FR3092722A1 - Retransmission selective de messages dans des communications vehicule à vehicule - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne principalement un procédé de distribution de messages de signalisation d’intention destiné à un véhicule, ledit véhicule comportant une pluralité d’antennes radio directives orientées de manière à émettre des signaux radio dans des directions prédéterminées et distinctes, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) En réponse au changement de mouvement du véhicule souhaité, sélectionner au moins une antenne radio directive orientée dans la direction du trafic environnant qui serait affectée par le changement de mouvement souhaité, b) Former et transmettre un message de signalisation d’intention correspondant au changement de mouvement du véhicule souhaité au moyen de l’antenne radio directive sélectionnée à l’étape a). Figure pour abrégé : Figure 3

Description

RETRANSMISSION SELECTIVE DE MESSAGES DANS DES COMMUNICATIONS VEHICULE À VEHICULE
La présente invention concerne des procédés de communication de messages de signalisation d’intention entre véhicules.
Contexte de l’invention
Dans les véhicules conduits par l’homme, des signaux optiques et parfois audibles sont utilisés pour communiquer des intentions et des états au trafic environnant. Par exemple, un conducteur humain peut activer des clignotants indiquant son intention de changer de voie ou de changer de direction. L’actionnement des freins allume les feux de stop, ce qui signale le changement de vitesse souhaité. Les feux diurnes sensibilisent davantage les conducteurs environnants à la présence d’un véhicule, tout comme l’utilisation d’un avertisseur sonore dans certaines situations. Ces types de signalisation permettent de communiquer les intentions et permettent au trafic environnant de planifier et d’anticiper plutôt que de simplement réagir à la situation actuellement observée.
Il est important de noter que, pour conduire un véhicule, les conducteurs humains ne s’appuient pas entièrement sur la signalisation d’intention par le trafic environnant et sont généralement capables d’agir si la signalisation est omise. Toutefois, la signalisation améliore considérablement la sécurité et la fluidité du trafic et, si elle n’est pas effectuée avec diligence, le risque de collision augmente considérablement. Pour cette raison, la signalisation des intentions, ainsi que le maintien en bon état des feux de signalisation d’un véhicule, sont habituellement requis par la loi.
Avec l’introduction de la technologie de conduite autonome, des systèmes électroniques ont été créés pour reproduire la fonction d’un conducteur humain. De tels systèmes reposent généralement sur une multitude de capteurs tels que des RADAR, des LIDAR, des caméras, des transducteurs à ultrasons, etc. Des ordinateurs sophistiqués permettent d'effectuer des calculs complexes pour évaluer la situation actuelle et prendre des décisions sur la commande du véhicule. Ces systèmes comprennent un régulateur de vitesse augmenté capable de détecter une voiture en train de ralentir (généralement par le biais d’un RADAR) et d’utiliser les freins pour maintenir une distance de sécurité. Des systèmes entièrement autonomes plus sophistiqués ont récemment vu le jour, qui sont en mesure d’analyser un plus large éventail de situations et d’effectuer un plus large éventail d’actions, y compris la commande complète d’un véhicule sans intervention humaine.
Cependant, les systèmes actuellement connus fonctionnent principalement de manière réactive en observant la situation passée et présente et en prenant des décisions de commande sur la base de ces informations. Sans connaissance des intentions du trafic environnant, le problème de commande est rendu très difficile, tout comme pour les conducteurs humains. Les signaux destinés aux conducteurs humains sont généralement optiques et sont destinés à la compréhension humaine. Pour un système automatisé, le traitement automatisé de plusieurs entrées de caméra simultanément, la détection de la signalisation optique par d’autres véhicules et son intégration dans la prise de décision de commande sont très exigeants en termes de calcul.
De nombreux travaux théoriques et de recherche ont été réalisés dans le domaine des réseaux ad-hoc de véhicules (VANETS). Ces travaux portent généralement sur les réseaux mobiles configurables dynamiquement pour des communications bidirectionnelles complètes entre tous les véhicules participants, ainsi que sur des connexions de données à l’infrastructure fixe, et sur des protocoles de routage de messages nécessaires pour atteindre ces objectifs. Chaque véhicule est considéré comme un simple nœud du réseau. Le principe est que, si un canal de communication est établi par le biais du VANET, les véhicules peuvent alors communiquer leurs intentions et collaborer les uns avec les autres.
Dans la pratique, les implémentations de VANET ont été confrontées à de nombreux obstacles importants et il n’existe actuellement aucune implémentation commerciale. Les principaux défis concernent l’évolution rapide de la topologie du réseau, les limites de bande passante dans le trafic à haute densité, les obstructions de signaux par l’infrastructure et d’autres véhicules, les interférences radio provenant de sources externes, les problèmes de sécurité, etc.
Comme indiqué ci-dessus, la recherche et le développement de VANET dans le domaine se sont concentrés sur la création de liens bidirectionnels entre les nœuds et la transmission de messages à des destinataires spécifiques sur plusieurs champs hertziens. Cependant, le modèle de signalisation d’intention humaine montre que cela n’est ni nécessaire ni souhaitable pour faciliter un flux de trafic efficace. Fournir simplement un signal indiquant le changement de mouvement souhaité du véhicule suffit pour apporter des améliorations significatives en termes de sécurité et d’efficacité, à condition que ce signal soit propagé de manière fiable à tout le trafic environnant affecté.
Il existe le besoin de disposer d'un système de signalisation électronique d’intention simple à mettre en œuvre, robuste, fonctionnel aussi bien dans le trafic à faible densité que dans le trafic à haute densité, ne dépendant pas d’une infrastructure fixe et pouvant s’intégrer à des véhicules autonomes ou à conduite humaine. La présente invention répond efficacement à ce besoin.
Les termes "invention", "l’invention", "cette invention" et "la présente invention" utilisés dans ce brevet sont destinés à faire référence de manière large à l’ensemble de l’objet de ce brevet et aux revendications de brevet ci-dessous. Les formulations contenant ces termes doivent être comprises comme ne limitant pas le sujet décrit ici ni la signification ou la portée des revendications ci-après. Les modes de réalisation de l’invention couverts par ce brevet sont définis par les revendications ci-dessous et non par ce résumé. Ce résumé est une vue d’ensemble de divers aspects de l’invention et introduit certains des concepts qui sont décrits plus en détails dans la section de description détaillée ci-dessous. Le présent résumé n’a pas pour objet d’identifier les caractéristiques clés ou essentielles de l’objet revendiqué, ni d’être utilisé isolément pour déterminer la portée de l’objet revendiqué. L’objet doit être compris par référence aux parties appropriées de la description complète de ce brevet, à tout ou partie des dessins et à chaque revendication.
Un premier objectif de la présente invention est de fournir un moyen de délivrer des signaux indicatifs du changement souhaité du mouvement du véhicule à tout le trafic environnant susceptible d’être affecté par un tel changement.
Un deuxième objectif est de fournir un moyen de limiter la propagation des messages uniquement au trafic susceptible d’être affecté, afin de limiter l’encombrement de la bande passante.
Il est essentiel de connaître la direction de provenance d’un signal pour pouvoir le traiter correctement. Les conducteurs humains observent la direction de manière naturelle en regardant en avant à travers le pare-brise, en arrière dans les rétroviseurs ou sur les côtés.
Pour associer la directivité à un signal électronique, il est nécessaire d’utiliser une pluralité d’antennes directives, chaque antenne étant orientée dans une direction prédéterminée. Les signaux reçus et émis par une antenne directive sont alors connus pour se propager dans la direction associée à l’antenne.
Si un signal est reçu par plus d’une antenne directive, l’intensité relative du signal et, dans certains modes de réalisation, la différence d’instant d’arrivée observée entre les deux antennes peut être utilisée pour affiner davantage la direction de provenance du signal. Des procédés pour le faire sont bien connus et sortent du cadre de la présente invention. Si de tels procédés sont utilisés dans un mode de réalisation particulier, augmenter le nombre d’antennes augmentera généralement la précision avec laquelle la direction d’un signal peut être déterminée.
Les antennes directives sont également bien connues dans le domaine des radiocommunications. Par conséquent, leur conception et leur installation sortent du cadre de la présente invention. Les procédés de la présente invention nécessitent qu’une pluralité d’antennes directives soient installées sur un véhicule afin d’atteindre le premier objectif. Des modes de réalisation particuliers utilisant deux et quatre antennes sont illustrés ici. De nombreuses autres configurations sont possibles et ressortiront de manière évidente à l’homme du métier.
Dans un trafic dense, il est inévitable que certains signaux radio soient masqués par les véhicules environnants. Cela est particulièrement vrai pour les signaux à haute fréquence et à basse puissance couramment utilisés dans les communications de données modernes. Même pour les antennes montées sur le toit d’un véhicule, les véhicules plus grands, tels que les camions, les bus et autres, masqueront les signaux dans certaines directions.
Le nombre de véhicules pouvant être affectés par le changement de mouvement envisagé par un véhicule étant relativement petit et limité à une zone définie autour du véhicule, il est souhaitable de limiter les transmissions aux destinataires nécessaires.
Par conséquent, pour atteindre le deuxième objectif, des modes de réalisation particuliers sont illustrés avec la pluralité d’antennes directionnelles montées en bas de la carrosserie du véhicule, au-dessous de la ligne de vitre, par exemple dans les unités formant clignotant classiques. En raison d’un tel placement, les signaux ne sont visibles que par les véhicules immédiatement adjacents dans la direction donnée par une antenne particulière.
Dans un trafic dense, les véhicules environnants vont bloquer sensiblement toute transmission ultérieure du signal d’origine, limitant ainsi les interférences avec d’autres transmissions. Dans le trafic clairsemé, les brouillages peuvent être limités dans certains modes de réalisation par commande de la puissance de transmission et donc de la portée des signaux.
En outre, la carrosserie du véhicule sur lequel les antennes sont montées sert à améliorer la directivité des signaux en bloquant la propagation des signaux, sauf dans la direction souhaitée.
Les procédés de la présente invention, en retransmettant sélectivement les messages reçus sur une antenne directive par le biais d’une ou de plusieurs autres antennes directives, servent à étendre la plage effective de la propagation de message uniquement dans la direction souhaitée. En plus d’atteindre ses objectifs, la présente invention permet d’utiliser les caractéristiques de blocage de signaux des carrosseries de véhicules comme avantage plutôt que comme inconvénient, ce qui est une caractéristique unique que l’on ne retrouve pas dans les approches VANET classiques.
La présente invention est décrite plus en détails ci-après en référence aux figures suivantes :
La figure 1 est un schéma en vue de dessus illustrant un véhicule comportant deux antennes directives;
La figure 2 est un schéma en vue de dessus illustrant un véhicule comportant quatre antennes directives;
La figure 3 illustre la transmission et retransmission de messages vers le trafic situé derrière un véhicule comportant deux antennes directives;
La figure 4 illustre la transmission et retransmission de messages vers le trafic situé devant un véhicule comportant deux antennes directives;
La figure 5 illustre la transmission et retransmission de messages vers le trafic situé derrière un véhicule comportant quatre antennes directives;
La figure 6 illustre la transmission et retransmission de messages vers le trafic situé devant un véhicule comportant quatre antennes directives;
La figure 7 est un schéma fonctionnel montrant le contenu typique d’un message de signalisation d’intention représentatif;
La figure 8 est un organigramme montrant un procédé de la présente invention.
Description détaillée de modes de réalisation représentatifs de l’invention :
Des modes de réalisation de la présente invention nécessitent le montage de plusieurs antennes directives sur un véhicule. Au moins deux antennes sont nécessaires, cependant, le nombre exact d’antennes dans un mode de réalisation particulier peut varier sans sortir du cadre de l’invention, à condition que le nombre soit d’au moins 2. Les antennes directives sont bien connues dans l'état de la technique et leur conception et installation sort du cadre de la présente invention.
Une configuration de véhicule adaptée à la mise en pratique de la présente invention avec deux antennes directives 200 montées sur le véhicule 100 est illustrée sur la figure 1. L’illustration montre également le chemin de propagation respectif pour les messages 210 transmis au moyen d’antennes 200.
Une configuration de véhicule comportant quatre antennes directives 200 montées sur le véhicule 100 est illustrée sur la figure 2. L’illustration montre le chemin de propagation respectif pour les messages 210 transmis au moyen d’antennes 200 dans cette configuration.
Il existe de nombreux changements de mouvement prévus qu’un véhicule peut souhaiter signaler au trafic environnant. Des exemples comprennent l’accélération, la décélération, le changement de voie, le changement de direction etc. La nature du changement souhaité, ainsi que l’état de mouvement actuel du véhicule, déterminent la direction dans laquelle le trafic environnant peut être affecté. Par exemple, l’accélération est susceptible d’affecter le trafic dans la direction avant. La décélération est susceptible d’affecter le trafic dans la direction arrière. Les changements de voie peuvent affecter le trafic à la fois dans la direction avant et la direction arrière.
Un changement de mouvement prévu peut être amorcé en réponse à l’intervention d’un conducteur humain, tel que l’actionnement des freins, de l’accélérateur, du volant ou des clignotants. Une modification envisagée peut également être amorcée par le système de commande autonome du véhicule.
Les figures 3 à 6 illustrent la transmission de messages originaux 210 et la répétition de la transmission de messages 310 dans les directions avant et arrière, par le véhicule d’origine 100 et par le véhicule répétiteur 110, à l’aide de configurations de véhicule à deux et quatre antennes.
Le contenu typique d’un message de signalisation pouvant être utilisé dans certains modes de réalisation est illustré sur la figure 7. Un identifiant de message unique 215 identifie le message. Dans certains modes de réalisation, l’identifiant de message peut comprendre un identifiant de véhicule unique et un nombre de séquences de message. Si un véhicule récepteur traite un message avec un identifiant particulier et reçoit ensuite un message répété par un autre véhicule portant le même identifiant de message, le message doublon peut donc être identifié et supprimé.
Si l’emplacement actuel du véhicule au moment où le message est formé est connu, il peut être inclus dans le champ d’emplacement actuel 220.
L’horodatage 230 indique l’instant auquel le message a été formé.
L’emplacement prévu 240, s’il est connu, indique aux véhicules recevant le message l’emplacement où devrait se trouver le véhicule d’origine 100 à la fin du changement prévu.
L’instant prévu 250 correspond à l’instant auquel le changement prévu devrait être terminé.
Certains modes de réalisation peuvent également inclure des informations supplémentaires telles que la vitesse actuelle 260, la vitesse prévue 270, la direction actuelle 280, la direction prévue 290 et d’autres données similaires.
Conformément au deuxième objectif de l’invention consistant à limiter la propagation du message uniquement vers le trafic environnant susceptible d’être affecté par le changement souhaité, certains modes de réalisation peuvent requérir un nombre spécifique de répétitions. Le nombre particulier requis peut dépendre des conditions actuelles, de l’ampleur du changement souhaité et de la direction dans laquelle le message est envoyé.
Par exemple, un message de changement de voie prévu peut être envoyé vers l’arrière avec une demande de 2 répétitions et séparément dans la direction avant avec une demande de 0 répétitions. Un message indiquant une décélération d’urgence serait envoyé vers l’arrière avec un nombre élevé de répétitions demandées, par exemple 5 ou plus, tandis qu’un message indiquant une décélération modérée peut être envoyé vers l’arrière avec une seule répétition demandée. Les nombres indiqués ici sont uniquement illustratifs. Des modes de réalisation particuliers peuvent sélectionner un nombre particulier de répétitions demandées selon ce qui est jugé approprié.
D’autres modes de réalisation sont possibles à l’aide d’autres moyens pour limiter la propagation de messages, tels que ceux basés sur l’expiration du temps, la distance du lieu d’origine etc. De tels modes de réalisation entrent dans le cadre de la présente invention.
Un véhicule recevant un message au moyen d’une de ses antennes directives 200 examinera le contenu du message. La direction de réception du message est associée à l’antenne de réception. Le véhicule doit alors décider de retransmettre le message et, dans l’affirmative, dans quelle direction.
Dans des modes de réalisation utilisant une stratégie de demande de répétition, un véhicule modifiera le message reçu en incrémentant le champ de répétition terminé 296, en créant un message de retransmission 310. Si la valeur résultante est supérieure au champ de répétition demandé 295, le message est ignoré. Sinon, le message modifié 310 est transmis dans une direction sensiblement opposée à celle dans laquelle il a été reçu.
Si un changement d’état du mouvement du véhicule récepteur est nécessaire en réponse aux informations reçues dans le message 210, un tel changement peut être amorcé par son système autonome ou communiqué à un conducteur humain par des indicateurs visuels ou sonores.
Un nouveau message 210 peut alors être formé par le véhicule indiquant le changement prévu et transmis conformément à la présente invention.
Comme on peut le voir sur la figure 8, l’invention concerne un procédé de distribution de messages de signalisation d’intention destiné à un véhicule, ledit véhicule comportant une pluralité d’antennes radio directives orientées de manière à émettre des signaux radioélectriques dans des directions prédéterminées et distinctes, ledit procédé comprenant : les étapes suivantes
a) En réponse au changement de mouvement du véhicule souhaité, sélectionner au moins une antenne radio directive orientée dans la direction du trafic environnant qui serait affectée par le changement de mouvement souhaité,
b) Former et transmettre un message de signalisation d’intention correspondant au changement de mouvement du véhicule souhaité au moyen de l’antenne radio directive sélectionnée à l’étape a).
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre les étapes suivantes :
c) Recevoir au moyen d’au moins une antenne de la pluralité d’antennes radio directives un message de signalisation d’intention d’au moins un deuxième véhicule,
d) Examiner le contenu du message reçu à l’étape c) pour sélectionner au moins une des antennes radio directives orientées dans la direction du trafic environnant qui serait affectée par le changement prévu communiqué dans ledit message reçu,
e) Transmettre le message reçu à l’étape c) au moyen de l’antenne radio directive sélectionnée à l’étape d).
Selon un mode de réalisation particulier, ladite formation d’un message de signalisation d’intention à l’étape b) comprend en outre la détermination du nombre souhaité d’émissions répétées pour le message.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit message reçu à l’étape c) contient des informations sur le nombre demandé de répétitions de transmission et des informations sur le nombre total de transmissions répétées, et
l’examen du contenu du message reçu à l’étape d) comprenant en outre la modification du contenu du message par incrémentation de 1 du nombre de transmissions répétées terminées, et
l’étape e) comprenant la transmission du message modifié à l’étape d) seulement si le nombre demandé de répétitions de transmission est supérieur au nombre de répétitions transmises.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre les étapes suivantes :
f) déterminer une intention d’effectuer un changement de mouvement du véhicule en réponse au contenu du message reçu à l’étape c),
g) En réponse à un changement prévu du mouvement du véhicule, sélectionner au moins une antenne radio directive orientée dans la direction du trafic environnant qui serait affectée par le changement souhaité,
h) Former et transmettre un message de signalisation d’intention correspondant au changement de mouvement du véhicule souhaité au moyen de l’antenne radio directive sélectionnée à l’étape g).
Selon un mode de réalisation particulier, la formation d’un message de signalisation d’intention comprend en outre l’incorporation d’informations de position actuelle.
Selon un mode de réalisation particulier, la formation d’un message de signalisation d’intention comprend en outre l’incorporation d’informations de position future prévues.
Selon un mode de réalisation particulier, la formation d’un message de signalisation d’intention comprend en outre des informations sur la direction dans laquelle il est transmis.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit changement prévu du mouvement du véhicule est amorcé en réponse à une entrée du conducteur humain.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit changement de mouvement du véhicule est amorcé de manière autonome par le véhicule.
Selon un mode de réalisation particulier, la détermination du nombre souhaité d’émissions répétées dépend de l’ampleur du changement souhaité.
Les modes de réalisation particuliers décrits ici sont illustratifs et non limitatifs ; d’autres modes de réalisation ressortiront aisément à l’homme du métier sur la base des descriptions faites ici, sans s’éloigner de la portée de la présente invention.

Claims (11)

  1. Procédé de distribution de messages de signalisation d’intention destiné à un véhicule, ledit véhicule comportant une pluralité d’antennes radio directives orientées de manière à émettre des signaux radio dans des directions prédéterminées et distinctes, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :
    a) En réponse au changement de mouvement du véhicule souhaité, sélectionner au moins une antenne radio directive orientée dans la direction du trafic environnant qui serait affectée par le changement de mouvement souhaité,
    b) Former et transmettre un message de signalisation d’intention correspondant au changement de mouvement du véhicule souhaité au moyen de l’antenne radio directive sélectionnée à l’étape a).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
    c) Recevoir au moyen d’au moins une antenne de la pluralité d’antennes radio directives un message de signalisation d’intention d’au moins un deuxième véhicule,
    d) Examiner le contenu du message reçu à l’étape c) pour sélectionner au moins une des antennes radio directives orientées dans la direction du trafic environnant qui serait affectée par le changement prévu communiqué dans ledit message reçu,
    e) Transmettre le message reçu à l’étape c) au moyen de l’antenne radio directive sélectionnée à l’étape d).
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite formation d’un message de signalisation d’intention à l’étape b) comprend en outre la détermination du nombre souhaité de transmissions répétées pour le message.
  4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit message reçu à l’étape c) contient des informations sur le nombre demandé de répétitions de transmission et des informations sur le nombre total de transmissions répétées, et
    l’examen du contenu du message reçu à l’étape d) comprend en outre la modification du contenu du message par incrémentation de 1 du nombre de transmissions répétées terminées, et
    l’étape e) comprend la transmission du message modifié à l’étape d) seulement si le nombre demandé de répétitions de transmission est supérieur au nombre de répétitions transmises.
  5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
    f) déterminer une intention d’effectuer un changement de mouvement du véhicule en réponse au contenu du message reçu à l’étape c),
    g) En réponse à un changement prévu du mouvement du véhicule, sélectionner au moins une antenne radio directive orientée dans la direction du trafic environnant qui serait affectée par le changement souhaité,
    h) Former et transmettre un message de signalisation d’intention correspondant au changement de mouvement du véhicule souhaité au moyen de l’antenne radio directive sélectionnée à l’étape g).
  6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation d’un message de signalisation d’intention comprend en outre l’incorporation des informations de position actuelle.
  7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation d’un message de signalisation d’intention comprend en outre l’incorporation des informations de position future prévue.
  8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation d’un message de signalisation d’intention comprend en outre des informations sur la direction dans laquelle il est transmis.
  9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit changement souhaité du mouvement du véhicule est amorcé en réponse à une intervention du conducteur.
  10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit changement prévu du mouvement du véhicule est amorcé de manière autonome par le véhicule.
  11. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la détermination du nombre souhaité d’émissions répétées est sensible à l’amplitude du changement souhaité.
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