FR3113549A1 - Module radio de perception d’infrastructure routière - Google Patents
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Abstract
Module radio de perception d’infrastructure routière L’invention concerne un radio de perception d’infrastructure routière (10, 20, 30) adapté à communiquer selon un protocole de communication radio entre véhicules équipés de dispositifs de communication radio (28A, 28B, 28C) et au moins un équipement d’infrastructure routière (24, 16). Ce module radio comporte un premier module de communication radio adapté à recevoir des messages de communication, formatés selon un protocole de communication radio, en provenance d’un équipement émetteur, ledit équipement émetteur étant un dispositif de communication radio de véhicule ou un équipement d’infrastructure, et un deuxième module de communication radio, adapté à communiquer des messages de communication formatés selon ledit protocole de communication radio. Il est programmé pour relayer des messages de communication reçus sur le premier module de communication radio, par le deuxième module de communication radio vers un autre module radio de perception d’infrastructure routière (10, 20, 30) ou vers un équipement d’infrastructure routière distant. Figure pour l'abrégé : Figure 2
Description
La présente invention concerne un module radio de perception d’infrastructure routière.
L’invention de situe dans le domaine de la communication entre véhicules et dispositifs de contrôle d’une infrastructure routière.
Le protocole de communication radio C-ITS (pour « Cooperative Intelligent Transport Systems ») a été développé pour permettre une communication de données de service et de sécurité, encapsulées dans des messages, entre véhicules comportant des dispositifs de communication radio adaptés et équipements d’infrastructure, en particulier en vue du développement des infrastructures pour véhicules connectés, autonomes ou semi-autonomes. Les standards C-ITS utilisent les bandes radios allouées aux communications pour systèmes de transport intelligents (ITS), en se basant notamment sur des accès IEEE802.11p, LTE-V2X (communication radio « Vehicle to everything ») ou Cellulaire.
Dans différents cas d’application, il existe un périmètre géographique associé à une infrastructure routière (carrefour routier, intersections, péages, giratoires…). Les véhicules entrants dans ce périmètre et munis de dispositifs de communication radio C-ITS sont adaptés pour communiquer directement avec des équipements d’infrastructure connectés (contrôleur de feux, capteurs connectés).
Les enjeux de sécurité dans une infrastructure routière connectée nécessitent de pouvoir assurer une bonne propagation des ondes. Cela est difficile à obtenir, la liaison directe avec un équipement d’infrastructure dont la position n’est pas optimisée pour la couverture radio, en particulier en environnement urbain dense, avec la présence d’immeubles et d’obstacles divers.
Pour assurer une bonne couverture de communication radio, il pourrait être envisagé de multiplier les équipements d’infrastructure, mais cela nécessite des travaux de génie civil lourds et coûteux, avec des architectures techniques complexes. En plus, se pose un problème d’alimentation électrique de telles unités, qui nécessitent d’être alimentées en permanence.
Il existe donc un besoin de faciliter la mise en place de solutions de radiodiffusion, notamment C-ITS, dans une infrastructure routière qui soient fiables et moins coûteuses.A cet effet, l’invention concerne un module radio de perception d’infrastructure routière adapté à communiquer selon au moins un protocole de communication radio entre véhicules équipés de dispositifs de communication radio et au moins un équipement d’infrastructure routière, qui comporte :
-un premier module de communication radio adapté à recevoir des messages de communication, formatés selon un protocole de communication radio, en provenance d’un équipement émetteur, ledit équipement émetteur étant un dispositif de communication radio de véhicule ou un équipement d’infrastructure, et
- un deuxième module de communication radio, adapté à communiquer des messages de communication formatés selon ledit protocole de communication radio,
programmé pour relayer des messages de communication reçus sur le premier module de communication radio, par le deuxième module de communication radio vers un autre module radio de perception d’infrastructure routière ou vers un équipement d’infrastructure routière distant.
Avantageusement, ce module radio sert d’intermédiaire de communication entre les véhicules connectés et tout équipement d’infrastructure.
Avantageusement, le module radio pour infrastructure routière selon l’invention permet de déporter des informations d’un équipement d’infrastructure routière vers tout type de véhicule utilisant les standards C-ITS. Ainsi, ce module de communication radio pour infrastructure routière selon l’invention est un module radio C-ITS de perception d’infrastructure routière.
Avantageusement, plusieurs tels modules radio de perception d’infrastructure routière peuvent être installés dans un même périmètre pour assurer une couverture de communication radio maximale.
Le module radio de perception d’infrastructure routière selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou dans toutes leurs combinaisons techniquement acceptables.
Il intègre l’ensemble des protocoles de communication radio utilisés par des équipements d’infrastructure routière, de manière à être adapté à communiquer avec tout équipement d’infrastructure routière.
Il comporte une unité de traitement configurée pour reformater les messages de communication reçus par le premier module de communication radio, en fonction d’un paramétrage protocolaire de répétition de message, en messages adaptés à être transmis par le deuxième module de communication radio selon ledit protocole de communication radio.
Chacun desdits premier module de communication radio et deuxième module de communication radio comporte une antenne d’émission/réception propre.
Il comporte en outre un troisième module de communication radio, adapté à communiquer, selon un protocole de communication radio distinct du protocole de communication mis en œuvre par lesdits premier et deuxième module de communication, avec au moins un capteur ou un actionneur, ladite unité de traitement étant configurée pour encapsuler des données reçues d’un capteur ou d’un actionneur dans au moins un message de service dédié.
Le deuxième module de communication est configuré pour relayer des messages de service dédiés transportant des données issues de capteurs et/ou d’actionneurs vers au moins une unité de bord de route.
Il comporte en outre un port d’entrée, un port de sortie et un port de communication pour communications filaires.
Selon un autre aspect, l’invention propose un réseau de communication comportant une pluralité de modules radio de perception d’infrastructure routière tels que brièvement décrits ci-dessus.
Ce réseau de communication comportant une pluralité de modules radio de perception d’infrastructure routière adaptés à communiquer deux à deux selon une communication bidirectionnelle, de manière à former un réseau maillé.
Selon un autre aspect, l’invention concerne une infrastructure routière connectée comportant un réseau de communication tel que brièvement décrit ci-dessus.
Dans cette infrastructure routière connectée, chaque module radio de perception d’infrastructure routière est installé à une position spatiale déterminée pour obtenir une couverture d’émission radio complète dans un périmètre prédéterminé.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
Lafigure 1illustre schématiquement un système de communication 1 pour infrastructure routière selon un exemple d’application de l’invention, permettant une communication entre véhicules et un équipement distant à une intersection 2 entre deux routes 4 et 6.
Bien entendu, l’intersection routière est représentée ici de manière schématique simplifiée.
Plusieurs véhicules automobiles 8A, 8B, 8C sont représentés. Ces véhicules circulent sur les routes 4 et 6 et sont susceptibles de se croiser à l’intersection 2.
Chaque véhicule 8A, 8B, 8C est équipé d’un dispositif de communication radio 28A, 28B, 28C respectif, adapté à communiquer selon un protocole de communication radio entre véhicules, de préférence le protocole de communication radio C-ITS.
Des modules radio de perception d’infrastructure routière 10, 20, 30 selon l’invention, appelés également plus simplement modules radio, sont installés à divers endroits de l’intersection routière 2, par exemple en utilisant des supports existants, comme par exemple des candélabres 12, des lanternes de feux 22.
Chaque module radio10, 20, 30 est adapté à communiquer selon une technologie de communication sans fil 18 avec une unité de bord de route 24 reliée par une liaison filaire à un équipement 16 de l’infrastructure routière, par exemple un contrôleur de feux de signalisation.
De préférence, le protocole de communication C-ITS est utilisé pour la communication 18 entre modules radio de perception d’infrastructure routière 10, 20, 30 et unité de bord de route.
De plus, divers capteurs ou actionneurs 14, 26 sont installés au niveau de l’intersection 2. Il s’agit par exemple de caméras ou de radars ou lidars.
Dans un mode de réalisation, chaque module radio de perception d’infrastructure routière 10, 20, 30, est également adapté à communiquer avec ces capteurs ou actionneurs, en particulier à recevoir des données émises par les capteurs ou actionneurs et à transmettre des données à l’unité de bord de route 24.
Comme illustré schématiquement à lafigure 2, les modules radio de perception d’infrastructure routière 10, 20, 30 forment un réseau de communication maillé 40. Ils sont configurés pour effectuer une communication bidirectionnelle entre eux, avec les dispositifs de communication embarqués sur des véhicules 28A, 28B et avec un équipement de bord de route 24. Dans un mode de réalisation, au moins un des modules radio de perception d’infrastructure routière 10, 20, 30 est adapté à recevoir des données transmises par des capteurs ou actionneurs 14, 26.
De préférence, chaque module radio de perception d’infrastructure routière 10, 20, 30 est adapté à recevoir des données transmises par des capteurs ou actionneurs 14, 26.
Lafigure 3illustre schématiquement un mode de réalisation, donné à titre explicatif et non limitatif, d’un module radio de perception d’infrastructure routière 10. Les modules 20, 30 sont analogues dans un mode de réalisation.
Le module radio de perception d’infrastructure routière 10 comporte une unité de traitement 50, par exemple un processeur de calcul. Il comporte également des antennes de communication 58, adaptées pour fonctionner en émission et en réception d’ondes pour effectuer des communications radio.
Le module radio de perception d’infrastructure routière 10 comporte en outre plusieurs modules de communication radio 52, 54, 56, chaque module de communication radio étant équipé de sa propre antenne d’émission/réception, respectivement 58A pour le module 52, 58B pour le module 54 et 58C pour le module 56.
Chaque antenne de communication 58A, 58B a une portée associée, la portée étant définie par un secteur de l’espace autour de l’antenne dans lequel l’antenne est adaptée à communiquer en émission et réception.
Un premier module de communication 52 est un module de communication configuré pour effectuer des échanges fonctionnels selon le protocole C-ITS.
Dans un mode de réalisation, ce premier module de communication 52 est adapté à effectuer des échanges fonctionnels en mettant en œuvre un canal de contrôle (ou « Control Channel ») C-ITS, également appelé canal CCH. Il est équipé d’une antenne d’émission/réception 58A.
Le premier module de communication 52 est adapté à recevoir des données, encapsulées dans des messages formatés selon les protocoles C-ITS, en provenance de dispositifs de communication de véhicules entrant dans la portée de l’antenne de communication 58, ou en provenance d’autres modules radio de perception d’infrastructure routière, ou encore en provenance d’un équipement d’infrastructure distant. Le premier module de communication 52 est également adapté à transmettre des données dans des messages formatés selon ce protocole, aux dispositifs de communication de véhicule.
Un deuxième module de communication 54, dit module de communication de service, est un module de communication configuré pour effectuer des échanges de service selon le protocole C-ITS, en mettant en œuvre un canal de service (ou « Service Channel ») C-ITS ou canal SCH. Le deuxième module de communication 54 est équipé d’une antenne d’émission/réception 58B.
Avantageusement, le deuxième module de communication de service 54 est utilisé pour relayer les messages fonctionnels reçus par le premier module de communication 52 vers d’autres modules radio de perception d’infrastructure routière 20, 30.
Ainsi, avantageusement, deux canaux de communication adaptés pour communiquer selon le protocole de communication C-ITS sont utilisés, pour fiabiliser et propager la communication.
Avantageusement chaque module radio de perception d’infrastructure routière intègre l’ensemble des protocoles de communication des différents équipements d’infrastructure routière.
Pour ce faire, dans un mode de réalisation donné ici à titre d’exemple, une mise en forme des messages fonctionnels reçus est effectuée par l’unité de traitement 50:
-Les messages C-ITS reçus sur CCH par le premier module de communication 52 sont soit retransmis en format CCH, soit reformatés sur le canal SCH, suivant un paramétrage protocolaire C-ITS de répétition du message et émis par le deuxième module de communication 54 selon le format SCH ;
-Les messages SCH reçus par le deuxième module de communication 54 sont retransmis en format SCH.
Les messages CCH et SCH reçus sont retransmis vers d’autres modules radio de perception d’infrastructure routière 20, 30.
Chaque module radio de perception d’infrastructure routière 10, 20, 30 est programmé pour mettre en œuvre un procédé de communication, illustré dans un mode de réalisation non limitatif à lafigure 4, et comportant des étapes de :
-réception (étape 70) de messages CCH par le premier module de communication radio,
-analyse d’un paramétrage protocolaire C-ITS (étape 72) indiquant si le message doit être répété, par exemple via une indication insérée dans l’en-tête du message reçu,
- dans le cas où le paramétrage protocolaire indique la répétition (‘oui’ à l’étape 74), reformatage (étape 76) du message CCH en format SCH, et retransmission (étape 78) en format SCH par le deuxième module de communication radio vers d’autres modules radio de perception d’infrastructure routière ou vers un équipement d’infrastructure distant ;
- dans le cas où le paramétrage protocolaire n’indique pas la répétition (réponse ‘non’ à l’étape 74, retransmission en format CCH par le premier module de communication radio.
En cas de réception de message en format SCH (étape 82), le message est retransmis en format SCH par le deuxième module de communication radio (étape 84) vers d’autres modules radio de perception d’infrastructure routière ou vers un équipement d’infrastructure distant.
Avantageusement, l’unité de bord de route 24 est configurée pour traiter les messages en format SCH reçus, selon le protocole C-ITS.
Le module radio de perception d’infrastructure routière 10 comporte en outre un troisième module de communication 56 adapté à communiquer selon une autre technologie de communication radio, par exemple la technologie Bluetooth. Ce troisième module de communication 56 est adapté à effectuer un interfaçage avec des capteurs et actionneurs positionnés dans un même périmètre que le module radio de perception d’infrastructure routière ou bien à interagir avec les véhicules.
L’unité de traitement 50 est alors adaptée à mettre en forme des messages de service dédiés pour transporter des données issues de capteurs et/ou d’actionneurs.
Le formatage des messages de service à cet effet est défini de manière propriétaire.
Dans ce mode, la liaison radio C-ITS sur SCH sert de média de communication sécurisé pour établir une communication mono ou bidirectionnelle entre l’unité de bord de route et des capteurs/actionneurs distants
Dans un mode de réalisation, les messages de service transportant des données issues de capteurs et/ou d’actionneurs sont relayés, par le réseau maillé 40 formé par les modules radio de perception d’infrastructure routière 10, 20, 30 vers l’unité de bord de route 24. Cette unité de bord de route est adaptée à recevoir les messages de service dédiés, et comporte une unité de traitement 15 qui est configurée pour extraire les données issues de capteurs et/ou d’actionneurs transmises via les messages de service reçus. Cette unité de traitement 15 utilise ensuite les données issues de capteurs, par exemple pour détecter un risque de collision, envoyer des messages de freinage ou d’arrêt aux véhicules concernés.
En variante ou en complément, tel qu’illustré à la figure 3, le module radio de perception d’infrastructure routière 10 comporte également un port d’entrée 60, un port de sortie 64 et un port de communication 62, par exemple un port Ethernet, pour effectuer un interfaçage par connexion filaire avec des capteurs /actionneurs.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, le module radio de perception d’infrastructure routière 10 est également adapté à communiquer avec des capteurs ou actionneurs par des liaisons filaires.
Enfin, le module radio de perception d’infrastructure routière 10 est alimenté par un câble d’alimentation 65, à partir d’une unité d’alimentation électrique 66, qui est externe au module 10. Par exemple, l’unité d’alimentation électrique 66 est également adaptée à alimenter un autre équipement, par exemple un lampadaire, sur lequel est installé le module radio de perception d’infrastructure routière 10.
Dans un mode de réalisation, l’unité d’alimentation 66 est alimentée par un réseau d’alimentation électrique 67, représenté schématiquement à la figure 3. Lorsque l’unité d’alimentation électrique par le réseau d’alimentation est contrôlée par un interrupteur, par exemple dans le cas d’un lampadaire pour lequel l’alimentation électrique est éteinte pendant la journée, un batterie tampon 68 est mise en œuvre pour alimenter le module radio de perception d’infrastructure routière 10.
Selon une variante, l’unité d’alimentation 66 est alimentée par un feu de signalisation 22.
Selon une autre variante, le module radio de perception d’infrastructure routière 10 est alimenté par une source photovoltaïque ou tout autre type de fourniture d’énergie électrique.
Ainsi, avantageusement, le module radio de perception d’infrastructure routière 10 est alimenté de manière permanente, mais en économisant la batterie tampon 68.
Dans un mode de réalisation simplifié, un module radio de perception d’infrastructure routière selon l’invention ne met pas en œuvre un interfaçage avec des capteurs et/ou des actionneurs, mais effectue simplement un relais de communication des messages fonctionnels C-ITS via le canal de communication C-ITS ou le canal de service C-ITS, comme expliqué ci-dessus. Dans ce cas, le module radio de perception d’infrastructure routière est allégé et peu coûteux. De plus, avantageusement, la mise en place d’un réseau de communication maillé comportant plusieurs modules radio de perception d’infrastructure routière selon l’invention est transparente pour les autres équipements de l’infrastructure, i.e. pour les dispositifs de communication embarqués sur des véhicules et pour les équipements d’infrastructure.
Le nombre de modules radio de perception d’infrastructure routière et leur position spatiale sont choisis, en fonction notamment de la portée de l’antenne de communication de chaque module, de manière à assurer une couverture satisfaisante d’un périmètre prédéterminé, par exemple d’une intersection routière telle qu’illustrée à la figure 1.
Avantageusement, la garantie de la couverture de communication radio permet d’augmenter la sécurité d’une infrastructure routière connectée.
Avantageusement, les modules radio de perception d’infrastructure routière proposés sont adaptés à former un réseau de communication maillé, avec une faible latence de communication.
Avantageusement, la possibilité d’interfacer ces modules radio de perception d’infrastructure routière avec des capteurs et/ou des actionneurs permet d’augmenter la fiabilité, et de diminuer le nombre de connexions filaires à effectuer, et par conséquent de simplifier l’installation d’une infrastructure routière connectée.
Avantageusement, chaque module radio de perception routière met en œuvre deux canaux de communication adaptés pour communiquer selon le protocole de communication C-ITS, en intégrant l’ensemble de protocoles de communication des différents équipements d’infrastructure routière pour fiabiliser et propager la communication. Ainsi, un tel module radio est configuré pour communiquer avec tout équipement d’infrastructure routière.
Claims (11)
- Module radio de perception d’infrastructure routière (10, 20, 30) adapté à communiquer selon au moins un protocole de communication radio entre véhicules équipés de dispositifs de communication radio (28A, 28B, 28C) et au moins un équipement d’infrastructure routière (24, 16), caractérisé en ce qu’il comporte :
-un premier module de communication radio (52) adapté à recevoir des messages de communication, formatés selon un protocole de communication radio, en provenance d’un équipement émetteur, ledit équipement émetteur étant un dispositif de communication radio de véhicule ou un équipement d’infrastructure, et
- un deuxième module de communication radio (54), adapté à communiquer des messages de communication formatés selon ledit protocole de communication radio,
et en ce qu’il est programmé pour relayer des messages de communication reçus sur le premier module de communication radio (52), par le deuxième module de communication radio (54) vers un autre module radio de perception d’infrastructure routière (10, 20, 30) ou vers un équipement d’infrastructure routière distant. - Module radio selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il intègre l’ensemble des protocoles de communication radio utilisés par des équipements d’infrastructure routière, de manière à être adapté à communiquer avec tout équipement d’infrastructure routière.
- Module radio selon la revendication 1 ou 2, comportant une unité de traitement (50) configurée pour reformater les messages de communication reçus par le premier module de communication radio (52), en fonction d’un paramétrage protocolaire de répétition de message, en messages adaptés à être transmis par le deuxième module de communication radio (54) selon ledit protocole de communication radio.
- Module radio selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel chacun desdits premier module de communication radio et deuxième module de communication radio comporte une antenne d’émission/réception propre.
- Module radio selon l’une des revendications 1 à 4, comportant en outre un troisième module de communication radio (56), adapté à communiquer, selon un protocole de communication radio distinct du protocole de communication mis en œuvre par lesdits premier et deuxième module de communication, avec au moins un capteur ou un actionneur, ladite unité de traitement (50) étant configurée pour encapsuler des données reçues d’un capteur ou d’un actionneur (14, 26) dans au moins un message de service dédié.
- Module radio selon la revendication 5, dans lequel ledit deuxième module de communication (54) est configuré pour relayer des messages de service dédiés transportant des données issues de capteurs et/ou d’actionneurs (14, 26) vers au moins une unité de bord de route (24).
- Module radio selon l’une des revendication 1 à 6, comportant en outre un port d’entrée (60), un port de sortie (64) et un port de communication (62) pour communications filaires.
- Réseau de communication comportant au moins un équipement d’infrastructure adapté à communiquer sans fil avec des dispositifs de communication radio (28A, 28B, 28C) embarqués par des véhicules (8A, 8B, 8C) selon un protocole de communication radio, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un module radio de perception d’infrastructure routière (10, 20, 30) conforme aux revendications 1 à 7.
- Réseau de communication selon la revendication 8, comportant une pluralité de modules radio de perception d’infrastructure routière (10, 20, 30) adaptés à communiquer deux à deux selon une communication bidirectionnelle, de manière à former un réseau maillé.
- Infrastructure routière connectée comportant un réseau de communication (40) selon les revendications 8 ou 9.
- Infrastructure routière connectée selon la revendication 10, dans laquelle chaque module radio de perception d’infrastructure routière (10, 20, 30) est installé à une position spatiale déterminée pour obtenir une couverture d’émission radio complète dans un périmètre prédéterminé.
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2020
- 2020-08-21 FR FR2008606A patent/FR3113549B1/fr active Active
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