FR3096158A1 - système et procédé d’aide à la mobilité d’un véhicule tout terrain - Google Patents
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Abstract
Système (10) d’aide à la mobilité d’un véhicule terrestre à roues permettant d’estimer une valeur de vitesse de déplacement du véhicule en tout point de discrétisation (i, j) d’une zone géographique, caractérisé en ce qu’il comprend : - un premier module de stockage (100) d’un vecteur de paramètres environnementaux pour chaque point de discrétisation ; - un second module de stockage (120) d’une vitesse en fonction de chaque vecteur de paramètres environnementaux ; - un module de recherche (130) d’une vitesse dans le second module de stockage (120) en fonction d’un vecteur donné de paramètres environnementaux issu du premier module de stockage (100). Figure pour l’abrégé : Fig. 2
Description
L’invention concerne le domaine des systèmes d’aide à la mobilité de véhicules terrestres à roues.
De manière générale, l’évaluation de la mobilité d’un véhicule sur un terrain consiste à estimer la capacité d’un véhicule à se mouvoir, sur route comme en tout-terrain, en partant d’informations caractérisant le véhicule, telles que ses dimensions, poids, puissance aux roues, ainsi que l’environnement de celui-ci, telles que la topographie, l’occupation du sol, la météo.
Cette estimation de la mobilité peut être réalisée de manière déterministe, c’est-à-dire par modélisation physique et numérique, ou par une méthode experte ou statistique. Quelle que soit la méthode utilisée, l’estimation de la mobilité est généralement complexe, car elle est multifactorielle puisqu’elle dépend, entre autres, des caractéristiques du véhicule dont on veut évaluer la mobilité et des caractéristiques environnementales. Cette estimation demande par conséquent beaucoup de ressources, qu’elles soient de nature humaine, du fait de la variété des expertises nécessaires à cette estimation, ou de nature matérielle, nécessitant en particulier une grande capacité de calcul des ordinateurs, du fait de la complexité des algorithmes qu’il est nécessaire de mettre en œuvre.
Les produits de sortie de cette estimation de la mobilité d’un véhicule peuvent être des cartes de mobilité, par exemple de type « GO/NOGO » ou bien avec une estimation des vitesses. Dans d’autres cas, les produits de sortie de cette estimation peuvent être de type « aide à la décision », et proposent par exemple à un utilisateur un itinéraire optimal avec une indication des facteurs limitant la mobilité.
Notamment, on connaît déjà dans l'état la technique, un système d’estimation de la navigabilité d’un terrain pour un véhicule donné et d’aide à la navigation d’un véhicule, comprenant un module d'estimation du terrain qui produit une carte à partir de capteurs placés à bord d’un véhicule. Ce système utilise également un module d'analyse qui estime au moins un paramètre parmi un angle de roulis prévu, un angle de tangage prévu et une garde au sol prévue, en fonction de la carte de terrain. Un module de planification détermine les données de contrôle du véhicule prévues pour chacune des cellules de terrain situées le long d'un trajet prévu du véhicule. Pendant le déplacement du véhicule, des capteurs sur le véhicule détectent l'angle de roulis réel et/ou l'angle de tangage réel et/ou la garde au sol réelle dans chacune des cellules de terrain. Le système comprend en outre un module d'apprentissage qui peut ajuster au moins un des paramètres estimés en fonction des données réelles détectées.
Les systèmes d’aide à la mobilité des véhicules de l’état de la technique, tels que celui décrit ci-dessus, sont très complexes et nécessitent d’effectuer des calculs demandant beaucoup de ressources, ils ne sont donc pas utilisables sur des appareils mobiles simples, par exemple à interface tactile, qui peuvent être embarqués à bord d’un véhicule.
On connaît également le système ECORS, développé par la demanderesse, et décrit en détail dans la publication intitulée « A GIS-based Vehicle Mobility Estimator for Operational Contexts » (Audrey Hohmann et al, Transactions in GIS, 2013, 17(1): 78–95). Le système ECORS est capable à la fois d’estimer et de gérer les données environnementales (telles que la topographie, nature du sol, végétation, humidité du sol, rugosité du sol), de calculer les vitesses à partir des expérimentations, d’appliquer les facteurs correctifs liés à la complexité de l’environnement, et de produire des cartes de mobilité et des itinéraires, évoluant dynamiquement en fonction des prévisions météorologiques. Ce système présente plusieurs inconvénients : d’une part l’architecture du système ECORS est basée sur un réseau de plusieurs stations de travail, et d’autre part le temps de réponse moyen est long (quelques jours sont nécessaires pour traiter quelques degrés carrés)
L'invention a notamment pour but de proposer un système d’aide à la mobilité de véhicules tout terrain rapide et utilisant peu de ressources de calcul et de stockage, et apte à fonctionner sur des appareils mobiles de petite taille.
A cet effet l’invention a pour objet un système d’aide à la mobilité d’un véhicule terrestre à roues permettant d’estimer une valeur de vitesse de déplacement du véhicule en tout point de discrétisation (i, j) d’une zone géographique, comprenant un premier module de stockage d’un vecteur de paramètres environnementaux pour chaque point de discrétisation ; un second module de stockage d’une vitesse en fonction de chaque vecteur de paramètres environnementaux ; un module de recherche d’une vitesse dans le second module de stockage en fonction d’un vecteur donné de paramètres environnementaux issu du premier module de stockage.
Ainsi, le second module de stockage permet un accès rapide et nécessitant peu de ressources de calcul aux valeurs de vitesse prévues en chaque point de discrétisation de la zone géographique.
Avantageusement, le système d’aide à la mobilité est apte à être inclus dans un boîtier dont le poids est inférieur à 500 g, et de préférence inférieur à 300 g et/ou la dimension la plus longue est inférieure à 20 cm. Ainsi, un utilisateur peut facilement embarquer le système dans un véhicule. Avantageusement, le système est installé dans un appareil de type téléphone mobile.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du système d’aide à la mobilité d’un véhicule terrestre à roues prises seules ou en combinaison :
- le second module de stockage comporte une base de données comportant au moins un ensemble de valeurs de vitesse d'un véhicule donné, lesdites valeurs étant indexées en fonction d'un indice (idb) calculé à partir d'un vecteur de paramètres environnementaux.
- le second module de stockage comporte une base de données telle que ci-dessus, comportant également un facteur correspondant à un type de paramètre environnemental limitant le plus la vitesse, lesdits facteur étant indexées en fonction de l’indice (idb) calculé à partir d'un vecteur de paramètres environnementaux. Cela permet que l’utilisateur du système soit informé du facteur causant la limitation de la vitesse. Cette information peut lui être utile, pour, par exemple, décider de choisir un autre itinéraire, ou anticiper les difficultés rencontrées sur son parcours.
- la recherche d’une vitesse comprend l’estimation des vitesses V(i, j) en chaque point de discrétisation (i, j), de la moyenne des vitesses (MOY(V(i, j))) dans un voisinage, et l’écart-type des vitesses (SDT(V(i, j))). Ainsi, l’utilisateur connait l’incertitude sur la vitesse et donc la fiabilité du diagnostic retourné par le module de recherche.
- le système comporte en outre un module de détermination d'un itinéraire optimal utilisant les valeurs de vitesse stockées dans le second module de stockage. Du fait de l’architecture du système, la recherche de l’itinéraire optimal nécessite peu de ressources de calcul. En effet, les valeurs des vitesses en chaque point de discrétisation (i, j) sont déjà disponibles dans le second module de stockage et ne nécessitent donc pas d’être recalculées.
- le système comporte en outre un module de stockage de paramètres caractérisant un type donné de véhicule, les paramètres étant choisis parmi au moins les dimensions du véhicule, le poids du véhicule, la puissance aux roues, et le module de recherche d’une vitesse tient compte également de l’un au moins des paramètres caractérisant le type de véhicule.
- les paramètres environnementaux sont choisis parmi au moins les paramètres suivants : la pente du terrain, l'humidité du sol, l’occupation du sol, la nature du sol, la rugosité du sol.
- l’humidité du sol est estimée en temps réel à partir des données météorologiques. Ce paramètre est en effet variable en fonction des conditions météorologiques, il est donc utile qu’il puisse être ajusté en temps réel. Dans d’autres modes de réalisation, l’humidité du sol est estimée à partir de statistiques météorologiques.
- le module de recherche est apte à interpoler et moyenner la valeur de vitesse trouvée afin de limiter d’éventuels artefacts dus à la discrétisation des paramètres.
- le système comporte un module de connexion à des serveurs distants permettant d'aller rechercher les vecteurs de paramètres environnementaux sur les serveurs distants et de les stocker dans le premier module de stockage. Ainsi, il n’est pas nécessaire que les données concernant la zone géographique soient stockées à l’avance, l’utilisateur peut commander au système d’aller les rechercher en fonction de ses besoins.
- le système comporte en outre un module d’interface homme machine (IHM). Cette interface permet à un utilisateur d’interagir avec le système, pour calculer un itinéraire optimal, naviguer en suivant un itinéraire optimal calculé par le système, charger des données concernant les zones géographiques choisies.
- le module IHM possède deux modes de fonctionnement distincts, une interface tactile différente étant associée à chaque mode, le premier mode étant un mode planification permettant à un utilisateur du système de planifier et/ou consulter un futur itinéraire optimal à suivre pour se rendre d’un point de départ à un point d’arrivée, le second mode étant un mode navigation dans lequel l’utilisateur se déplace dans le véhicule en suivant l’itinéraire optimal calculé par le système pour se rendre d’un point de départ à un point d’arrivée. Ainsi le système est ergonomique, et son utilisation est simplifiée.
- le second module de stockage comporte une base de données comportant au moins un ensemble de valeurs de vitesse d'un véhicule donné, lesdites valeurs étant indexées en fonction d'un indice (idb) calculé à partir d'un vecteur de paramètres environnementaux.
- le second module de stockage comporte une base de données telle que ci-dessus, comportant également un facteur correspondant à un type de paramètre environnemental limitant le plus la vitesse, lesdits facteur étant indexées en fonction de l’indice (idb) calculé à partir d'un vecteur de paramètres environnementaux. Cela permet que l’utilisateur du système soit informé du facteur causant la limitation de la vitesse. Cette information peut lui être utile, pour, par exemple, décider de choisir un autre itinéraire, ou anticiper les difficultés rencontrées sur son parcours.
- la recherche d’une vitesse comprend l’estimation des vitesses V(i, j) en chaque point de discrétisation (i, j), de la moyenne des vitesses (MOY(V(i, j))) dans un voisinage, et l’écart-type des vitesses (SDT(V(i, j))). Ainsi, l’utilisateur connait l’incertitude sur la vitesse et donc la fiabilité du diagnostic retourné par le module de recherche.
- le système comporte en outre un module de détermination d'un itinéraire optimal utilisant les valeurs de vitesse stockées dans le second module de stockage. Du fait de l’architecture du système, la recherche de l’itinéraire optimal nécessite peu de ressources de calcul. En effet, les valeurs des vitesses en chaque point de discrétisation (i, j) sont déjà disponibles dans le second module de stockage et ne nécessitent donc pas d’être recalculées.
- le système comporte en outre un module de stockage de paramètres caractérisant un type donné de véhicule, les paramètres étant choisis parmi au moins les dimensions du véhicule, le poids du véhicule, la puissance aux roues, et le module de recherche d’une vitesse tient compte également de l’un au moins des paramètres caractérisant le type de véhicule.
- les paramètres environnementaux sont choisis parmi au moins les paramètres suivants : la pente du terrain, l'humidité du sol, l’occupation du sol, la nature du sol, la rugosité du sol.
- l’humidité du sol est estimée en temps réel à partir des données météorologiques. Ce paramètre est en effet variable en fonction des conditions météorologiques, il est donc utile qu’il puisse être ajusté en temps réel. Dans d’autres modes de réalisation, l’humidité du sol est estimée à partir de statistiques météorologiques.
- le module de recherche est apte à interpoler et moyenner la valeur de vitesse trouvée afin de limiter d’éventuels artefacts dus à la discrétisation des paramètres.
- le système comporte un module de connexion à des serveurs distants permettant d'aller rechercher les vecteurs de paramètres environnementaux sur les serveurs distants et de les stocker dans le premier module de stockage. Ainsi, il n’est pas nécessaire que les données concernant la zone géographique soient stockées à l’avance, l’utilisateur peut commander au système d’aller les rechercher en fonction de ses besoins.
- le système comporte en outre un module d’interface homme machine (IHM). Cette interface permet à un utilisateur d’interagir avec le système, pour calculer un itinéraire optimal, naviguer en suivant un itinéraire optimal calculé par le système, charger des données concernant les zones géographiques choisies.
- le module IHM possède deux modes de fonctionnement distincts, une interface tactile différente étant associée à chaque mode, le premier mode étant un mode planification permettant à un utilisateur du système de planifier et/ou consulter un futur itinéraire optimal à suivre pour se rendre d’un point de départ à un point d’arrivée, le second mode étant un mode navigation dans lequel l’utilisateur se déplace dans le véhicule en suivant l’itinéraire optimal calculé par le système pour se rendre d’un point de départ à un point d’arrivée. Ainsi le système est ergonomique, et son utilisation est simplifiée.
L’invention a également pour objet un procédé d’aide à la mobilité d’un véhicule terrestre à roues permettant d’estimer une valeur de vitesse de déplacement du véhicule en tout point de discrétisation d’une zone géographique, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- on discrétise la zone géographique en un ensemble de points de discrétisation ;
- on recherche un vecteur de paramètres environnementaux pour chaque point de discrétisation, dans une première base de données ;
- on détermine une vitesse pour chaque point de discrétisation, au moyen d'une seconde base de données, dans laquelle les valeurs de vitesse sont organisées en fonction d'un indice (idb) calculé à partir d'un vecteur de paramètres environnementaux.
Avantageusement, bien que de manière optionnelle, on construit la seconde base de données en réalisant les étapes suivantes :
- on extrait les vecteurs de paramètres environnementaux pour chaque point de discrétisation ;
- on calcule les étendues et les indices pour chaque paramètre environnemental ;
- on calcule l’indice idb calculé à partir d’un vecteur de paramètres environnementaux ;
- on estime les vitesses V(i, j), la moyenne des vitesses (MOY(V(i, j))) dans un voisinage, et l’écart-type des vitesses (SDT(V(i, j))).
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
est une représentation d’une zone géographique représentée selon un maillage régulier, chaque cellule, ou maille étant repérée par ses coordonnées i et j ;
est une illustration schématique de l’architecture du système d’aide à la mobilité selon un mode de réalisation de l’invention ;
est une illustration schématique de l’architecture du système d’aide à la mobilité selon le mode de réalisation de la figure 2 montrant les échanges de données entre les différents modules ;
est une illustration schématique de l’architecture du système d’aide à la mobilité selon un mode autre de réalisation de l’invention ;
est une illustration conceptuelle d’un procédé d’aide à la mobilité pour un type de véhicule donné.
Description détaillée
L’invention concerne un système 10 d’aide à la mobilité d’un véhicule 200 terrestre à roues. Ce système permet d’estimer une valeur de vitesse de déplacement du véhicule en tout point de discrétisation (i, j) d’une zone géographique 300.
Comme l’illustre la figure 1, la zone géographique 300 est représentée selon un maillage régulier appliqué sur la surface terrestre. On parle alors d’une représentation selon un mode raster ou maillé. Ce maillage constitue une grille formée de cellules de taille prédéterminée auxquelles sont attribuées des valeurs spécifiques. Chaque cellule, ou maille est repérée par ses coordonnées i et j.
On a représenté sur la figure 2 une illustration schématique de l’architecture d’un système 10 d’aide à la mobilité d’un véhicule terrestre à roues selon un mode de réalisation.
Le système 10 d’aide à la mobilité d’un véhicule comprend :
- au moins un premier module de stockage 100 de paramètres environnementaux ;
- au moins un second module de stockage 120 de vitesses en fonction de paramètres environnementaux ;
- un module de recherche 130 de vitesse dans le second module de stockage 120 en fonction de paramètres environnementaux issu du premier module de stockage 100.
Avantageusement, le système 10, à l’exception du ou des serveurs distants, est apte à être inclus dans un boîtier dont le poids est inférieur à 500 g, et de préférence inférieur à 300 g et/ou la dimension la plus longue est inférieure à 20 cm. Par exemple, le système peut être installé dans un appareil de type téléphone mobile ou tablette.
Le système 10 comporte ainsi, selon un exemple de réalisation, un écran tactile de 5 à 8 pouces, et un module d’affichage IHM (interface homme machine) permettant de visualiser les cartes, la localisation du véhicule par flux GPS, l’itinéraire optimal calculé entre le point de départ et d’arrivée, les facteurs limitants le long de l’itinéraire.
Selon un exemple, le système 10 fonctionne sous un OS de type Android et dispose d’un flux GPS et/ou de moyens de communication sans fil de type Wifi et/ou 4G, 5G…
Dans un mode de réalisation, le système comprend en outre un module de stockage des paramètres caractérisant chaque type de véhicule, les paramètres étant choisis de manière non limitative parmi au moins les dimensions du véhicule, le poids du véhicule, la puissance aux roues. Le type de véhicule est choisi de manière non limitative parmi un véhicule à quatre roues motrices (4x4), un blindé, un poids-lourd et un char.
Le premier module de stockage 100 de paramètres environnementaux
Le premier module de stockage 100 de paramètres environnementaux
Le système 10 de la figure 2 comprend un premier module de stockage 100 dans lequel sont stockés des paramètres environnementaux sous forme de vecteursu i,j . Dans ce premier module de stockage 100, un vecteuru i,j de paramètres environnementaux est stocké pour chaque point de discrétisation (i, j).
Les paramètres environnementaux peuvent être choisis parmi les paramètres suivants en un point de discrétisation (i, j) :
- la pente P du terrain ;
- la classe O d'occupation du sol (abrégée OCS) ;
- la classe U de sol, c’est-à-dire la nature du sol (abrégée USCS) ;
- la rugosité R du sol ;
- l’humidité W du sol.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, un vecteuru i,j de paramètres environnementaux constitue le quintuplet de paramètres suivants :
u i,j = (Pi,j, Oi,j, Ui,j, Ri,j, Wi,j)
u i,j = (Pi,j, Oi,j, Ui,j, Ri,j, Wi,j)
Ainsi, les données stockées dans le premier module de stockage 100 constituent des cartes servant à affecter en tout point de la zone des valeurs de paramètres de paramètres environnementaux.
Ce premier module de stockage 100 constitue un espace de stockage capable de gérer plusieurs mégaoctets de données. Selon un mode de réalisation, il s’agît d’une mémoire flash ou d’une carte SD de 32 Go à accès rapide (classe 10).
Selon un mode de réalisation, le système 10 utilise les données copiées sur le module de stockage 100 avant la mission.
Selon un autre mode de réalisation, le premier module de stockage 100 comporte un serveur distant 112, c’est-à-dire délocalisé hors du véhicule, et un moyen de communication 114 entre le module de recherche 130 et ledit serveur 112 pour télécharger les données. Le moyen de communication 114 peut être du type GPS et/ou Wifi et/ou 4G, 5G…
Le second module de stockage 120 de vitesses
Le système 10 comprend également un second module de stockage 120, dans lequel sont stockées des valeurs de vitesses V(i,j) constituant au moins une base de données pour un véhicule donné. De préférence, le second module de stockage 120 comporte plusieurs bases de données de vitesses, chaque base de données correspondant à un type de véhicule donné : un véhicule 4x4, un blindé, un poids-lourd et un char...
Une telle base de données peut par exemple être construite à partir d’une méthode semi-analytique (par exemple celle du modèle dit « ECORS », décrit en détail dans la publication intitulée « A GIS-based Vehicle Mobility Estimator for Operational Contexts » (Audrey Hohmann et al, Transactions in GIS, 2013, 17(1): 78–95).
Selon un mode préféré de réalisation, la base de données est construite à partir d’une méthode semi-analytique (par exemple celle du modèle ECORS), en calculant une valeur de vitesse de progression pour tous les cas possibles des paramètres environnementaux (données en entrée du modèle de la méthode semi-analytique).
Cette base de données, appelée base de données des cas possibles, est ainsi constituée de valeurs de vitesse de progression pour un type de véhicule donné, estimées par la méthode semi-analytique pour toutes les possibilités de variations incrémentales de paramètres environnementaux.
L'étendue et les classes de chaque paramètre d'entrée (paramètre environnemental) sont discrétisées et traduites en autant de valeurs possibles, pour constituer un ensemble de vecteurs de paramètres environnementaux, comme suit :
- la valeur de pente P varie entre 0° et Pmax, tous les ΔP = 1 degré ;
- la valeur de classe d’occupation O varie entre 1 et Omax, avec un pas de 1 ;
- la valeur de classe de sol U varie entre 1 et Umax, avec un pas de 1 ;
- la valeur de rugosité R du sol varie entre 0 cm et Rmax, avec un pas de 1 ;
- la valeur d’humidité W du sol 0% et Wmax, avec un pas de 1.
Chacun des paramètres environnementaux admet un nombre de possibilités connu, par exemple pour la pente, le nombre de possibilités np est calculé ainsi :
De la même façon on calcule le nombre de possibilités no pour le paramètre O, nu pour le paramètre U, nr pour le paramètre R, et nw pour le paramètre W.
La base de données des cas possibles est ainsi constituée d'un vecteur de valeurs de vitesse estimées par le modèle ECORS pour toutes les possibilités de variations incrémentales des paramètres.
Dans cet espace de toutes les possibilités de variations incrémentales des paramètres, la valeur d’un paramètre peut être retrouvée par un index. Par exemple la pente pourra être retrouvée dans cet espace par son index donné par :
De la même façon on calcule les index io pour le paramètre O, iu pour le paramètre U, ir pour le paramètre R, et iw pour le paramètre W.
Du fait que toutes les valeurs de vitesse sont rangées dans la base en fonction de chaque valeur possible des paramètres environnementaux, l'indice idb du vecteur de vitesse pour un point de discrétisation (i, j) de la zone géographique 300 dépend des valeurs d'entrées Pi,j, Oi,j, Ui,j, Ri,j, Wi,j, et est calculée par la formule suivante :
Ainsi, les valeurs de vitesse sont organisées/indexées dans la base de données (une base par type de véhicule), en fonction d’un indice idb. L’indice idb de la valeur de vitesse relative à un point de discrétisation (i, j) est calculé en fonction du vecteur de paramètres environnementaux en ce point.
Grâce à ce procédé de stockage compact de l’information de la base de données, il est possible d’embarquer le second module de stockage 120 dans un appareil comprenant un écran tactile situé, par exemple, sur le tableau de bord du véhicule 200.
De plus, il est ainsi très rapide de rechercher une vitesse pour un vecteur de paramètre donné, puisqu’un indice unique peut être calculé.
Pour chaque type de véhicule prévu, un balayage de tous les cas est effectué dans cet ensemble pour calculer tous les diagnostics de navigabilité ou mobilité envisageables. Chacun de ces diagnostics est stocké dans une base de données de cas possibles, de manière spécifique à un type de véhicule.
Le module de recherche 130 de vitesses
Le module de recherche 130 permet d’estimer en un temps très court, de préférence de l’ordre de quelques secondes des valeurs de vitesse pour un véhicule terrestre à roues donné, et pour un vecteur de paramètre environnementaux d’entrée donné.
Le module de recherche 130 recherche une valeur de vitesse dans le second module de stockage 120 en fonction d’un vecteuru i,j donné de paramètres environnementaux issu du premier module de stockage 100. Autrement dit, le module de recherche 130 extrait pour chaque vecteur de paramètres environnementauxu i,j , et par conséquent pour chaque point de discrétisation (i, j), une valeur de vitesse probable, qui est issue de la base de données 134 du second module de stockage 120.
Pour ce faire, le module de recherche 130 détermine l’indice idb de la vitesse, en fonction du vecteuru i,j :
Dans un mode de réalisation, le module de stockage 100 est un composant physique de taille réduite, par exemple, et de manière non limitative, une mémoire flash, une carte SD, un disque dur, et les données sont stockées dans le module de stockage 100 avant leur utilisation. Avantageusement, le système 10 comporte un moyen de communication 114 avec un serveur distant 112 qui permet d’aller rechercher sur le serveur distant les cartes caractérisant les paramètres environnementaux de la zone géographique 300 à couvrir et de les stocker dans le premier module de stockage 100 avant leur utilisation. Ces cartes servent à affecter en tout point (i,j) de la zone 300 des valeurs des paramètres environnementaux, qui constituent les paramètres d’entrée de la recherche.
Dans un autre mode de réalisation, le premier module de stockage 100 comporte un serveur distant 112, le système 10 comprend également un moyen de communication 114 avec le serveur distant 112 qui permet d’aller rechercher sur le ou les serveurs les cartes caractérisant les paramètres environnementaux de la zone géographique 300 à couvrir. Ces cartes servent à affecter en tout point (i, j) de la zone 300 des valeurs des paramètres environnementaux, qui constituent les paramètres d’entrée de la recherche. Dans ce mode de réalisation, la communication par le moyen de communication 114 se fait entre le serveur distant 112 et le module de recherche 130.
Selon un mode de réalisation, certains paramètres environnementaux peuvent être estimés en temps réel, plutôt que récupérés dans le premier module de stockage 100.
Ainsi, selon un exemple de réalisation, l’humidité W du sol est estimée en temps réel à partir de données météorologiques, et non extraite du premier module de stockage 100. Ce paramètre environnemental est alors également utilisé comme paramètre d’entrée de la recherche.
Dans un autre mode de réalisation, l’humidité W du sol est estimée à partir de statistiques météorologiques.
Selon un mode de réalisation avantageux, le module de recherche 130 est apte à interpoler et moyenner la valeur de vitesse à déterminer. Cela permet de limiter les éventuels artefacts dus à la discrétisation des paramètres environnementaux. La figure 3 illustre un exemple d’algorithme détaillé pour la mise en œuvre d’un tel procédé d’aide à la mobilité selon l’invention.
L’algorithme de la figure 3 comprend les étapes suivantes :
- pour chaque point de discrétisation (i, j) de la zone 300, extraire du premier module de stockage 100 les valeurs de chacun des paramètres environnementaux, Pi,j, Oi,j, Ui,j, Ri,j, Wi,j; afin de constituer un vecteuru ij de paramètres environnementaux ; sur la figure 3 les paramètres environnementaux sont la pente, l’occupation du sol, la nature du sol, la rugosité, et l’humidité ;
- pour chacun des paramètres environnementaux du vecteuru ij , les étendues et les index sont calculés ;
- l’indice idb est calculé pour chaque point de discrétisation (i, j) ;
- pour chaque point de discrétisation (i, j), une estimation de la vitesse V(i, j), de la moyenne (MOY(V(i, j))) et de l’écart-type (SDT(V(i, j))) est fournie.
- pour chaque point de discrétisation (i, j) de la zone 300, extraire du premier module de stockage 100 les valeurs de chacun des paramètres environnementaux, Pi,j, Oi,j, Ui,j, Ri,j, Wi,j; afin de constituer un vecteuru ij de paramètres environnementaux ; sur la figure 3 les paramètres environnementaux sont la pente, l’occupation du sol, la nature du sol, la rugosité, et l’humidité ;
- pour chacun des paramètres environnementaux du vecteuru ij , les étendues et les index sont calculés ;
- l’indice idb est calculé pour chaque point de discrétisation (i, j) ;
- pour chaque point de discrétisation (i, j), une estimation de la vitesse V(i, j), de la moyenne (MOY(V(i, j))) et de l’écart-type (SDT(V(i, j))) est fournie.
Les valeurs moyennes de vitesse à l'emplacement (i, j) et les écart-types correspondants sont calculés pour des variations de chaque paramètre autour de sa position idéale par exemple pour la pente : Par exemple pour la moyenne :
Ainsi, pour chacun des points de discrétisation (i, j) de la zone géographique 300, le module de recherche 130, dont l’algorithme mis en œuvre est illustré à la figure 3, fouille la base de données des cas possibles pour en dériver, de façon statistique, une valeur de vitesse et une erreur statistique au point (i, j).
De préférence, l’algorithme fournit également le facteur qui limite le plus la vitesse. Grâce à cette approche, la carte de vitesse, les incertitudes associées et les facteurs limitants sont estimés en quelques secondes sur plusieurs degrés carrés.
Un procédé d’utilisation possibledu système et du procédé d’aide à la mobilité selon l’invention va à présent être décrit.
Dans un premier cas, l’utilisateur souhaite planifier un itinéraire de déplacement d’un point de départ et un point d’arrivée dans une zone géographique donnée. L’utilisateur sélectionne un mode planification grâce à l’interface homme-machine du système. Il sélectionne ensuite une zone géographique, un type de véhicule et une période de déplacement. Une fois ces sélections effectuées par l’utilisateur, le système va chercher les paramètres environnementaux sur des serveurs distants. Le système procède ensuite si nécessaire à une discrétisation de la zone géographique pour obtenir des points de discrétisation (i, j), et affecte à chacun de ces points un vecteur de paramètres environnementaux. Le système interroge ensuite la base des cas possibles 134 à l’aide d’un moteur de recherche pour chaque vecteur de paramètres environnementaux, et affecte à chaque point de discrétisation une valeur de vitesse, une erreur statistique et le facteur le plus limitant. L’utilisateur sélectionne le point de départ et le point d’arrivée entre lesquels il souhaite se déplacer. Le système recherche l’itinéraire de déplacement optimal entre ces deux points sur la base des valeurs de vitesse calculées.
Si l’utilisateur décide ensuite de se déplacer entre ces deux points, il sélectionne un mode navigation grâce à l’interface homme-machine. Le système guide alors l’utilisateur du véhicule pendant son déplacement. De préférence, le système met à jour les valeurs de vitesse en fonction de l’humidité du sol observée, et calcule à nouveau l’itinéraire optimal à suivre. De même, en cas d’obstacle rencontré pendant la navigation et non prévu par le système, lorsque l’utilisateur contourne l’obstacle, le système recalcule l’itinéraire optimal à suivre.
Dans un mode de réalisation avantageux, le système comporte un module de détermination d’un itinéraire optimal de déplacement entre un point de départ et un point d’arrivée, utilisant les valeurs de vitesse stockées dans le second module de stockage.
De préférence, le système d’aide à la mobilité comprend un module d’interface homme-machine (IHM) permettant à un utilisateur d’interagir avec le système pour planifier et/ou suivre un itinéraire de déplacement. Ainsi, avantageusement, le module IHM possède deux modes de fonctionnement distincts, le premier mode étant un mode planification permettant à un utilisateur du système de planifier et/ou consulter un futur itinéraire optimal à suivre pour se rendre d’un point de départ à un point d’arrivée, le second mode étant un mode navigation dans lequel l’utilisateur se déplace dans le véhicule en suivant l’itinéraire optimal calculé par le système pour se rendre d’un point de départ à un point d’arrivée. De préférence, une interface tactile différente est associée à chaque mode.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible d’utiliser un algorithme de recherche des vitesses différent de celui décrit en référence à la figure 3.
Liste des références
10 : système d’aide à la mobilité d’un véhicule terrestre à roues
100 : premier module de stockage, dans lequel sont stockés des vecteurs de paramètres environnementaux
112 : serveur distant du premier module de stockage 100
114 : moyen de communication entre le système 10 et le serveur 112
120 : second module de stockage, dans lequel sont stockées des vitesses
130 : module de recherche d’une vitesse
134 : base de données des cas possibles
300 : zone géographique
Idb : indice d’une valeur de vitesse dans la base de données
i, j : cordonnées d’un point de discrétisation dans la zone géographique
u i,j : vecteur de paramètres environnementaux au point de discrétisation (i ; j)
Pi,j: pente du terrain au point de discrétisation (i ; j)
Oi,j: classe d'occupation du sol au point de discrétisation (i ; j)
Ui,j: classe de sol, c’est-à-dire la nature du sol au point de discrétisation (i ; j)
Ri,j: rugosité du sol au point de discrétisation (i ; j)
Wi,j: humidité du sol au point de discrétisation (i ; j)
Vi,j: vitesse possible du véhicule 200 au point de discrétisation (i ; j)
100 : premier module de stockage, dans lequel sont stockés des vecteurs de paramètres environnementaux
112 : serveur distant du premier module de stockage 100
114 : moyen de communication entre le système 10 et le serveur 112
120 : second module de stockage, dans lequel sont stockées des vitesses
130 : module de recherche d’une vitesse
134 : base de données des cas possibles
300 : zone géographique
Idb : indice d’une valeur de vitesse dans la base de données
i, j : cordonnées d’un point de discrétisation dans la zone géographique
u i,j : vecteur de paramètres environnementaux au point de discrétisation (i ; j)
Pi,j: pente du terrain au point de discrétisation (i ; j)
Oi,j: classe d'occupation du sol au point de discrétisation (i ; j)
Ui,j: classe de sol, c’est-à-dire la nature du sol au point de discrétisation (i ; j)
Ri,j: rugosité du sol au point de discrétisation (i ; j)
Wi,j: humidité du sol au point de discrétisation (i ; j)
Vi,j: vitesse possible du véhicule 200 au point de discrétisation (i ; j)
Claims (15)
- Système (10) d’aide à la mobilité d’un véhicule terrestre à roues permettant d’estimer une valeur de vitesse de déplacement du véhicule en tout point de discrétisation (i, j) d’une zone géographique (300), caractérisé en ce qu’il comprend :
- un premier module de stockage (100) d’un vecteur de paramètres environnementaux pour chaque point de discrétisation ;
- un second module de stockage (120) d’une vitesse en fonction de chaque vecteur de paramètres environnementaux ;
- un module de recherche (130) d’une vitesse dans le second module de stockage (120) en fonction d’un vecteur donné de paramètres environnementaux issu du premier module de stockage (100). - Système (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le second module de stockage (120) comporte une base de données (134) comportant au moins un ensemble de valeurs de vitesse d'un véhicule donné, lesdites valeurs étant organisées/indexées en fonction d'un indice (idb) calculé à partir d'un vecteur de paramètres environnementaux.
- Système (10) selon la revendication 2, dans lequel le second module de stockage (120) comporte une base de données (134) comportant également un facteur correspondant à un type de paramètre environnemental limitant le plus la vitesse, lesdits facteurs étant organisées/indexées en fonction de l’indice (idb) calculé à partir d'un vecteur de paramètres environnementaux.
- Système (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la recherche d’une vitesse comprend l’estimation des vitesses V(i, j) en chaque point de discrétisation (i, j), de la moyenne des vitesses (MOY(V(i, j))) dans un voisinage, et l’écart-type des vitesses (SDT(V(i, j)))
- Système (10) selon l’une des revendications précédentes, comportant un module de détermination d'un itinéraire optimal utilisant les valeurs de vitesse stockées dans le second module de stockage.
- Système (10) selon l’une des revendications précédentes comprenant en outre un module de stockage de paramètres caractérisant un type donné de véhicule, les paramètres étant choisis parmi au moins les dimensions du véhicule, le poids du véhicule, la puissance aux roues, et le module de recherche d’une vitesse tenant compte également de l’un au moins des paramètres caractérisant le type de véhicule.
- Système (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les paramètres environnementaux sont choisis parmi au moins les paramètres suivants : la pente du terrain, l'humidité du sol, l’occupation du sol, la nature du sol, la rugosité du sol.
- Système (10) selon la revendication précédente, dans lequel dans lequel l’humidité du sol est estimée en temps réel à partir des données météorologiques.
- Système (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le module de recherche (130) est apte à interpoler et moyenner la valeur de vitesse trouvée afin de limiter d’éventuels artefacts dus à la discrétisation des paramètres.
- Système (10) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le premier module de stockage (100) comprend un serveur distant (112), le système (10) comprenant en outre un moyen de connexion (114) au serveur distant (112) permettant d'aller rechercher les vecteurs de paramètres environnementaux sur le serveurs distant (112).
- Système (10) selon l’une des revendications précédentes, adapté à être inclus dans un boîtier dont le poids est inférieur à 500 g, et de préférence inférieur à 300 g et/ou la dimension la plus longue est inférieure à 20 cm, hors serveur distant (112).
- Système (10) selon l’une des revendications précédentes, comportant en outre un module d’interface homme machine (IHM).
- Système (10) selon la revendication précédente, dans lequel le module IHM possède deux modes de fonctionnement distincts, une interface tactile différente étant associée à chaque mode, le premier mode étant un mode planification permettant à un utilisateur du système de planifier et/ou consulter un futur itinéraire optimal à suivre pour se rendre d’un point de départ à un point d’arrivée, le second mode étant un mode navigation dans lequel l’utilisateur se déplace dans le véhicule en suivant l’itinéraire optimal calculé par le système pour se rendre d’un point de départ à un point d’arrivée.
- Procédé d’aide à la mobilité d’un véhicule terrestre à roues permettant d’estimer une valeur de vitesse de déplacement du véhicule en tout point de discrétisation d’une zone géographique, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
- on discrétise la zone géographique en un ensemble de points de discrétisation ;
- on recherche un vecteur de paramètres environnementaux pour chaque point de discrétisation, dans une première base de données ;
- on détermine une vitesse pour chaque point de discrétisation, au moyen d'une seconde base de données, dans laquelle les valeurs de vitesse sont organisées en fonction d'un indice (idb) calculé à partir d'un vecteur de paramètres environnementaux. - Procédé selon la revendication précédentes, dans lequel on construit la seconde base de données en réalisant les étapes suivantes :
- on extrait les vecteurs de paramètres environnementaux pour chaque point de discrétisation ;
- on calcule les étendues et les indices pour chaque paramètre environnemental ;
- on calcule l’indice idb calculé à partir d’un vecteur de paramètres environnementaux ;
- on estime les vitesses V(i, j), la moyenne des vitesses (MOY(V(i, j))) dans un voisinage, et l’écart-type des vitesses (SDT(V(i, j)))
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1905064A FR3096158B1 (fr) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | système et procédé d’aide à la mobilité d’un véhicule tout terrain |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1905064A FR3096158B1 (fr) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | système et procédé d’aide à la mobilité d’un véhicule tout terrain |
| FR1905064 | 2019-05-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3096158A1 true FR3096158A1 (fr) | 2020-11-20 |
| FR3096158B1 FR3096158B1 (fr) | 2021-05-21 |
Family
ID=67810872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1905064A Active FR3096158B1 (fr) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | système et procédé d’aide à la mobilité d’un véhicule tout terrain |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3096158B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11845431B2 (en) | 2021-04-14 | 2023-12-19 | Ford Global Technologies, Llc | Enhanced vehicle operation |
-
2019
- 2019-05-15 FR FR1905064A patent/FR3096158B1/fr active Active
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ANONYMOUS: "Row- and column-major order", WIKIPEDIA, 14 May 2019 (2019-05-14), pages 1 - 7, XP055666027, Retrieved from the Internet <URL:https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Row-_and_column-major_order&oldid=897008491> [retrieved on 20200206] * |
| AUDREY HOHMANN ET AL.: "A GIS-based Vehicle Mobility Estimator for Operational Contexts", TRANSACTIONS IN GIS, vol. 17, no. 1, 2013, pages 78 - 95 |
| AUDREY HOHMANN ET AL: "A GIS-based Vehicle Mobility Estimator for Operational Contexts", TRANSACTIONS IN GIS, vol. 17, no. 1, 3 February 2013 (2013-02-03), GB, pages 78 - 95, XP055663551, ISSN: 1361-1682, DOI: 10.1111/j.1467-9671.2012.01351.x * |
| RUI ZHANG ET AL: "Generalized multidimensional data mapping and query processing", ACM TRANSACTIONS ON DATABASE SYSTEMS, ACM, NEW YORK, NY, US, vol. 30, no. 3, September 2005 (2005-09-01), pages 661 - 697, XP058290873, ISSN: 0362-5915, DOI: 10.1145/1093382.1093383 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11845431B2 (en) | 2021-04-14 | 2023-12-19 | Ford Global Technologies, Llc | Enhanced vehicle operation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3096158B1 (fr) | 2021-05-21 |
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