départ et de destination, mais ils

io peuvent aussi être situés au-delà.

La recherche des points d'accroche s'effectue dans la base de données, exhaustive ou réduite, au niveau du serveur

central selon plusieurs méthodes possibles.

Une première méthode consiste à rechercher des points i5 d'accroche situés dans un rayon donné autour du point de

départ ou du point de destination.

Une deuxième méthode consiste à rechercher les points d'accroche en développant, par exploration de la base de données, tous les itinéraires issus du point de départ ou du point de destination sur une distance donnée ou dans un temps donné lorsque que la vitesse moyenne des routes et des voies qui peuvent être empruntées est disponible dans la base

de données.

Une troisième méthode consiste à rechercher tous les axes ou voies du réseau principal présents dans un rayon donné, puis à établir une liste des points d'accroche de ces

axes dans un rayon donné.

Lorsque ces points ont été déterminés, on calcule alors pour chaque point d'accroche le ou les itinéraires qui permettent de relier le point de départ à ce point d'accroche, o symétriquement de relier ce point d'accroche au point de destination.

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Les principes de calcul d'itinéraire selon l'invention sont

les suivants.

ÀA chaque carrefour du réseau exhaustif de la base de données, on calcule qu'elle est le cap à vol d'oiseau qui sera affiché ou communiqué au conducteur et on développe l'itinéraire selon la ou les voies compatibles avec cet affichage

à vol d'oiseau.

Si aucun chemin ou parcours n'est possible à un carrefour, le point d'accroche considéré est abandonné car il y io a pas de moyens simples pour le rejoindre depuis le point de départ. Si plusieurs routes sont possibles (en général deux au maximum, la direction indiquée étant située entre les deux routes), deux chemins sont alors développés. Si par la suite, I'un des deux chemins conduit à une impossibilité, le point

d'accroche est abandonné.

Les chemins développés peuvent éventuellement fusionner en aval, voire se scinder eux-mêmes en plusieurs possibilités. Une fois le processus de calcul développé, on obtient une liste de points d'accroche. Le même processus est bien entendu mis en oeuvre pour le point de destination en partant alors des points d'accroche du réseau principal et en pointant

vers le point de destination.

Il est alors possible de calculer le meilleur itinéraire en se fondant sur le réseau composé du point de départ, des segments joignant le point de départ aux points d'accroche retenus valorisés ou pondérés par une distance (et/ou une durée) équivalente à la distance (et/ou la durée) de l'itinéraire du réseau secondaire permettant de rejoindre chaque point d'accroche, du réseau principal de circulation, des segments joignant les points d'accroche du point de destination, et p13378.DOC. composé du point de destination. Le réseau principal peut bien entendu être alimenté en temps réel par des temps de

parcours mesurés sur le réseau routier.

L'itinéraire obtenu est ensuite envoyé au véhicule.

Il revêt la forme du point d'accroche à atteindre, avec la certitude de pouvoir atteindre ce point si les indications de guidage à vol d'oiseau sont suivies, du parcours sur le réseau principal, composé d'une suite d'axes à prendre et des indications de guidage (panneaux à suivre, complétés de io conseils de prépositionnement) pour chaque carrefour correspondant à un changement d'axe, et sous la forme du point d'accroche correspondant à la sortie du réseau, à partir duquel un guidage à vol d'oiseaux vers la destination est réalisé. Le procédé selon invention permet ainsi d'assurer le guidage conducteur en faisant appel un dispositif embarqué très simple, les indications de guidage pouvant être mises en oeuvre par affichage sur un écran de radiotéléphone GSM ou

par l'intermédiaire de messages vocaux.

o20 Les itinéraires fournis au conducteur peuvent être accompagnés de temps de parcours d'une bonne précision car les phases de vol d'oiseau correspondent à des itinéraires

préalablement calculés.

Il est possible que, après vérification, aucun point d'accroche ne subsiste ou qu'il ne subsiste qu'un nombre très faible de points. Dans ce cas, pour chaque point d'accroche, un ou plusieurs carrefours intermédiaires sont recherchés, ces carrefours intermédiaires faisant partie des itinéraires calculés suivant la deuxième méthode évoquée précédemment de recherche des points d'accès au réseau principal. Les indications de guidage à vol d'oiseau fournies au conducteur visent le point intermédiaire au démarrage. À son approche,

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ces indications sont modifiées pour viser le point intermédiaire

suivant ou le point d'accroche.

Le dispositif illustré à la figure 6 est constitué d'un terminal 100 embarqué à bord du véhicule. Le dispositif comporte aussi un serveur 102 distant du véhicule. Le terminal 100 comporte un microprocesseur 103, un module de localisation 104, tel qu'un récepteur GPS, et une ou plusieurs unités de mémoire 106 et 107 regroupant les coordonnées des carrefours de l'itinéraire et les messages de

to guidage à déclencher lors de l'arrivée sur ces carrefours.

Un ensemble de boutons constituant par exemple un clavier 108 assure l'interface du dispositif avec l'utilisateur. Le terminal 100 comporte aussi un module de communication mobile 109, du type radiotéléphone cellulaire, et une antenne 111 déportée par rapport aux autres éléments du terminal qui sont réunis à l'intérieur d'un boîtier commun qui n'est pas représenté sur la figure. Le terminal 100 peut éventuellement comporter un ou plusieurs écrans d'affichage 15 et un ensemble constituant un "kit mains libres" 113 comportant un microphone 114a et un ou plusieurs haut-parleurs 14b

connectés au boîtier.

Le microprocesseur 103 gère la communication du terminal 101 avec le serveur 102, et il assure l'écriture et la lecture des unités de mémoire 106 et 107. En phase de guidage, il calcule la position du véhicule à partir des informations reçues provenant du module de localisation 104, et il met en rapport cette position avec les carrefours (correspondant à un itinéraire préalablement établi par le serveur 102), qui sont stockés dans la première unité de mémoire 106. Le microprocesseur 103assure aussi la sélection des messages stockés dans la seconde unité de mémoire 107 en fonction de la proximité des carrefours correspondants

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lorsque le véhicule évolue sur les grands axes de circulation et en fonction de la situation du carrefour visé pour atteindre le réseau lorsque le véhicule évolue hors du réseau principal. Le microprocesseur effectue leur restitution éventuelle à l'utilisateur par lecture et émission à l'intérieur du véhicule au travers des haut-parleurs 114b ou de l'afficheur 15. Il exécute en outre les commandes introduites dans le dispositif par l'utilisateur au moyen des boutons du clavier 108, telles que l'appel du serveur, l'envoi et le rappel des messages vocaux

io stockés dans l'unité de mémoire 107.

Le serveur 102 comporte un module de communication fixe 116 en liaison avec le module de communication mobile 109, une unité de calcul ou de traitement 117, et une base de

données géographiques 118.

Les données "sites", assez peu coûteuses en mémoire, sont des listes de sites rattachées à des villes, chaque site étant décrit par son nom, ses coordonnées géographiques, éventuellement multiples si le site a plusieurs entrées, plus d'éventuelles informations pratiques: heures d'ouverture, numéro de téléphone, etc. Les données "adresses", très coûteuses en mémoire lorsqu'elles sont brutes, le sont beaucoup moins dans la

solution selon l'invention. En effet, les données sont simpli-

fiées et elles peuvent être comprimées, par exemple ville par

ville. Elles contiennent la liste des rues 20 (figure 2), elles-

mêmes décomposées en tronçons 21 pour lesquels les

éléments suivants sont invariants: sens de circulation, orien-

tation, type de voie (impasse, voie piétonne). Les autres informations sont les coordonnées des extrémités 22, 23 des rues 20, ou des tronçons 21 si la rue 20 est décomposée en plusieurs tronçons 21, et les numéros des rues de chaque côté.

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La base de données de taille réduite utilisée contient en outre une base de données concernant le réseau routier simplifié des axes routiers principaux décrits par des attributs alphanumériques, permettant de connaître la longueur des axes, la fluidité supposée du trafic sur les axes, le nom des axes, les signalisations directionnelles, ainsi que des attributs binaires permettant de préciser certaines propriétés des routes vis-à-vis du mode de guidage; des carrefours aux intersections de ces axes, dits carrefours principaux, décrits par leurs 0o coordonnées, éventuellement par leur nom; certains carrefours situés le long des axes routiers, dits carrefours secondaires, décrits par leur point kilométrique sur l'axe principal qui les

contient, et leurs coordonnées.

L'unité de traitement 117 assure notamment la reconnaissance et l'interprétation des demandes de l'utilisateur et elle détermine le trajet routier optimal à l'aide de la base de données 118, sur la base des indications de localisation et de destination transmises par le terminal 100. Conformément à l'invention, la base de données est constituée à partir d'un répertoire de tronçons routiers et de carrefours localisés par leurs coordonnées géographiques, et à partir d'une indication d'orientation aux carrefours correspondant si possible à la

signalisation existant sur le terrain.

Dans la base de données, le réseau routier est structuré en un réseau de voies principales, et en d'un réseau de voies secondaires, en vue d'introduire une distinction entre les indications fournies à l'utilisateur selon le type de voie qu'il emprunte. La mise en oeuvre du procédé de guidage selon

invention s'effectue de préférence de la façon suivante.

L'utilisateur lance un appel vers le serveur 102 à l'aide d'un bouton du clavier d'interface 108 et l'interroge en langage

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naturel une fois que la communication est établie. Le terminal indique alors au serveur 102 la position du véhicule déterminé par le module de localisation 104 et ce dernier reconnaît la parole de l'utilisateur à l'aide d'un dispositif de reconnaissance vocale de type connu, éventuellement assisté

d'un opérateur.

Le serveur recherche ensuite les carrefours du réseau principal qui sont proches du point de départ et qui peuvent être atteints suivant un mode de guidage à vol d'oiseau, les io carrefours du réseau principal qui sont proches du point de destination pour lesquels la destination est garantie d'être atteinte par un guidage à vol d'oiseau, et il calcule un itinéraire optimal qui relie le point de départ au point de destination au travers des carrefours identifiés, en pouvant notamment prendre en compte des informations sur l'état du trafic. Cet itinéraire est constitué d'un ensemble de tronçons,

de carrefours et de directions à suivre pour le réseau principal.

Une série de messages est produite pour ces

indications, soit sous forme vocale et/ou sous forme textuelle.

Chaque carrefour du trajet est identifié par des coordonner de localisation. Les messages ainsi que les coordonner les carrefours associés au message sont transmis au véhicule au travers du module de communication fixe 116 et du module de

communication mobile sans point.

Le terminal charge alors les messages dans l'unité de mémoire107 ainsi que les coordonnées géographiques dans

l'unité de mémoire 106.

Lorsque les carrefours répertoriés dans la base de données correspondent à des noeuds routiers du réseau principal, les messages d'orientation peuvent reproduire le fléchage directionnel présent sur ce réseau. Sur le réseau

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secondaire, les coordonnées du véhicule sont comparées en permanence à celles du premier carrefour à atteindre sur le réseau principal et les indications de distance et de cap du carrefour sont entretenues au fur et à mesure de l'évolution du véhicule et elles sont affichées sur l'afficheur 15. Les messages vocaux pouvant être indiqués à utilisateur peuvent soit être transmis lors de l'appel sous la forme d'une liste réduite d'indications par exemple à droite, plutôt à droite, vers l'avant, à gauche, plutôt à gauche et vers o l'arrière, à 100 mètres, à 500 mètres, à 1 kilomètre etc., soit

stockés en permanence par exemple dans la mémoire 107.

Ces messages vocaux sont de préférence énoncés à l'utilisateur à sa demande au travers d'un bouton du clavier 108, les indications de direction générale à suivre étant aussi disponibles sur l'afficheur 15 qui peut être celui d'un

radiotéléphone d'un modèle courant.

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Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Procédé de guidage d'un véhicule routier, du type reposant sur la détermination de la position instantanée du véhicule, à l'aide de moyens (104) embarqués de localisation géographique du véhicule, sur le calcul d'un itinéraire optimisé permettant d'atteindre un point de destination (3) choisi par l'utilisateur, et sur l'indication en temps réel de messages de guidage à suivre pour respecter cet itinéraire, et du type dans Io lequel l'itinéraire optimisé, calculé par un serveur central (102) distant du véhicule et comportant une base de données (118) représentatives du réseau routier puis transmis à l'utilisateur sous forme de messages, est calculé en prenant en compte les voies d'un réseau principal (1) de circulation et en prenant en is compte des phases de déplacement sur un réseau secondaire avec des indications de cap (27) et de distance (26) à vol d'oiseau: depuis le point de départ vers un premier carrefour entre des axes (A) du réseau principal (1), ou entre un axe du réseau principal et un axe du réseau secondaire; et depuis un dernier carrefour (24), entre des axes du réseau principal, ou entre un axe du réseau principal et un axe du réseau secondaire, vers la destination (3); caractérisé en ce que les opérations de calcul comportent a) une étape de détermination d'une liste de différents premiers et derniers carrefours; b) puis une étape de calcul du meilleur itinéraire sur la base d'un sous-réseau composé - du point de départ; - des segments joignant le point de départ aux différents premiers carrefours déterminés, pondérés d'une distance (et/ou une durée) équivalente à la distance à

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parcourir sur le réseau secondaire pour rejoindre chaque premier carrefour; - du réseau principal de circulation - et des segments joignant les différents derniers carrefours déterminés, pondérés d'une distance équivalente à la distance à parcourir sur le réseau secondaire pour rejoindre le point de destination à partir de chaque dernier carrefour, au point de destination; et en ce que l'itinéraire optimisé est envoyé en temps réel au

1o véhicule sous la forme de messages.

2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape a) de détermination de la liste des premiers ou derniers carrefours consiste, dans un premier temps, à rechercher les premiers ou dernier carrefours situés i5 dans un rayon donné autour du point de départ ou du point de

destination, respectivement.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape a) de détermination de la liste des premiers ou derniers carrefours consiste, dans un premier temps, à rechercher des carrefours en développant, par exploration d'une base de données, tous les itinéraires issus du point de départ, ou aboutissant au point de destination respectivement, en fonction d'une distance donnée ou d'un temps de parcours donné.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape a) de détermination de la liste des premiers ou derniers carrefours consiste, dans un premier temps, à rechercher tous les axes du réseau principal présents dans un rayon donné autour du point de départ ou du point de destination, respectivement, puis à établir des premiers et

derniers carrefours appartenant à ces axes.

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5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2

à 4, caractérisé en ce que l'étape a) de détermination de la liste des premiers ou derniers carrefours consiste, dans un deuxième temps, à développer pour chaque premier carrefour, pour chaque dernier carrefour respectivement, le ou les itinéraires permettant de relier le point de départ à ce premier carrefour, de relier ce dernier carrefour au point de destination respectivement, en prenant en compte les principes suivants: à chaque carrefour de la base de données, on calcule io quel est le cap à vol d'oiseau qui sera affiché à l'utilisateur et on développe l'itinéraire selon la ou les voies compatibles avec ce guidage à vol d'oiseau; - si aucune voie n'est possible à un carrefour, le premier carrefour, le dernier carrefour respectivement, est abandonné; - si plusieurs voies sont possibles, les itinéraires correspondant sont développés et si l'un deux conduit ultérieurement à une impossibilité, le premier carrefour, le dernier carrefour respectivement, est abandonné; - les itinéraires développés peuvent fusionner en aval

et/ou se scinder en plusieurs possibilités.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que l'itinéraire optimisé est envoyé en temps réel au véhicule sous la forme de messages comportant: i) le premier carrefour à atteindre avec la certitude de pouvoir atteindre ce premier carrefour si les indications de guidage à vol d'oiseau sont suivies; ii) le parcours sur le réseau principal iii) et le dernier carrefour à partir duquel un guidage à vol d'oiseau vers le point de destination est réalisé avec la

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certitude d'atteindre le point de destination si les indications

de guidage sont suivies.

7. Procédé de guidage selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que le système

observe en permanence la position du véhicule par rapport au réseau et à l'itinéraire calculé et propose automatiquement un

nouvel itinéraire dès que le véhicule s'éloigne de cet itinéraire.