FR2790834A1

FR2790834A1 - Systeme d'imagerie magnetique par reseau matriciel de magnetometres

Info

Publication number: FR2790834A1
Application number: FR9903268A
Authority: FR
Inventors: Philippe Gendrier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-15
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: FR2790834B1

Abstract

L'invention concerne un systèrne d'imagerie magnétique par réseau matriciel de magnétomètres qui peut s'appliquer notamment à de l'imagerie magnétique des transports terrestres qui sont présents ou qui circulent sur des voies routières, ferroviaires ou réservées aux deux roues.Le système est composé de magnétomètres [1], de petites dimensions, sensibles à la direction du champ magnétique et qui sont organisés en réseau suivant deux directions [8], [9] formant un angle [10] quelconque et, qui sont maintenus dans leur position d'ensemble par un matériau de cohésion [7] pour former un tapis de détection [11]. Les tapis de détection sont installés sur ou sous la surface de la voie à observer. Chaque magnétomètre est connecté à un module d'analyse des données [6] par l'intermédiaire d'un bus de transmission [12] et d'un connecteur [13] qui leurs fournie une adresse et recueille leurs données en temps réel. L'ensemble des adresses des magnétomètres du tapis de détection forme une matrice d'adressage M (i, j) à deux dimensions. Le module d'analyse recueille les états des magnétomètres qui sont réglés pour passer d'un état de non détection à un état de détection uniquement pour des variations du champ magnétique dues au passage, sur leur verticale, des roues et pièces se trouvant à proximités des roues des véhicules. L'ensemble de ces données forme une matrice de détection D (i, j) dont l'analyse permet, par exemple, de fournir des données de trafic (débits, taux d'occupation, longueur de files d'attente... ) ou de classifier les véhicules selon leur nombre d'essieux, l'espace entre leurs essieux, leur largeur, leur longueur ou leur nombre de roues. Ce système présente les avantages de permettre les mesures de trafic (comptage, vitesse, débit... ) ou la classification des véhicules de façon précise et fidèle aussi bien en observation statique que dynamique et d'avoir des performances égales dans le temps, indépendamment de la densité du trafic et des conditions atmosphériques.

Description

DESCRIPTION
L'invention concerne un système d'imagerie magnétique par réseau matriciel de magnétomètreset s'applique dans de nombreux domaines, comme par exemple, la recherche de mines antipersonnels, la prospection des sols ou la reconnaissance d'objets et trouve plus particulièrement une application dans l'imagerie magnétique des transports terrestres comme notamment les véhicules qui sont présents ou qui circulent sur des voies routières, ferroviaires ou réservées aux deux roues.

L'invention est particulièrement adaptée dans les domaines comme l'analyse de trafic (débits, vitesse, taux d'occupation, longueur de files d'attente...), la détection d'incident et la classification automatique des véhicules selon leur nombre d'essieux, l'espace entre leurs essieux, leur largeur, leur longueur ou leur nombre de roues.

Parmi les différents systèmes de détection de véhicules existants, les systèmes radar, à boucle électromagnétique, à ultrason, piézo-électrique, optiques (vidéo, I.R.), la boucle électromagnétique ou inductive reste le système le plus largement utilisé. Ce système est constitué d'un fil conducteur placé dans une rainure proche de la surface de la voie et forme une boucle qui se comporte comme une inductance. Un détecteur connecté à la boucle conductrice mesure les variations d'impédance du circuit résonant et fourni une information de détection lors de la présence ou du passage d'un véhicule au-dessus de sa surface. Bien que ce système soit encore très utilisé, il présente de nombreux inconvénients. La rupture du fil conducteur due aux contraintes mécaniques exercées par les passages des véhicules ou par les variations de température, peut apparaître rapidement. Les interventions sur chaussée pour le remplacement des boucles endommagées sont donc très fréquentes rendant la maintenance du système difficile et coûteuse. La faible sensibilité de ces systèmes liée à une mauvaise résolution spatiale conduit le plus souvent, lors de leur utilisation, à obtenir des données d'analyse de trafic avec de faibles précisions. Lors du comptage des véhicules par exemple, il est souvent observé qu'un véhicule tractant une remorque soit compté comme deux véhicules car l'information de présence est perdue entre l'arrière du véhicule et l'avant de la remorque. Les imprécisions sur les longueurs des véhicules rendent également les mesures de vitesse difficiles à obtenir avec une précision suffisante pour être exploitées utilement. Toujours en raison de leur faible résolution spatiale, la distinction entre des véhicules circulant dans une même voie, est mal assurée dès lors que le trafic devient dense et lent. Les données de comptage et de débit se trouve alors être très erronées et donc peu exploitables. De plus, les systèmes

à boucles électromagnétiques ne permettent pas de fournir des informations sur le type et la nature des véhicules observés et de localiser précisément l'emplacement de leurs essieux, généralement seule une information de présence ou d'absence de véhicule est donnée. La classification d'un flux de véhicules en différents groupes définis par des caractéristiques de véhicules tels que le nombre d'essieux, la longueur, la largeur, les distances entre essieux, le nombre de remorques ou bien le nombre de roues est difficilement envisageable voire impossible, que ce soit par des observations statiques ou dynamiques. Enfin, les boucles inductives sont des systèmes actifs qui interfèrent entre eux. Les applications nécessitant l'installation d'un grand nombre de boucles inductives proches des unes des autres sont donc très difficiles à réaliser.

Les systèmes radar, couramment utilisés pour les contrôles de vitesse occasionnels, comme les systèmes à ultrason, sont peu adaptés à des applications d'analyse de trafic et de classification de véhicules et sont d'un coût trop élevé pour étendre leur utilisation plus largement. Les systèmes optiques travaillant dans le visible ou l'infrarouge ont l'inconvénient d'être très dépendants des conditions d'environnement. Leurs performances sont fortement modifiées avec la situation climatique (brouillard, pluie, neige...), les variations de luminosité ou encore la qualité de l'air. Les systèmes basés sur l'effet piézo-électriques sont généralement constitués d'un câble fait de matière piézo-électrique positionné transversalement à la voie de circulation. Le câble doit être suffisamment maintenu pour ne pas être arraché par le passage des véhicules mais doit aussi pouvoir se déformer sous l'écrasement causé par les véhicules lors de leur passage. Ces contraintes rendent leur installation complexe et difficile. Le câble occupant une surface faible, les caractéristiques d'un véhicule, notamment le nombre d'essieux, ne sont connues qu'après le passage du véhicule sur toute sa longueur. L'acquisition de ces données ainsi que celles de trafic ne peuvent donc se faire qu'en dynamique. La classification des véhicules est rendu aussi difficile dès que le trafic est dense et lent, la proximité des véhicules ne permettant plus de les séparer correctement. De plus ces systèmes fournissent généralement des données peu fidèles et peu répétitives dans le temps si une maintenance fréquente et par conséquent coûteuse n'est pas assurée.

L'invention concerne un système d'imagerie magnétique s'appliquant plus particulièrement à l'imagerie magnétique des transports terrestres, d'installation aisée, de grande résolution spatiale, insensibles aux conditions atmosphériques, permettant de fournir des mesures de trafic (comptage, vitesse, débit...) précises et fidèles et de classifier des véhicules en .catégories définies selon des caractéristiques de véhicules telles que le nombre d'essieux, la longueur, la largeur, les distances entre essieux, le

nombre de remorques ou bien le nombre de roues et de localiser la position des essieux des véhicules aussi bien en observation statique que dynamique et de performances égales dans le temps, indépendamment de la densité du trafic. Il permet notamment de distinguer les poids lourds avec ou sans remorques, les véhicules légers avec ou sans remorques, les essieux simples ou doubles et les deux roues.

L'invention est caractérisée en ce que le système comporte un ensemble de magnétomètres, composés seulement d'un ou de plusieurs éléments sensibles à la direction du champ magnétique dans au moins une direction de l'espace ou composés d'un ou de plusieurs éléments sensibles à la direction du champ magnétique dans au moins une direction de l'espace et d'une électronique de traitement, qui sont positionnés en rangées selon deux directions de l'espace et maintenus ensemble et proche des uns des autres par un matériau de cohésion. L'ensemble constitue un tapis de détection où les magnétomètres, organisés en réseau, forme une matrice de détection de dimensions variables. Le tapis de détection dont la largeur et la longueur peuvent s'étendre sur plusieurs dizaines de kilomètres, est installé sur ou sous la surface de la voie où circulent des véhicules. Les rangées définies par l'arrangement matriciel des magnétomètres forment respectivement des lignes et des colonnes qui peuvent être choisies pour être respectivement perpendiculaires et parallèles à la direction de circulation des véhicules. Selon les modes de réalisation, le matériau de cohésion peut être souple, rigide, composite (souple et rigide) ou être une structure.

Les éléments sensibles au champ magnétique de chaque magnétomètre peuvent être des éléments à magnéto-résistances anisotropiques ou géantes, des éléments à effet
Hall ou tous types de sonde magnétique de petites dimensions. Dans la variante du système où l'électronique de traitement est une partie constituante du magnétomètre, l'électronique, qui peut être réalisée en électronique discrète sur circuit imprimé ou en électronique intégrée ou par une composition des deux techniques, comporte au moins un élément analogique ou numérique définissant un seuil de détection. Le ou les éléments sensibles au champ magnétique et l'électronique de traitement à seuil peuvent aussi former un seul composant. L'analyse des signaux de mesure du champ magnétique de l'ensemble des magnétomètres, donc l'analyse de la matrice de détection, permet de réaliser, selon les dimensions du tapis, de l'imagerie magnétique de véhicule individuel ou de l'imagerie magnétique d'un ensemble de véhicules avec une grande résolution spatiale aussi bien en observation statique que dynamique. De cette observation, il est ensuite possible de fournir des informations de données trafic et de longueurs de files d'attente, une classification de véhicules de façon très précise et en temps réel ou de réaliser de la détection d'incident et du contrôle d'accès sélectif ou non et de localiser les essieux des véhicules.

Une description détaillée sur les modes de réalisation des tapis et le principe de fonctionnement du système avec différentes applications possibles sont donnés dans la suite du document et sont illustrés par les figures suivantes :
La figure 1 décrit un magnétomètre.

La figure 2 détaille un système d'imagerie magnétique de transports terrestre.

La figure 3 présente un exemple d'un tapis de détection rigide.

La figure 4 montre la méthode de stockage d'un tapis rigide équipé d'un système de rotation reliant les plaques entre elles.

La figure 5 présente un exemple d'un tapis de détection souple stocké sous forme de rouleau.

La figure 6 présente un exemple d'un tapis de détection composite.

La figure 7 présente un exemple d'un tapis souple, rigide ou composite à trous.

La figure 8 présente un exemple d'un tapis de détection à structure.

La figure 9 présente la méthode de stockage d'un tapis de détection à structure équipé d'un système de rotation.

La figure 10 illustre une installation temporaire ou définitive sur chaussée.

La figure 111 illustre une installation sous la surface de la voie.

La figure 12 présente un tapis de détection et sa matrice d'adressage associée.

La figure 13 montre un exemple d'une installation du système d'imagerie magnétique de transport terrestre sur route.

La figure 14 présente l'image magnétique d'un véhicule léger obtenue à partir du système de la figure 13.

La figure 15 présente une application pour la gestion des feux tricolores en milieu urbain.

La figure 16 présente l'image magnétique type obtenue à partir de la matrice de détection d'un véhicule léger tractant une caravane.

La figure 17 présente l'image magnétique type obtenue à partir de la matrice de détection d'un poids lourd.

La figure 18 présente l'image magnétique type obtenue à partir de la matrice de détection d'une motocyclette.

La figure 19 donne un exemple de l'utilisation de ces systèmes dans une application de péage automatique pleine voie sur autoroute.

Le principe de fonctionnement du système d'imagerie magnétique par réseau matriciel de magnétomètres qui s'applique plus particulièrement à l'imagerie magnétique des transports terrestres repose sur l'utilisation d'un tapis de détection formé par un ensemble de magnétomètres et par un matériau de cohésion qui les maintient dans leur

position d'ensemble. Les magnétomètres, organisés en réseau, mesurent l'intensité et/ou la fréquence du champ magnétique en différent point de l'espace.

Comme le montre la Figure 1, chaque magnétomètre [1]est composé d'au moins un élément sensible 121 à la direction du champ magnétique, qui délivre un signal en tension ou en courant d'intensité et de fréquence directement dépendantes de celles du champ magnétique à cet endroit. Il comprend aussi un circuit de traitement et de mise en forme du signal [3], d'un circuit [4] qui définit deux états EO et El du magnétomètre en comparant le signal de sortie du circuit [3] avec une référence réglable, appelé seuil de détection SD, et d'une interface de communication [5] qui permet aux magnétomètres d'établir une communication sur un bus série avec un module d'analyse de données et d'alimentation [6] et d'être adressés. Lorsque le niveau du signal de sortie du circuit [3] est inférieur au seuil SD, le magnétomètre est dans l'état EO appelé état de non détection; lorsqu'il est supérieur, le magnétomètre est alors dans l'état El, dit état de détection. La chaîne de traitement de l'information qui comprend les circuits [3], [4] et [5] peut être analogique, numérique ou mixte. Une variante du système consiste à réaliser des magnétomètres qui comprennent uniquement un ou plusieurs éléments sensibles à la direction du champ magnétique.

Dans ce cas, l'ensemble des fonctions de traitement du signal, d'adressage et de détermination de l'état EO ou El de chaque magnétomètre sont effectuées au sein et par le module d'analyse de données et d'alimentation. Quelque soit le type de magnétomètre utilisé, les principes de fonctionnement, les types de réalisation du système et ses applications sont sensiblement identiques.

Les magnétomètres sont organisés en rangées selon deux directions de l'espace et maintenus ensemble dans la configuration choisie, par un matériaux de cohésion. Un - exemple de ce type d'arrangement est donné par la figure 2. Les magnétomètres Il] sont noyés avec leur connectique dans le matériau de cohésion [7] et sont organisés en rangées selon deux directions Dl [8] et D2 [9] formant un angle a [10] quelconque.

L'ensemble forme ainsi un tapis de détection [Il]. Les câbles de connexion [12] des circuits de communication et d'alimentation sont ramenés sur le côté du tapis vers un connecteur [13] permettant la liaison du tapis avec le module d'analyse de données et

d'alimentation [6]. Les dimensions du tapis, la longueur [ 14] et la largeur fil5]. ne sont pas définies à priori mais peuvent être adaptées à la demande pour des valeurs allant de quelques centimètres à plusieurs kilomètres.

Selon les modes de réalisation et le type d'installation envisagée, le matériau de cohésion sera de différentes natures . Les différentes qualités de tapis sont présentées dans les figures 3, 4, 5, 6,7, 8 et 9. La figure 3 présente un tapis où le matériau de cohésion [7] qui maintient les magnétomètres [1]est un métal ou un alliage de métaux, une résine thermodurcissable, thermoplastique, à deux composants, une

mousse d'aluminium ou tout type de matériau qui permet d'obtenir un ensemble rigide. Dans ce cas le tapis, appelé tapis rigide, est obtenu en plaques 1161. Pour des raisons de maniabilité, les plaques 1161. comme le montre la figure 4, peuvent être associées par l'intermédiaire d'un mécanisme de rotation [17], type charnières, qui permet de plier les plaques surelles-mêmes et de faciliter le stockage du tapis. Ce type de tapis est particulièrement adapté aux installations pour lesquelles le système doit être protégé contre l'écrasement.

La figure 5 présente la qualité de tapis, appelée tapis souple pour laquelle le matériau de cohésion est souple. Il présente l'avantage de pouvoir être stocké sous forme d'un rouleau [18]. Le matériau de cohésion [7] peut être une résine à base de caoutchouc naturel, de synthèse ou tout type de matériau souple.

La figure 6 présente un tapis où le matériau de cohésion est une association de différents matériaux souples et rigides. Les magnétomètres 1 Ilsont placés dans des profilés de section à trois côtés [19] (type tubes en U) à l'intérieur duquel ils sont maintenus par un matériau rigide [20]. Le tapis de détection est alors obtenu en assemblant les profilés dont la longueur définie une des dimensions du tapis, par un matériau souple [21 J. Cette qualité de tapis offre l'avantage du stockage en rouleau tout en permettant d'assurer une protection du système contre l'écrasement lors de son installation et de son fonctionnement. Cette qualité est appelée tapis composite.

Comme le montre la figure 7, les tapis, indépendamment de leur nature (souple, rigide ou composite), peuvent être percés de trous [22] pour les alléger ou bien pour favoriser l'écoulement d'un liquide, par exemple les eaux de pluies, à travers leur surface.

La figure 8 montre un système où le matériau de cohésion est une structure [23] métallique ou non qui relie les magnétomètres [1] entre eux et constitue une gaine ou un guide pour le passage des câbles. Ce système permet d'obtenir un tapis non plein, aéré mais rigide, appelé tapis à structure. La aussi, un mécanisme [24], permettant la rotation des rangées sur elles mêmes, comme présenté dans la figure 9, peut être ajouté pour permettre l'empilement des rangées et la réduction de l'encombrement du système lors de son stockage ou lors de son approvisionnement.

Quelque soit la qualité du tapis de détection, l'installation du système peut être réalisée en plaçant le tapis sur la surface de la voie de circulation comme le montre la figure 10 ou sous la surface de la voie comme dans la figure 11.

Dans le cas de la Figure 10, le tapis de détection [11] posé sur les couches de chaussée [25] à la surface de la voie [26], est maintenu au sol par un système de protection [27] qui est fixé à la route par un système de fixation [28]; système pouvant être des vis de gros diamètres. Le système de protection [27] protège le tapis et facilite le passage des véhicules. Selon les épaisseurs du système de protection,

celui-ci peut aussi assurer une fonction de ralentisseur.

Dans le cas de la figure 11, ou on a réalisé une coupe transversale perpendiculairement à la surface de la chaussée, le tapis est placé sous la surface de la voie sur toutes sa

largeur 1291 et s'arrête environ à la limite donnée par les trottoirs 1301. soit entre des couches supérieures de chaussée, la couche [311,formée par la couche de roulement et la couche de base, et la couche de liaison [32] par exemple, soit au sein de l'une des couches de chaussée à des profondeurs pouvant aller de quelques centimètres (typiquement 0 à 5 cm) jusqu'à 50 cm ou plus.

La figure 12 présente un tapis de détection et sa matrice d'adressage M(ij)

correspondante [33 J. La position de chaque magnétomètre [ ] dans le tapis [ 111 est adressée par un couple d'indice (i,j) par le module d'analyse de données et d'alimentation [6]. Chacun des indices est associé à une des deux directions [8] et [9] d'arrangement des magnétomètres. On attribue aux indices de chaque magnétomètre de la matrice d'adressage M(ij) une valeur qui correspond à la place qu'il occupe dans la rangée de même direction que celle associée à l'indice et en ayant au préalable défini une origine. Dans l'exemple de la figure 12, les indices i et j sont respectivement associés aux directions d'arrangement [8] et [9] formant un angle [10] choisi pour être égal à 90 et l'origine est prise en haut à gauche de la figure. Le tapis de détection contenant 7 magnétomètres suivant chaque direction, les indices i et j de la matrice d'adressage M(i,j) varient, dans ce cas, de 1 à 7. La distance entre magnétomètres étant définie et connue, la matrice d'adressage permet de localiser la position, sur le terrain, de chaque magnétomètre par rapport à l'origine choisie.

La figure 13 présente un exemple d'une installation d'un système d'imagerie magnétique où le tapis de détection [11] est installé entre deux couches de chaussée [25] sous la surface d'une voie, à deux sens de circulation, sur laquelle s'arrête ou circulent des véhicules. Les directions d'arrangement des magnétomètres ont été choisies pour correspondre aux directions données par la longueur [14] et la largeur [15] du tapis [11] qui sont perpendiculaires. Les indices i et j sont respectivement associés aux directions données par la longueur [14] et la largeur [15] du tapis ; indexe les lignes et j les colonnes de la matrice d'adressage M(i,j). Dans ce type d'application destinée à réaliser de l'analyse de trafic et de façon simultanée, de la classification de véhicules, les magnétomètres sont typiquement espacés, dans la direction de la largeur, d'une distance qui correspond environ à la largeur d'une roue, et les magnétomètres couvrent toute la largeur de la voie à observer et, dans la direction de la longueur (direction de circulation des véhicules), tous les 10 ou 20 cm ou plus, suivant la résolution spatiale recherchée, sur une distance au moins égale à la longueur du plus petit véhicule pouvant être détecté lorsque une analyse en observation statique est recherchée. Dans le cas de la figure 13, la distance entre

chaque magnétomètre dans la direction de la longueur 1141 et selon celle de la largeur [15] du tapis est choisie à 20 cm; les dimensions 1141 et 1151 étant respectivement environ égales à 20 et 6 m. Les indices i et j varient donc respectivement de 1 à 100 et de 1à 30 (ou de 1 à 15 et de 1 à -15 si l'origine est prise au milieu de la voie). Le tapis est connecté à un module d'analyse de données et d'alimentation [6], placé dans une

boîte de protection f34) par l'intermédiaire du connecteur [ 13], qui permet de communiquer avec les magnétomètres et d'observer leur état de détection en temps réel. Le seuil de détection SD de chaque magnétomètre est fixé de telle façon qu'un magnétomètre passe de l'état EO à l'état Eluniquement si la roue d'un véhicule se situe sur sa verticale ou sur la verticale d'un magnétomètre voisin. L'observation des états des magnétomètres de la matrice d'adressage M(iJ) va fournir une matrice de détection D(i,j) qui va permettre de déduire l'emplacement de chaque roue du véhicule. Un exemple du type de matrice obtenue comme pour le cas de la figure 13 où seul un véhicule léger est présent sur le tapis, est donnée ci-dessous (l'origine a été fixée au milieu de la voie et on ne s'intéresse ici qu'à un seul sens de circulation; les états de détection non représentés ont tous la valeur EO) :

Colonnes Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eu Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eti Eo Eo Ego Eo Eo Eo El El Eo Eo Eo Eo Eo Eo El El Eo Eo FAEoEoElE1 Eo Eo Eo Eo [0 f:.o El El [:.0 Eo Eo Eo Eo Eo Ego Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eu Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eu Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo D(i, j) = Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Lignes Eu Po Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Co Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Et) Eu El El Eo Et) Eo Eo Eo Eo El El Eo Eo Eo Eo Eo El El Eo Eo Eo Eo Eu Eo El El Eo Eo En Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo Eo [X 100. 15) =E0

L'analyse d'une seule matrice de ce type permet de fournir en temps réel les informations caractéristiques du véhicule observé. En effet, la connaissance du couple (i, j) de chaque magnétomètre M(ij) se trouvant dans l'état de détection E1 à un instant connu, permet de déduire le nombre de roues, le nombre d'essieux, l'espace entre essieux, la largeur et par extrapolation, la longueur du véhicule et de localiser la position de ses essieux. Dans la matrice ci-dessus, les 16 magnétomètres qui sont en état de détection Elont pour indices les couples (3,4); (3, 5); (3, 12); (3, 13); (4,4);

(4, 5); (4, 12); (4, 13); (16,4); (16, 5); (16, 12); (16, 13); (17, 4);(17, 5); ( 17, 12); (17, 13). Dans une même colonne, la distance entre essieux est déterminée en faisant la moyenne des indices i pour chaque groupe formé par les magnétomètres M(i,j) , d'état de détection D(i,j) El, dont les indices i se suivent au plus d'un pas d'incrémentation, et en multipliant la différence entre ces moyennes par la distance entre magnétomètres. Pour la colonne 5, par exemple, les moyennes des deux groupes de magnétomètres sont données par (3+4)/2 = 3,5 et (16+17)/2 = 16,5 ; et la distance entre essieux est obtenue en multipliant par 20 cm la différence entre ces deux

résultats, (16,5-3,5)xi,2 = 2,6 mètres. De la même façon, la largeur du véhicule est déduite en utilisant les indices j d'une même ligne i : on effectue, la moyenne des indices j des groupes de magnétomètres M(i,j) d'état de détection D(i,j) El, dont les indicesj se suivent au plus d'un pas d'incrémentation, et en multipliant la différence entre ces moyennes par la distance entre magnétomètres. Pour le véhicule caractérisé par la matrice de détection ci-dessus, sa largeur est obtenue, en prenant comme base de calcul la ligne i=4, par (4+5) /2 =4,5 et (12+13)/2=12,5, puis en multipliant la différence par 20 cm, 8x0,2 = 1,6 mètres. D'autre part, l'analyse de deux matrices de détection D(i,j) correspondant à un même véhicule circulant sur le tapis mais observées à des instants séparés d'un temps t connu, permet de déduire la vitesse instantanée du véhicule. Il est aussi possible et facile de calculer la vitesse en moyennant, pour un véhicule, le cycle de déclenchement du passage à l'état de détection des magnétomètres de même indice j; ce qui consiste pour l'exemple cité, à effectuer une moyenne sur 100 matrices de détection. Par ce type de traitements de l'information que permet ce système, les données trafic deviennent précises et fidèles.

En effet, en négligeant l'incertitude de mesure sur le temps, la précision des mesures de vitesse ne dépend que de la longueur du tapis ; un tapis de 100 m de long dans lequel les magnétomètres sont espacés tous les 20 cm, la précision sur la vitesse est de
0,2% ; en doublant la longueur du tapis à 200 m ce sont des mesures à 1# qui sont obtenues.

Enfin, la représentation de la matrice sous forme d'un graphique présenté sur la figure
14, permet d'obtenir l'image magnétique du véhicule. L'état de chaque magnétomètre M(i,j) est représenté suivant l'axe z, les indices i et j étant respectivement représentés

sur les axes x et y. Le graphe fait clairement apparaître 4 pics correspondants aux magnétomètres se trouvant en état de détection El qui traduisent la présence d'un véhicule à 4 roues. Par simple visualisation de l'image magnétique on déduit que le véhicule comporte deux essieux dont les positions sont données par les pics se trouvant sur des mêmes lignes. Le calcul à partir de la matrice D(i,j) de cette image magnétique, permet de déterminer, entre autre, la largeur du véhicule, la distance inter-essieux et fourni précisément la position des essieux. De la même façon, l'analyse de matrices de détection de différents véhicules observés à différents instants, si la longueur du tapis est courte, ou bien simultanément pour des longueurs de tapis importantes, va renseigner sur le nombre de véhicules, le débit du trafic et les temps d'occupation.

La figure 15 montre un exemple d'une installation réalisée à un carrefour de circulation en milieu urbain. Dans ce cas un tapis [ 11] de grande longueur est installé entre deux couches de chaussée [25] sous la surface de la voie [26] précédent un feu tricolore [35]. L'analyse de la matrice de détection ou de l'image magnétique par le module d'analyse de données et d'alimentation va permettre de fournir la longueur de file d'attente, le nombre de véhicules présents et les temps d'attente par exemple, à un contrôleur de feux tricolores [36] qui pourra optimiser le fonctionnement des feux tricolores.

Les figures 16, 17 et 18 présentent des images magnétiques obtenues avec un tel système, dans une installation de barrière de péage totalement automatisée par exemple. La représentation utilisée dans ces figures est identique à celle de la figure 14 décrite précédemment. La figure 16 montre l'image magnétique d'un véhicule léger tractant une caravane. Le graphe fait apparaître clairement les deux essieux du véhicule qui tracte plus l'essieu unique à deux roues de la caravane. Le graphe de la figure 17 fait apparaître plusieurs pics qui sont caractéristiques de l'image magnétique d'un poids lourds. On distingue en allant de gauche à droite, un ensemble de deux pics se trouvant sur une même ligne qui représente l'essieu avant, puis un groupe de 4 pics formant, pris deux à deux, deux lignes définissant la position de deux essieux que l'observation ou le calcul matriciel permet de déterminer comme étant très proche l'un de l'autre et, enfin, plus à droite un autre groupe de 4 pics dus aux signaux causés par les 4 roues des deux essieux de l'arrière de la remorque du PL (poids lourd). On remarque que les pics ont des surfaces supérieures à celles des pics des cas précédents. Enfin, la figure 18 montre l'image magnétique d'une motocyclette avec ses deux pics fins caractéristiques alignés sur une même colonne.

La Figure 19 présente une station de péage équipée du système d'imagerie magnétique par réseau matriciel de magnétomètre qui est, dans ce cas, associé à un système de paiement à distance. Chacune des trois voies de circulation, voie 1, voie 2 et voie 3

séparées par des îlots 1371 sont équipées de trois tapis de détection. Un premier tapis de détection [38] permet d'effectuer la détection et la classification du véhicule, un deuxième tapis 1391 permet de détecter le véhicule pour effectuer le paiement à distance et le troisième tapis [40] fournie les informations utilisées pour confirmer et valider la transaction afin d'autoriser l'ouverture de la barrière [41]. Dans ce type de système chaque tapis est connecté à un détecteur placé dans une armoire [42] située sur les îlots qui est connecté à un automate [43]de gestion de l'information réalisant le paiement à distance et le contrôle de la barrière. Le péage devient totalement automatisé et dynamique. Les véhicules n'ont plus à s'arrêter pour effectuer la transaction monétaire qui peut être calculée en pour tous types de véhicule.

Un des avantages du système d'imagerie magnétique par réseau matriciel de magnétomètre est que l'imagerie magnétique de véhicules peut se faire aussi bien lorsque les véhicules sont à l'arrêt que lorsque ils circulent à grande vitesse et qu'il permet de localiser précisément en temps réel, la position de l'essieu avant du véhicule détecté ; information essentielle pour déterminer la hauteur du véhicule au droit de son essieu avant par une mesure optique.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système d'imagerie magnétique, applicable notamment à l'imagerie magnétique des transports terrestres, caractérisé en ce qu'il comporte : - un ensemble d'au moins quatre magnétomètres, sensibles au champ magnétique dans au moins une direction, qui sont positionnés en rangées selon deux directions de l'espace, - au moins un matériau de cohésion qui maintient les magnétomètres les uns avec les autres dans leur position d'ensemble pour former un tapis de détection.

2. Système d'imagerie magnétique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque magnétomètre [1]est constitué d'au moins un élément sensible [2] au champ magnétique, dans au moins une direction de l'espace, qui est connecté à une chaîne de traitement du signal comportant un organe de mise en forme du signal [3], d'un élément à seuil [4] qui par modification de son état fourni une indication sur le niveau de l'intensité ou sur la fréquence du champ magnétique et d'un élément permettant de les adresser [5],

3. Système d'imagerie magnétique, selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau de cohésion maintient les magnétomètres [1], organisés en rangées selon deux directions [8], [9], les uns avec les autres dans leur position d'ensemble et que l'une des deux directions est parallèle à la direction de déplacement des véhicules sur une route.

4. Système d'imagerie magnétique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits magnétomètres communiquent avec un module d'analyse de données et d'alimentation [6] qui leurs donne une adresse et recueille leur état de détection en temps réel et les adresse de telle façon qu'une matrice d'adressage M(ij) permette de localiser la position de chaque magnétomètre par rapport aux dimensions de la voie de circulation et organise les données en une matrice de détection à deux dimensions de format (i, j) dont l'analyse permet de repérer la position d'au moins un essieux du véhicule et/ou de fournir une image magnétique à au moins deux dimensions et/ou de classifier des véhicules en au moins deux catégories et/ou de fournir le nombre d'essieux des véhicules et/ou leur nombre de roues et/ou l'espace entre leurs essieux, leur longueur, leur largeur.

5. Système d'imagerie magnétique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau de cohésion est un matériau souple qui permet de rouler le système sur lui-même [18].

6. Système d'imagerie magnétique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau de cohésion est un matériau rigide et forme des plaques [16] qui peuvent être reliées entre elles par un mécanisme permettant leur rotation surelles-mêmes [17].

7. Système d'imagerie magnétique, selon l'une quelconque des revendications 1à 4, caractérisé en ce que le matériau de cohésion est une association de matériaux souple et rigide [19], [20], [21].

8. Système d'imagerie magnétique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est installé sur la surface d'une voie où passe des véhicules.

9. Système d'imagerie magnétique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est installé sous la surface d'une voie où passe des véhicules à une profondeur comprise entre 0 cm et 50 cm de la surface de la voie.

10. Système d'imagerie magnétique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément sensible au champ magnétique des magnétomètres est un capteur à effet Hall.

11. Système d'imagerie magnétique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément sensible au champ magnétique des magnétomètres est un capteur à magnéto-résistances géantes.