FR3109691A1 - Système d’infrastructure réseau pour communication le long d’un réseau routier - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un système d’infrastructure réseau associé à un réseau routier, ledit réseau routier comprenant au moins un environnement routier (2000) comportant une pluralité de premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) intégrés dans ledit au moins un environnement routier (2000) et au moins un deuxième nœud (101, 102) configuré pour communiquer avec au moins un serveur distant (1000), lesdits premiers (11, 12, 13, 14, 15) et au moins un deuxième nœud (101, 102) étant agencés entre eux selon une topologie maillée pour la communication d’une pluralité de messages le long dudit réseau routier.

Description

Système d’infrastructure réseau pour communication le long d’un réseau routier
La présente invention concerne le domaine des infrastructures réseau.
La présente invention concerne également le domaine de la sécurité routière.
La présente invention concerne plus particulièrement un système pour la communication de messages le long d’un réseau routier permettant la transmission en continu de messages associés à ce réseau routier.
Par réseau routier au sens de la présente, on entend dans toute la description qui suit un ensemble restreint ou étendu de routes, d’autoroutes ou d’autres voies de circulation sur lesquelles circulent une pluralité de véhicules, notamment de type automobile ou plus généralement de véhicules à moteur terrestre. Ce réseau routier peut s’étendre sur une échelle communale, régionale, nationale ou encore internationale.
Etat de la technique
Le Demandeur observe que la sécurité routière fait partie des enjeux importants de nos sociétés.
Avec l’augmentation du nombre d’usagers, que ce soient les véhicules, les piétons ou encore les cyclistes, sur les réseaux routiers du monde entier, les risques d’accidents et d’incidents provoqués par ces mêmes usagers n’ont jamais été aussi importants.
Pour améliorer la sécurité sur les routes, de nouvelles technologies voient le jour ; celles-ci permettent de faciliter les échanges d’informations entre les véhicules et l’infrastructure qui les entoure ou encore au sein de l’infrastructure elle-même.
Ainsi, de nouvelles technologies de l’information et de la communication appliquées au domaine des transports sont apparues.
Cependant, les procédés et dispositifs mettant en œuvre de telles technologies dans le but de protéger les usagers de la route restent largement perfectibles.
Le Demandeur soumet par conséquent qu’il n’existe à ce jour aucune solution alternative satisfaisante visant à transmettre de façon continue des messages sur la globalité d’un réseau routier.
Résumé de la présente invention
La présente invention vise à améliorer la situation actuelle décrite ci-dessus.
La présente invention vise plus particulièrement à améliorer les dispositifs de communication associés à l’infrastructure routière en proposant un système capable de transmettre des messages le long du réseau routier.
A cet effet, l’objet de la présente invention concerne dans un premier aspect un système d’infrastructure réseau pour la communication d’une pluralité de messages le long d’un réseau routier comprenant au moins un environnement routier.
On comprend ici que tout réseau de communication comporte par définition un ensemble de nœuds, c’est-à-dire de dispositifs de communication ou d’autres objets connectés comprenant des moyens de communication, configurés pour communiquer entre eux et/ou envers au moins un émetteur et/ou récepteur.
L’infrastructure réseau est comprise ici comme l’agencement et les connexions de ces nœuds.
Avantageusement, le système selon la présente invention comporte une pluralité de premiers nœuds intégrés dans l’au moins un environnement routier.
On comprendra ici que l’environnement routier se définit comme une portion du réseau routier délimitée par les alentours immédiats d’un premier nœud considéré.
Avantageusement, le système selon la présente invention comporte au moins un deuxième nœud comprenant des moyens de communication configurés pour communiquer avec au moins un serveur distant.
Le serveur distant peut être un serveur du « cloud » (en français « nuage ») appartenant à un gestionnaire de route, à un service de navigation ou encore au gestionnaire du réseau de communication.
Avantageusement, les premiers et au moins un deuxième nœuds sont agencés entre eux selon une topologie maillée (de l’anglais « mesh »).
L’homme du métier comprendra ici que les premiers et au moins un deuxième nœud sont par conséquents connectés pair à pair selon leur portée et leurs moyens de communication respectifs. Chaque nœud de l’infrastructure réseau est capable d’envoyer, de recevoir et de relayer les messages à l’intérieur d’un réseau sans fil décentralisé. Deux nœuds séparés par une grande distance communiquent donc entre eux grâce aux nœuds intermédiaires relayant le message de point en point.
La topologie maillée présente en outre une bonne robustesse en cas de dégradation ou de désactivation d’une partie des nœuds tant que les nœuds restants disposent d’une portée suffisante pour continuer de relayer les messages.
Ce système permet de fournir au réseau routier une infrastructure réseau adaptée pour maintenir une connexion constante sur des distances élevées, indépendamment de l’accessibilité des réseaux de communication sans fil à un point donné.
Grâce à la présente invention, un réseau de communication sans fil peut être déployé sur une portion ou l’intégralité d’un réseau routier et y fournir de manière constante des services et/ou informations adaptées.
Dans un mode de réalisation avantageux de l’invention, les messages comportent un objet appartenant à un ensemble d’objets comprenant :
- un objet « véhicule » comportant des informations sur un véhicule circulant dans l’environnement routier ; et/ou
- un objet « signal » comportant une commande de transmission d’une information aux usagers de l’environnement routier ; et/ou
- un objet « mode d’alimentation » comportant des instructions sur le fonctionnement des premiers nœuds ; et/ou
- un objet « mise à jour » ; et/ou
- un objet « image » comportant des informations visuelles de l’environnement routier.
Ces objets permettent de transmettre une variété d’informations spécifiques au domaine de la circulation routière ou au fonctionnement interne du réseau de communication.
On comprendra ici que l’objet « véhicule » est ici fourni à titre d’exemple représentant une variété d’éléments pouvant être rencontrés dans l’environnement routier, par exemple un véhicule à moteur terrestre, mais aussi un piéton ou encore un animal.
Dans un mode de réalisation particulier pouvant être combiné avec le mode précédent, les messages comportent un mode appartenant à un ensemble de modes comprenant :
- un mode « diffusion » lisible par tous les nœuds du système ; et
- un mode « direct » lisible par un nœud unique.
Ces modes permettent de simplifier la transmission de messages, d’une part en transmettant des informations à une pluralité de nœudsviala transmission d’un message « diffusion » unique, d’autre part en permettant à un nœud de relayer un message « direct » vers son destinataire sans effectuer d’opération superflue.
Dans un mode de mise en œuvre de l’invention, les premiers nœuds comprennent chacun au moins un capteur configuré pour capturer au moins une première information représentative de l’environnement routier et générer un premier message comprenant la première information.
On comprend ici que les premiers nœuds, intégrés chacun dans un environnement routier donné, permettent de capturer des informations sur leur environnement routier respectif, par exemple la présence et le comportement de véhicules circulant dans l’environnement routier.
De préférence, les premiers nœuds comprennent :
- au moins une caméra ; et/ou
- au moins un capteur infrarouge ; et/ou
- un capteur à ultrason ; et/ou
- un lidar (de l’anglais « Light Detection And Ranging » ou en français « Détection et estimation de la distance par lumière ») ; et/ou
- un capteur magnétique ; et/ou
- un capteur sonore ; et/ou
- un capteur de vibration ; et/ou
- un accéléromètre ; et/ou
- un radar.
On comprend ici que, par exemple, l’au moins une caméra permet de fournir au moins une information représentative d’une représentation visuelle de l’environnement routier, et que l’au moins un capteur infrarouge permet de fournir au moins une information représentative de vitesse et au moins une information représentative de coordonnées spatiales d’un objet présent dans l’environnement routier.
L’homme du métier comprendra que les éléments constitutifs du au moins un capteur peuvent être sélectionnés selon leurs performances individuelles ou selon leurs synergies respectives.
Par exemple, la lumière infrarouge émise par l’au moins un capteur infrarouge permet d’améliorer la qualité des données relevées par l’au moins une caméra dans des conditions de faible illumination.
De préférence, l’au moins un deuxième nœud comprend des moyens de traitement configurés pour recevoir et analyser le premier message et générer au moins un deuxième message comprenant au moins une deuxième information représentative d’un trafic routier dans l’environnement routier.
On comprend ici qu’un deuxième nœud recevant le premier message analyse les informations d’environnement routier seules ou en combinaison avec des informations supplémentaires, par exemple d’autres informations d’environnement routier ou des informations reçues en communication avec le serveur distant, pour transformer des données « brutes » d’environnement routier en un suivi de trafic sur le réseau routier.
On comprend en outre que le deuxième nœud peut générer une pluralité de deuxièmes messages à la suite de l’analyse du premier message, dont au moins un deuxième message permettant d’effectuer le suivi du trafic routier.
Dans un mode de mise en œuvre pouvant être combiné avec le précédent mode, les premiers nœuds sont configurés pour émettre au moins un signal d’alerte en fonction des messages pour améliorer la sécurité de l’environnement routier.
On comprend que le message déclencheur du signal d’alerte peut être issu de l’analyse des informations d’environnement routier ou provenir d’informations externes obtenues en communication avec un service de navigation ou un véhicule.
Dans un mode de mise en œuvre spécifique, les premiers nœuds, l’au moins un deuxième nœud et le dispositif distant sont configurés pour émettre et/ou recevoir des messages dans un canal de communication public.
Ce canal de communication nécessite par exemple une connexion unique permettant une communication avec l’ensemble des nœuds du système.
Dans un mode de mise en œuvre additionnel pouvant être combiné avec le précédent mode, les premiers nœuds, l’au moins un deuxième nœud et le dispositif distant sont configurés pour communiquer entre eux dans un canal de communication privé.
Ce canal de communication privé est par exemple réservé au transfert de données non traitées ou d’informations de fonctionnement interne comme des mises à jour. Ce canal de communication privé permet d’assurer un niveau de sécurité de l’infrastructure réseau et de limiter les communications externes aux informations pertinentes.
Dans un mode de réalisation supplémentaire, chaque premier et/ou deuxième nœud comporte des moyens de stockage pour enregistrer tout message à destination d’un autre premier et/ou deuxième nœud.
On comprend ici qu’un nœud cherchant à transmettre un ou plusieurs messages à destination d’un autre nœud rendu indisponible ou inaccessible pour une raison quelconque peut enregistrer ces messages dans une mémoire interne, pour pouvoir le restituer lorsque l’autre nœud est de nouveau accessible.
Dans un mode de réalisation particulier, l’au moins un deuxième nœud est configuré pour attribuer à chaque premier nœud un identifiant unique pour le distinguer des autres premiers nœuds.
Le deuxième nœud en communication avec le serveur distant peut assurer la tâche d’identifier chaque premier nœud du réseau ou d’une portion du réseau de manière unique, afin de pouvoir correctement distinguer les messages en provenance de chaque premier nœud et de pouvoir émettre des messages à destination d’un premier nœud précis.
Dans un autre mode de réalisation pouvant être combiné avec le précédent mode, les premiers et au moins un deuxième nœuds sont configurés pour déterminer leurs coordonnées spatiales en liaison avec le reste du système.
Les nœuds peuvent en effet trianguler leurs positions respectives lors de leur communication avec les autres nœuds. Cette triangulation peut être affinée par des informations sur la carte du réseau routier, ou sur des positions déjà connues d’autres nœuds du système.
Les coordonnées spatiales des nœuds permettent ainsi de localiser les informations en provenance ou à destination d’un nœud précis, par exemple en combinaison avec des informations de coordonnées spatiales associées au réseau routier.
Dans un mode de mise en œuvre supplémentaire, les premiers nœuds comprennent des moyens d’alimentation par énergie solaire pour fournir une source d’énergie indépendante de l’infrastructure aux alentours.
De préférence, les premiers nœuds sont configurés pour adapter dynamiquement leur consommation d’énergie en fonction des conditions météorologiques et/ou de l’heure de la journée et/ou des conditions de circulation associées à l’environnement routier.
Les premiers nœuds comportent par exemple une mémoire associée à un processeur configuré pour mettre en œuvre un algorithme d’optimisation énergétique en fonction de données reçues par communication avec le reste du système.
Dans un mode de réalisation particulier pouvant être combiné avec le précédent mode, les premiers nœuds sont individuellement associés à un rôle appartenant à un ensemble de rôles comprenant :
- un rôle « détection » configuré pour prioriser les fonctionnalités de capture desdits premiers nœuds ; et/ou
- un rôle « routeur » configuré pour prioriser les fonctionnalités de communication desdits premiers nœuds ; et/ou
- un rôle « urgence » configuré pour activer toutes les fonctionnalités desdits premiers nœuds.
La séparation des fonctionnalités par rôle permet de répartir la consommation énergétique d’un quelconque premier nœud sur son voisinage immédiat en activant une fraction de toutes les fonctionnalités sur chaque nœud d’un groupe déterminé.
De préférence, le rôle « routeur » est configuré pour mettre à jour les premiers nœuds environnants pour assurer qu’un premier nœud ayant désactivé ou limité ses fonctionnalités de communication reçoive toute mise à jour dès que possible.
De préférence, dans lequel l’au moins un deuxième nœud est configuré pour attribuer les rôles aux premiers nœuds.
On comprend ici que l’au moins un deuxième nœud assure d’attribuer les rôles aux premiers nœuds de manière à assurer une continuité du réseau maillé. Le deuxième nœud divise par exemple l’ensemble des premiers nœuds en une pluralité de groupements selon leurs coordonnées spatiales respectives et attribue à chaque groupement au moins un rôle « routeur » de manière à pouvoir communiquer avec le groupement adjacent.
Dans un mode de mise en œuvre additionnel, les premiers et au moins un deuxième nœuds sont configurés pour s’associer dynamiquement entre eux en fonction de leur nombre et de leurs coordonnées spatiales.
On comprend ici que les nœuds intermédiaires empruntés pour relayer un message d’un nœud déterminé à un autre nœud déterminé, ou encore les rôles attribués, peuvent changer en cas de modification des fonctionnalités des nœuds intermédiaires, d’ajout ou de retrait d’un nœud de l’infrastructure réseau.
Le réseau maillé peut par conséquent s’adapter à une évolution progressive des nœuds le composant et maintenir autant que possible son bon fonctionnement sur l’intégralité du réseau routier sur lequel il est déployé.
Dans un mode de mise en œuvre particulier, les premiers nœuds sont organisés par file de circulation pour différencier la voie de circulation dans laquelle ils sont intégrés et son gestionnaire éventuel ou encore pour séparer une même voie de circulation selon le sens de circulation.
De préférence, les messages sont filtrés par file de circulation pour rendre compte de sens de circulation différents ou encore pour gérer les relations entre les files de circulation à proximité d’une intersection.
Dans un mode de réalisation supplémentaire, les premiers nœuds sont configurés pour transmettre les messages au-delà des premiers nœuds adjacents pour réduire le nombre de nœuds sollicités pour la transmission d’un message, assurer la redondance du système et libérer les nœuds adjacents pour d’autres opérations.
Dans un autre mode de réalisation, les messages comprennent une valeur de durée de vie pour limiter le nombre de retransmissions desdits messages.
Cette valeur peut être un entier défini par le nœud émetteur du message, décrémenté chaque fois qu’un premier nœud relaie un message ou encore forcé à 0 par un deuxième nœud si le message est estimé comme obsolète.
Dans encore un mode de réalisation, les premiers nœuds sont configurés pour se synchroniser temporellement pour assurer une cohérence dans l’envoi de leurs messages ou dans l’activation de leurs fonctionnalités.
De préférence, les messages sont horodatés pour simplifier la synchronisation des nœuds et contextualiser les informations contenues dans les messages.
Ainsi, par les différentes caractéristiques fonctionnelles et structurelles ci-dessus le Demandeur propose un système permettant la transmission en continu de messages le long d’un réseau routier à travers un réseau uniforme et robuste.
Brève description des figures annexées
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-dessous en référence aux figures 1 à 2 annexées illustrant un exemple de réalisation qui est dépourvu de tout caractère limitatif et sur lesquelles :
La figure 1 représente de façon schématique une architecture réseau pour la communication d’une pluralité de messages le long d’un réseau routier, selon un exemple de réalisation de la présente invention.
La figure 2 représente schématiquement un environnement routier dans lequel est intégré un système d’infrastructure réseau conforme à la figure 1, selon un exemple de réalisation de la présente invention.
Description détaillée selon un exemple de réalisation avantageux
La présente invention va maintenant être décrite dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 à 2 annexées à la description.
Comme rappelé dans le préambule de la description, le développement de technologies de l’information et de la communication et de véhicules connectés permet de faciliter grandement les échanges d’information entre les usagers de la route, l’infrastructure routière, les gestionnaires des routes et les fournisseurs de services associés. Le développement et la mise en place des nouvelles solutions reste inégaux, ceci autant à cause de considérations économiques, d’une accessibilité variable ou d’un réseau routier trop dense, tandis que la sécurité routière reste une préoccupation majeure.
Un des objectifs de la présente invention consiste à fournir un accès aux services à distance continu et indépendant de conditions locales.
Une des autres objectifs de la présente consiste à proposer des moyens d’amélioration de la sécurité routière.
Ceci est rendu possible dans l’exemple décrit ci-après.
Le concept sous-jacent à la présente invention est d’exploiter les technologies de communication en réseau maillé pour relayer sur la longueur d’un réseau des messages relatifs à la sécurité routière.
Le Demandeur observe que l’infrastructure réseau et les véhicules connectés communiquent entre eux dans le cadre de réseaux sans fil décentralisés.
En revanche, aucune solution ne permet actuellement l’emploi d’une infrastructure à topologie maillée pour intégrer l’infrastructure réseau le long du réseau routier.
Dans l’exemple décrit dans la figure 2, un véhicule 21 circule sur une voie de circulation d’un environnement routier 2000. Dans ce même environnement routier sont intégrés les premiers nœuds 11 à 13.
Dans cet exemple, le premier nœud 11 reçoit une première information représentative de l’environnement routier 2000, par exemple en provenance d’un capteur associé au premier nœud 11. Dans cet exemple, le capteur comprend une caméra associée à un capteur infrarouge.
L’information représentative de l’environnement routier 2000 comprend par exemple une représentation visuelle de l’environnement routier 2000, les coordonnées spatiales et la vitesse du véhicule 21.
On comprend ici que l’information représentative de l’environnement routier 2000 peut comprendre des informations représentatives d’autres éléments que le véhicule 21.
Dans l’exemple décrit ici, un circuit de génération inclus dans le premier nœud 11 effectue une opération de génération d’un premier message comprenant la première information, par exemple à destination d’un deuxième nœud 101.
Ce circuit de génération peut comporter un processeur et au moins un coprocesseur d’inférence, par exemple un TPU (« Tensor Processing Unit » ou en français « Unité de traitement de tenseur ») configurés pour la génération du premier message. L’homme du métier comprend que le TPU permet d’inclure directement une interface avec le capteur du premier nœud 11 et d’effectuer des calculs pour un coût énergétique réduit. Le circuit de génération peut aussi comporter de la mémoire intégrée, par exemple une mémoire flash pour enregistrer les calculs internes du TPU, une interface d’entrée/sortie, par exemple un bus de communication rapide pour faciliter les échanges entre le processeur et l’au moins un coprocesseur, et différents circuits connus de l’homme du métier.
Le premier message comprend par exemple un objet « véhicule » soulignant la détection du véhicule 21, un type « direct » indiquant le deuxième nœud 101 comme destinataire, une représentation visuelle du véhicule 21 combinée à ses coordonnées spatiales et sa vitesse.
Dans cet exemple, le premier nœud 11 communique le premier message au deuxième nœud 101 en utilisant un mode de communication sans fil, par exemple un mode de communication basé sur une technologie de radiocommunication telle que Bluetooth®, Wi-Fi®, LTE (de l’anglais « Long-Term Evolution » ou en français « Evolution à Long Terme ») ou encore LTE-Advanced (ou en français « LTE-avancé »). Le premier message circule ainsi dans le réseau de communication entre le premier nœud 11 et le deuxième nœud 101.
Le deuxième nœud 101 est par exemple dans la portée de communication du premier nœud 11 et le premier message est par conséquent directement transmis du premier nœud 11 au deuxième nœud 101.
Dans un autre exemple, le premier message est à destination du deuxième nœud 102 et les premiers nœuds 12, 13 et 14 illustrés dans la figure 1 relaient le premier message du premier nœud 11 au deuxième nœud 102 selon la topologie maillée décrite ci-avant.
Dans encore un exemple, le deuxième nœud 101 est temporairement indisponible et le premier nœud 11 enregistre le premier message dans une mémoire interne, par exemple une mémoire volatile et/ou non volatile ou un dispositif de stockage mémoire qui peut comprendre de la mémoire volatile et/ou non volatile, telle que EEPROM, ROM, PROM, RAM, DRAM, SRAM, flash, disque magnétique ou optique. Le deuxième nœud 101 désigne par exemple le premier nœud 11 comme nœud chargé d’enregistrer les messages à destination du deuxième nœud 101 jusqu’à sa remise en service.
Dans l’exemple de la figure 2, les moyens de traitement du deuxième nœud 101 analysent les premières informations contenues dans le premier message pour en retirer les éléments essentiels. Le deuxième nœud 101 comporte par exemple une unité de traitement mettant en œuvre un algorithme de traitement d’image. L’unité de traitement comporte par exemple un processeur échangeant des informations avec un coprocesseur d’apprentissage à l’aide d’un bus de communication, par exemple un GPU (« Graphics Processing Unit » ou en français « Processeur graphique »). L’homme du métier comprend que le GPU permet d’effectuer une quantité d’opérations parallèles supérieure au TPU pour une consommation énergétique supérieure. Le premier message ainsi que des informations additionnelles employées pour son analyse sont par exemple stockés dans une mémoire du deuxième nœud 101.
Dans cet exemple, l’unité de traitement retourne un deuxième message comprenant une deuxième information représentative du trafic routier dans l’environnement routier. Ce deuxième message comporte par exemple une identification du véhicule 21 ou une mise à jour de ses coordonnées spatiales pour en faciliter le suivi. Le deuxième message est par exemple transmis à travers un réseau de type Internet vers un serveur du « cloud » 1000 répertoriant les positions des véhicules circulant sur le réseau routier.
Le serveur du « cloud » 1000 est par exemple en communication avec des gestionnaires du réseau routier ou encore des services de navigation employant la position des véhicules pour évaluer le trafic ou calculer les temps de trajet.
Dans cet exemple, l’analyse effectuée par l’unité de traitement révèle que le véhicule 21 est en excès de vitesse ou a un comportement dangereux envers les autres usagers de la route. Le deuxième nœud 101 génère par conséquent un deuxième message supplémentaire pour avertir les usagers à proximité d’un risque potentiel. Ce deuxième message supplémentaire comprend par exemple un objet « signal » indiquant que les premiers nœuds recevant le message doivent communiquer l’information aux usagers de la route et un type « diffusion » pour que chaque premier nœud recevant le message réagisse à son contenu. Le deuxième message supplémentaire est par exemple transmis au premier nœud 11 avec une valeur de durée de vie égale à un nombre entier déterminé pour que le premier nœud 11 retransmette le message aux nœuds adjacents 12 et 13 et que ces mêmes nœuds adjacents fassent de même.
Dans cet exemple, chaque premier nœud émet des informations dans un réseau de communication public unique sur lequel les usagers de la route peuvent se connecter. Chaque dispositif de communication externe à l’infrastructure réseau se connectant au premier nœud 11 ou à un nœud adjacent ayant reçu le deuxième message supplémentaire reçoit alors les informations représentatives de la présence du véhicule 21 et du risque associé.
Optionnellement, les premiers nœuds recevant le deuxième message supplémentaire, par exemple les premiers nœuds 11 à 13, procèdent à l’émission d’une alerte de sécurité. Cette alerte de sécurité correspond par exemple à un ou plusieurs messages d’alerte visuels, sonores, et/ou haptiques, indiquant le risque associé au véhicule 21 et/ou les instructions à mettre en œuvre. Cette alerte peut être effectuée par exemple sur une variété de moyens associés aux premiers nœuds 11 à 13, par exemple sur des éléments de rendu externes.
Les éléments de rendu externes des premiers nœuds 11 à 13 sont par exemple des hauts parleurs, ou au moins un moyen d’affichage tel qu’une pluralité de LED (de l’anglais « Light-Emitting Diode » ou en français « Diode électroluminescente »), un écran de type LCD (de l’anglais « Liquid Crystal Display » ou en français « Affichage à cristaux liquides »), OLED (de l’anglais « Organic Light-Emitting Diode » ou en français « Diode électroluminescente organique ») ou encore un affichage de type E-ink (de l’anglais « Electronic ink » ou en français « encre électronique ») arrangés ou intégrés dans la structure des premiers nœuds 11 à 13, pour avertir les usagers de la route présents dans l’environnement routier 2000.
Additionnellement, le deuxième nœud 101 génère un autre message à destination du premier nœud 11pour obtenir des informations additionnelles sur l’environnement routier 2000 dans des messages subséquents, par exemple des messages comprenant l’objet « image ».
Dans l’exemple de la figure 2, les premiers nœuds 11, 12 et 13 sont chacun associés à au moins une file de circulation différente pour gérer l’intersection entre les voies de circulation, par exemple à deux files chacun, chaque file étant différenciée par son sens de circulation.
L’analyse effectuée par l’unité de traitement détermine par exemple que le véhicule 21 se prépare à tourner pour entrer dans la voie de circulation associée au premier nœud 12. Le deuxième message supplémentaire généré par le deuxième nœud 101 comprend lui aussi une information représentative de la file de circulation empruntée par le véhicule 21 et permet au premier nœud 13 de filtrer le message et de l’ignorer.
L’infrastructure réseau formée par les premiers nœuds 11 à 13 et le deuxième nœud 101 permet par conséquent un suivi des véhicules sur la portion du réseau routier couverte par les premiers nœuds et la transmission de messages à destination aussi bien des usagers de la route qu’à des services annexes du réseau routier.
Dans un exemple supplémentaire, les premiers nœuds 14 et 15 sont ajoutés à l’infrastructure réseau formée par les premiers nœuds 11 à 13 et le deuxième nœud 101. Les premiers nœuds 14 et 15 envoient chacun un message en direction d’un deuxième nœud pour signaler leur mise en service à travers le canal de communication privé accessible aux nœuds du réseau. Le canal de communication privé est par exemple restreint par l’usage d’une clé d’authentification propre au réseau, par exemple une « NetKey » (de l’anglais « Network Key » ou en français « Clé réseau ») basée sur le standard Bluetooth permettant aux premiers nœuds 14 et 15 de signaler leur appartenance au réseau.
Le deuxième nœud 101 reçoit les messages des premiers nœuds 14 et 15 et génère pour chacun un message comportant par exemple un objet « mise à jour » et un identifiant unique pour leur permettre de s’intégrer dans l’infrastructure réseau.
Lors de la communication entre les premiers nœuds 14 et 15 et le reste de l’infrastructure réseau, les premiers nœuds 14 et 15 peuvent recevoir pour information les coordonnées spatiales de chaque autre nœud et déterminer leur distance respective envers les autres nœuds par exemple par localisation radio. Un processeur intégré dans chaque premier nœud 14 et 15 peut alors effectuer une opération de triangulation pour déterminer leurs propres coordonnées spatiales. Ces coordonnées peuvent par exemple être combinées avec une information représentative du réseau routier pour associer les premiers nœuds 14 et 15 à au moins une file de circulation.
Les coordonnées spatiales de chaque nœud peuvent aussi être utilisées à l’intérieur du réseau maillé pour établir les nœuds intermédiaires servant à relayer chaque message du réseau.
Les messages envoyés dans le canal de communication privé peuvent aussi être horodatés pour permettre aux nœuds de se synchroniser temporellement. Le premier nœud 11 envoie par exemple un premier message de synchronisation aux premiers nœuds 12 à 15 et le premier nœud 12 envoie en réaction un deuxième message de synchronisation comprenant l’heure mesurée de réception du premier message de synchronisation à destination des premiers nœuds 11, 13, 14 et 15.
Il est par conséquent possible de synchroniser chaque nœud entrant dans le réseau spatialement et temporellement.
On peut aussi prévoir d’intégrer aux premiers nœuds 11, 12, 13, 14, 15 des moyens de communication d’une portée supérieure à la distance entre deux premiers nœuds pour faciliter les opérations de synchronisation susmentionnées. Cette portée supplémentaire permet en outre d’assurer un niveau de redondance et de robustesse au réseau routier, permettant par exemple d’assurer la transmission de messages entre les premiers nœuds 11 et 15 même en cas de défaillance du premier nœud 13.
Cette portée supplémentaire permet en outre de permettre à certains premiers nœuds de limiter leur consommation énergétique et leur temps processeur alloué à la transmission de messages au sein du réseau et de se spécialiser par exemple sur les opérations de traitement des données issues de l’environnement routier 2000.
Dans ce même exemple, les premiers nœuds 14 et 15 se situent par exemple sur la même voie de circulation et disposent d’une source d’énergie limitée. Les premiers nœuds 14 et 15 sont par exemple alimentés par panneaux solaires dans une conception respectueuse de l’environnement et indépendante du réseau électrique disponible au niveau de l’environnement routier 2000. Un circuit d’optimisation énergétique intégré dans le deuxième nœud 101, ou dans un autre exemple dans les premiers nœuds 14 et 15, met en œuvre un algorithme d’optimisation énergétique prenant pour paramètre le niveau de batterie des premiers nœuds 14 et 15, au moins une information de conditions externes comprenant par exemple l’heure ou encore les conditions météorologiques et le niveau de trafic anticipé pour déterminer le nombre de fonctionnalités employables par les premiers nœuds 14 et 15 en maintenant leur fonctionnement et la continuité de l’infrastructure réseau.
Le circuit d’optimisation comporte par exemple un processeur échangeant des informations avec au moins un coprocesseur d’inférence et/ou d’apprentissage et une mémoire intégrée à l’aide d’un bus de communication.
Les moyens employés par le circuit d’optimisation et l’unité de traitement du deuxième nœud 101 sont par exemple similaires, partiellement confondus ou encore intégralement confondus.
Le circuit d’optimisation détermine par exemple de grouper les premiers nœuds 14 et 15 ensembles, d’assigner au premier nœud 14 un rôle « routeur » et au premier nœud 15 un rôle « détection ». Le rôle « routeur » priorise par exemple les fonctionnalités de communication du premier nœud 14 en désactivant ses autres fonctionnalités, et le rôle « détection » active par exemple toutes les fonctionnalités de détection et d’analyse de l’environnement du premier nœud 15 en limitant ses fonctionnalités de communication à l’échange de messages avec le premier nœud 14.
Le rôle « routeur » attribue additionnellement dans cet exemple au premier nœud 14 la tâche de recevoir les messages désignés au premier nœud 15, par exemple les messages de mise à jour. Le premier nœud 14 transmet dans ce cas les messages de mise à jour lorsque le premier nœud 15 dépasse un niveau d’énergie donné, par exemple quand son niveau de batterie dépasse une valeur seuil de 20%.
Une fois que le circuit d’optimisation a déterminé les rôles et les groupements éventuels de nœuds, le deuxième nœud 101 génère alors une pluralité de messages, par exemple un message par premier nœud concerné comprenant un objet « mode d’alimentation », le rôle attribué à ce premier nœud, ainsi que l’identifiant et les rôles des premiers nœuds associés au même groupement.
Le circuit d’optimisation du deuxième nœud 101 peut en outre repérer un premier nœud défaillant, désactivé ou sans batterie, par exemple si ce premier nœud n’envoie aucun message sur une période prolongée ou encore s’il ne retourne pas de réponse aux messages envoyés. Le premier nœud concerné est alors retiré du réseau de communication jusqu’à réactivation et les groupements, rôles ainsi que la topologie du réseau maillé sont déterminés sans ce premier nœud.
Dans cet exemple, l’infrastructure réseau peut alors s’adapter à la fois à l’ajout et à la suppression de nœuds, tant que la portée de communication des nœuds restants est suffisante, pour permettre d’une part d’associer une robustesse maximale au réseau, d’autre part d’adapter l’ensemble des associations entre les nœuds et leurs fonctionnalités respectives selon leur nombre, leurs coordonnées spatiales ou encore les voies de circulation auxquels les premiers nœuds sont rattachés.
Ainsi, on comprendra que la présente invention prévoit la mise en œuvre de technologies de communication sans fil pour établir une infrastructure réseau permettant une connexion continue le long d’un réseau routier. Cette connexion continue est obtenue par l’intégration de nœuds de communication sans fil dans chaque environnement routier composant le réseau routier, selon une topologie maillée donnant un accès uniforme et permanent au réseau de communication indépendamment des conditions locales. Cette connexion peut en outre être étendue sur un réseau routier aussi étendu que nécessaire, sans limitation de distance ou de gestionnaire.
En combinant un ensemble de capteurs et de moyens d’émission aux nœuds de l’environnement routier, il devient possible de compléter le réseau de communication fourni par un retour constant d’informations sur chaque environnement routier et une interaction directe avec les usagers de la route, que ceux-ci soient ou non connectés au réseau public.
La topologie maillée et une conception redondante du réseau permet en outre d’augmenter fortement sa robustesse en cas de défaillance et de répartir les capacités et la consommation énergétique de chaque nœud dans un environnement routier donné.
On comprendra que ce système d’infrastructure réseau peut s’appliquer à d’autres situations que le domaine routier, pour lesquelles une connexion continue à un réseau sans fil sur des distances possiblement élevées peut être nécessaire.
Il devra être observé que cette description détaillée porte sur un exemple de réalisation particulier de la présente invention, mais qu’en aucun cas cette description ne revêt un quelconque caractère limitatif à l’objet de l’invention ; bien au contraire, elle a pour objectif d’ôter toute éventuelle imprécision ou toute mauvaise interprétation des revendications qui suivent.
Il devra également être observé que les signes de références mis entre parenthèses dans les revendications qui suivent ne présentent en aucun cas un caractère limitatif ; ces signes ont pour seul but d’améliorer l’intelligibilité et la compréhension des revendications qui suivent ainsi que la portée de la protection recherchée.

Claims (24)

  1. Système d’infrastructure réseau pour la communication d’une pluralité de messages le long d’un réseau routier comprenant au moins un environnement routier (2000), ledit système comportant :
    - une pluralité de premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) intégrés dans ledit au moins un environnement routier (2000) ;
    - au moins un deuxième nœud (101, 102) comprenant des moyens de communication configurés pour communiquer avec au moins un serveur distant (1000) ;
    dans lequel lesdits premiers (11, 12, 13, 14, 15) et au moins un deuxième nœuds (101, 102) sont agencés entre eux selon une topologie maillée.
  2. Système selon la revendication 1, pour lequel lesdits messages comportent un objet appartenant à un ensemble d’objets comprenant :
    - un objet « véhicule » comportant des informations sur un véhicule (21) circulant dans ledit environnement routier (2000) ; et/ou
    - un objet « signal » comportant une commande de transmission d’une information aux usagers dudit environnement routier (2000) ; et/ou
    - un objet « mode d’alimentation » comportant des instructions sur le fonctionnement desdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) ; et/ou
    - un objet « mise à jour » ; et/ou
    - un objet « image » comportant des informations visuelles dudit environnement routier (2000).
  3. Système selon la revendication 1 ou 2, pour lequel lesdits messages comportent un mode appartenant à un ensemble de modes comprenant :
    - un mode « diffusion » lisible par tous les nœuds dudit système ; et
    - un mode « direct » lisible par un nœud unique.
  4. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, pour lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) comprennent chacun au moins un capteur configuré pour capturer au moins une première information représentative dudit environnement routier (2000) et générer un premier message comprenant ladite première information.
  5. Système selon la revendication 4, dans lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) comprennent :
    - au moins une caméra ; et/ou
    - au moins un capteur infrarouge ; et/ou
    - un capteur à ultrason ; et/ou
    - un lidar ; et/ou
    - un capteur magnétique ; et/ou
    - un capteur sonore ; et/ou
    - un capteur de vibration ; et/ou
    - un accéléromètre ; et/ou
    - un radar.
  6. Système selon la revendication 4 ou 5, pour lequel ledit au moins un deuxième nœud (101, 102) comprend des moyens de traitement configurés pour recevoir et analyser ledit premier message et générer au moins un deuxième message comprenant au moins une deuxième information représentative d’un trafic routier dans l’environnement routier (2000).
  7. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) sont configurés pour émettre au moins un signal d’alerte en fonction desdits messages.
  8. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15), ledit au moins un deuxième nœud (101, 102) et ledit dispositif distant (1000) sont configurés pour émettre et/ou recevoir des messages dans un canal de communication public.
  9. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15), ledit au moins un deuxième nœud (101, 102) et ledit dispositif distant (1000) sont configurés pour communiquer entre eux dans un canal de communication privé.
  10. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque premier (11, 12, 13, 14, 15) et/ou deuxième nœud (101, 102) comporte des moyens de stockage pour enregistrer tout message à destination d’un autre premier (11, 12, 13, 14, 15) et/ou deuxième nœud (101, 102).
  11. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un deuxième nœud (101, 102) est configuré pour attribuer à chaque premier nœud (11, 12, 13, 14, 15) un identifiant unique.
  12. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premiers (11, 12, 13, 14, 15) et au moins un deuxième nœuds (101, 102) sont configurés pour déterminer leurs coordonnées spatiales en liaison avec le reste dudit système.
  13. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) comprennent des moyens d’alimentation par énergie solaire.
  14. Système selon la revendication 13, dans lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) sont configurés pour adapter dynamiquement leur consommation d’énergie en fonction des conditions météorologiques et/ou de l’heure de la journée et/ou des conditions de circulation associées audit environnement (2000).
  15. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) sont individuellement associés à un rôle appartenant à un ensemble de rôles comprenant :
    - un rôle « détection » configuré pour prioriser les fonctionnalités de capture desdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) ; et/ou
    - un rôle « routeur » configuré pour prioriser les fonctionnalités de communication desdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) ; et/ou
    - un rôle « urgence » configuré pour activer toutes les fonctionnalités desdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15).
  16. Système selon la revendication 15, dans lequel ledit rôle « routeur » est configuré pour mettre à jour lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) environnants.
  17. Système selon la revendication 15 ou 16, dans lequel ledit au moins un deuxième nœud (101, 102) est configuré pour attribuer lesdits rôles auxdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15).
  18. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premiers (11, 12, 13, 14, 15) et au moins un deuxième nœuds (101, 102) sont configurés pour s’associer dynamiquement entre eux en fonction de leur nombre et de leurs coordonnées spatiales.
  19. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) sont organisés par file de circulation.
  20. Système selon la revendication 19, pour lequel lesdits messages sont filtrés par file de circulation.
  21. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) sont configurés pour transmettre lesdits messages au-delà des premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) adjacents.
  22. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour lequel lesdits messages comprennent une valeur de durée de vie pour limiter le nombre de retransmissions desdits messages.
  23. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premiers nœuds (11, 12, 13, 14, 15) sont configurés pour se synchroniser temporellement.
  24. Système selon la revendication 23, dans lequel lesdits messages sont horodatés.
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