WO2006000690A1 - Systeme d'aide a la conduite pour la cooperation mobile infrastructure - Google Patents

Systeme d'aide a la conduite pour la cooperation mobile infrastructure Download PDF

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WO2006000690A1
WO2006000690A1 PCT/FR2005/001351 FR2005001351W WO2006000690A1 WO 2006000690 A1 WO2006000690 A1 WO 2006000690A1 FR 2005001351 W FR2005001351 W FR 2005001351W WO 2006000690 A1 WO2006000690 A1 WO 2006000690A1
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WO
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magnetic
vehicle
sensors
information
magnetic field
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/001351
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English (en)
Inventor
Stéphane HOLE
Danièle FOURNIER
Céline FILLOY-CORBRION
Original Assignee
Centre National De La Recherche Scientifique-Cnrs-
Universite Pierre Et Marie Curie
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Publication date
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Priority to JP2007514027A priority patent/JP4709835B2/ja
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/09623—Systems involving the acquisition of information from passive traffic signs by means mounted on the vehicle
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    • G08G1/0967—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits
    • G08G1/096766—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the system is characterised by the origin of the information transmission
    • G08G1/096783—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the system is characterised by the origin of the information transmission where the origin of the information is a roadside individual element
    • G—PHYSICS
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    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/166—Anti-collision systems for active traffic, e.g. moving vehicles, pedestrians, bikes
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    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
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    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/167—Driving aids for lane monitoring, lane changing, e.g. blind spot detection

Definitions

  • the invention generally relates to guidance and information systems, also called driving assistance systems, of a mobile traveling on an infrastructure, and more particularly, a system using a magnetic field.
  • road exits are the cause of many fatal accidents. It is therefore important to always know the position of the vehicle, regardless of environmental or climatic conditions. Moreover, the prevention of road exits can be further increased if information on the infrastructure (signaling, radius of curvature, slope, ...) is provided to the vehicle.
  • Many guidance and information delivery systems already exist. Among these, the choice of a magnetic detection system has many advantages. Indeed, the magnetic properties of materials are almost unaffected by external weather conditions such as rain, fog, brightness, etc.
  • a magnetism-based mobile-infrastruture communication system is also independent of the environment. external environment such as tunnels, valleys, etc.
  • Information systems are already known by magnetic methods using a magnetic marking in the form of permanent magnets. In that case, Magnets are usually only used as positioning reference. Their use for encoding information can only be limited. Indeed, it is fixed and can be changed by replacing a magnet of a certain polarity by another magnet of different polarity. The cost of a modification of the information coded by the permanent elements is then high.
  • the magnetic detection system on the vehicle must detect a magnetic field whose attenuation is proportional to the cube of the distance between the permanent magnet and the magnetic sensor.
  • a magnetic double and vertical sensor makes it possible to measure in the lower part the magnetic field of the strip as well as the surrounding magnetic field, and in the upper part, in its part farthest from the magnetic strip, only the surrounding magnetic field. The position of the vehicle is then deduced from the difference between these two fields magnetic measured.
  • the proposed double sensor does not take into account the variation of the surrounding magnetic field, nor the influence of the metal masses.
  • the magnetic tape is only used for guiding the vehicle.
  • the object of the present invention is to provide an innovative driving assistance system, including in particular a magnetic marking deposited on or in an infrastructure and composed of magnetizable particles, which is cheap and which allows easy reprogramming of data coded on this band.
  • the present invention relates to a driving assistance system for providing a vehicle traveling on an infrastructure with information, and which comprises: a magnetic marking formed on or in the infrastructure and adapted to code information for the vehicle, the information being modifiable, - a detection device comprising a plurality of magnetic sensors on the vehicle for detecting a total magnetic field comprising the magnetic field generated by the magnetic marking and producing signals representative of the total magnetic field, and a processing unit adapted to process the representative signals, and firstly determine a first distance between the vehicle and the magnetic marking, and to decode on the other hand the information encoded on the magnetic marking.
  • the magnetic field emitted by the magnetic marking makes it possible to calculate the position of the vehicle and to inform the driver from the coded information, which can change over time, and thus be coded again.
  • the magnetic marking is formed by the deposition of a marking composition for road signs to which are added one or more magnetic materials in the form of particles, these particles being capable of a residual magnetization when they are subjected to a magnetic field greater than the fields of coercive magnetic excitation of the particles, and the remanent magnetization of these particles is adapted to code the information intended for the vehicle.
  • the magnetic marking uses known road sign techniques. A simple addition of magnetic particles makes it possible to code the information and reprogram it by subjecting the particles to a magnetic field greater than their coercive excitation fields.
  • the magnetic materials of the magnetic marker are at least two different varieties each having distinct coercive magnetic excitation fields, in order to code with different levels of safety information intended for the vehicle, the most information important being encoded with magnetic materials presenting the highest coercive magnetic excitation fields.
  • the magnetic marker is deposited substantially continuously in the form of a magnetic tape, and the information is coded therein by elementary interval substantially regular in the direction of the length of the magnetic tape, each of the elementary intervals having a field own magnetic multi-directional.
  • the magnetic marker is deposited in the form of a discontinuous magnetic strip formed of substantially regular elementary intervals, and the information is coded on each regular elementary interval, each of the elementary intervals having a specific magnetic field.
  • each interval corresponds to a portion of the band with a variable magnetization, allowing the coding of several bits of information.
  • the pluridirectional magnetic field comprises at least a first component in a direction substantially perpendicular but coplanar with the direction of said band. This first component, in addition to coding information, makes it possible to define a mobile positional reference in the infrastructure.
  • the present invention also relates to a system for assisting the driving of a vehicle on a road infrastructure, in which the plurality of magnetic sensors comprises at least three magnetic sensors, the processing unit being also adapted to eliminate the surrounding magnetic field. of the total magnetic field from the signals representative of the magnetic sensors.
  • the driver assistance system can take into account the surrounding noise in order to obtain the position of the vehicle in the infrastructure with increased precision.
  • the driver assistance system may comprise at least a fourth magnetic sensor, the processing unit being also adapted to take into account the biases due to variations in the surrounding magnetic field, in particular because of the distribution of the metallic masses, from the signals representative of the magnetic sensors.
  • the magnetic sensors are aligned on a first axis substantially perpendicular to the axis of the vehicle, and at least one additional magnetic sensor is available and positioned on a second axis separate from the first axis so that the processing determines a second distance between the vehicle and the magnetic tape, the processing unit determines from the first and second distances the orientation of the vehicle relative to its direction of movement on the infrastructure.
  • the invention also relates to a detection device for the preceding driving assistance system, comprising a plurality of magnetic sensors for being on board a vehicle for detecting a total magnetic field comprising the magnetic field generated by a magnetic marking formed on or in an infrastructure, and producing signals representative of the total magnetic field, and a processing unit adapted to process the representative signals, and determining a first distance between the vehicle and the magnetic marker, the plurality of magnetic sensors comprising at least three magnetic sensors, and the processing unit also being adapted to eliminate the surrounding magnetic field from the total magnetic field from said representative signals.
  • the plurality of magnetic sensors comprises a fourth magnetic sensor
  • the processing unit is also adapted to take into account the biases due to variations in the surrounding magnetic field, in particular because of the distribution of the metallic masses, from the signals representative of the magnetic sensors.
  • the processing unit is also adapted to decode the information encoded on the magnetic marking.
  • the invention also relates to an infrastructure for the preceding driving assistance system, comprising a magnetic marking formed on or in the infrastructure, and adapted to encode information intended for a vehicle traveling on this infrastructure, the magnetic marking being formed by the deposition of a marking composition intended for the road signs to which one or more magnetic materials in the form of particles are added, the particles being capable of remanent magnetization when they are subjected to a magnetic field greater than the coercive magnetic excitation fields of these particles, and the residual magnetization magnetic marking is adapted to encode the information intended for said vehicle.
  • the magnetic materials of the magnetic marker are at least two different varieties each having separate coercive magnetic excitation fields, in order to code with different levels of safety the information intended for the vehicle, the most important information being encoded with the magnetic materials having the highest coercive magnetic excitation fields.
  • the invention also relates to a vehicle capable of running on such an infrastructure, and equipped with the preceding detection device, this device making it possible to determine at least a first distance between the vehicle and the magnetic marking, and to decode the information coded on the magnetic marking.
  • the invention relates to a method of assisting the driving of a vehicle traveling on an infrastructure comprising a magnetic marking formed on or in the infrastructure and adapted to encode information intended for the vehicle, this vehicle comprising a detection device which comprises a plurality of on-vehicle magnetic sensors for detecting a total magnetic field including the field magnetic field generated by the magnetic marking and producing signals representative of this total magnetic field, and a representative signal processing unit, the method comprising the following steps: a) measuring, by the plurality of magnetic sensors, the total magnetic field, b ) determining, by the processing unit, the information encoded on the magnetic marking from the representative signals, c) determining, by the processing unit, a first distance between the vehicle and the magnetic marker from the signals representative, d) transmitting the coded information and the first distance to an interface module with the driver of the vehicle.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the driving assistance system according to the invention
  • - Figure 2 shows a diagram of a embodiment of the driver assistance system and the detection device comprising magnetic sensors according to the invention
  • FIG. 3a shows the difference between the double estimation function of the position of the vehicle with respect to its position
  • 3b shows the difference between the function of simple estimation of the position of the vehicle relative to its actual position with respect to the magnetic tape
  • FIG. 4 presents a schematic diagram of the calibration system according to the invention
  • FIG. 5 shows two data acquisition sequences by the magnetic sensors of the driver assistance system and the detection device according to the invention; invention, in normal mode and in calibration mode, and - Figure 6 shows the magnetization curve typical magnetic ferrites used in the realization of the magnetic tape according to the invention.
  • FIG. 1 A schematic diagram of the magnetic marking and the driving assistance system according to the invention are shown in FIG. 1.
  • a vehicle 20 travels over an infrastructure represented by the dotted road 10 in FIG. road infrastructure all the traffic lanes of a network used for moving mobiles. It can of course be roads, but also a network on a smaller scale such as traffic lanes on an industrial site, in a building, ...
  • a magnetic marking, represented in the form of a magnetic strip continuous 30, is deposited in the middle of the road 10.
  • This magnetic strip is formed of a succession of intervals (31, 32) having clean magnetic fields of different characteristics.
  • the magnetic marking may also be in the form of a magnetic strip comprising a succession of discontinuous intervals, each having its own magnetic fields of different characteristics. This succession of distinct magnetic fields, as explained later, makes it possible to encode information of variable importance along the marking. magnetic.
  • a series of on-board magnetic sensors 33 are placed at the front of the vehicle 20 in order to enable the magnetic fields of the magnetic strip 30 to be read, in order firstly to make it possible to calculate the position of the vehicle 20 with respect to the magnetic strip 30 and therefore to the infrastructure 10 and on the other hand read the information encoded on the magnetic tape 30.
  • the magnetic marking is positioned at the center of the track 10 on which the vehicle 20 is traveling.
  • FIG. 2 shows a diagram of the embodiment of the detection device used in the driving assistance system according to the invention.
  • the device comprises a detection part comprising a support 60 attached to the vehicle (not shown in the diagram).
  • the support 60 is preferably in a direction perpendicular to the main axis of the vehicle.
  • the main axis of the vehicle also corresponds to its direction of travel.
  • the support 60 comprises at least three onboard magnetic sensors 45, and is placed for example under the vehicle, so that the height h between this support 60 and the magnetic marking, here also represented in the form of a magnetic tape 40, is the order of a few tens centimeters. It is preferably of the order of 20 to 30 centimeters in order to allow the reading of a magnetic field of sufficient amplitude, this amplitude varying according to the square of the distance between the magnetic strip and the sensors.
  • the magnetic sensors 45 are aligned on the support 60, and are connected to a processing unit 50 ' also included in the detection device.
  • This processing unit 50 is adapted to analyze the signals of the magnetic sensors 45, and in particular to determine the distance between the magnetic tape 40 and the vehicle, as well as to read or decode any information coded on the magnetic tape.
  • the sensors 45 are preferably aligned on the same line perpendicular to the main axis of the car.
  • the magnetic sensors can be accommodated for example in a vehicle bumper located at a height of about 25 cm from the road and therefore also the magnetic tape. They capture a total magnetic field. They must be able to measure very low magnetic fields at high speed (vehicle speed), hence the need to choose sensitive sensors with low noise and fast response time. They must be able to operate with a supply voltage achievable with the voltages available in the vehicle, and have a low consumption level.
  • Known magnetic sensors such as hall effect sensors, or magnetoresistive sensors, have such characteristics. Sensors of the current loop type can also be used. Table 1 below gives examples of characteristics of different types of known sensors.
  • the sensors may also be directional, i.e., capable of detecting the direction of the magnetic fields when they have non-zero components in directions other than the direction parallel or perpendicular to the magnetic tape.
  • the distance determined by the processing unit 50 as well as the decoded information are then transmitted to a module 55 fulfilling several functions, such as, for example, the merging of the data, the use of the decoded information, the transmission of the position of the vehicle to the driver, transmission to the driver information of different levels read on the magnetic tape, .... Warning messages may be provided to attract the attention of the driver on too far distance from the axis of the vehicle with respect to the magnetic tape, or on important information encoded on the magnetic tape (close turn close, slow to predict, ...) as presented in the following presentation.
  • the number of sensors is a determining factor for the accuracy of determining the distance between the vehicle and the infrastructure, as well as the decoding of the information recorded on the magnetic tape.
  • the choice of two sensors is not sufficient in view of the surrounding noise and the influence of the metal masses present.
  • the signals of the magnetic sensors correspond to the measurement of a total magnetic field which include in particular the magnetic fields due to the magnetic tape, to the surrounding magnetic fields (terrestrial magnetic field, ).
  • a driving aid system according to the invention, as well as the detection device have at least three magnetic sensors, which makes it possible to take account of the surrounding magnetic field during the processing of the signals of the sensors.
  • the number of magnetic sensors is in fact chosen according to the desired accuracy on measuring the distance between the vehicle and the magnetic tape.
  • the use of a fourth magnetic sensor also makes it possible to take into account a variation in the surrounding magnetic field due, for example, to the influence of the various metal masses present on the values of the signals of the magnetic sensors.
  • the processing unit compares the response of each of the sensors to a standard response, which is close to the theoretical response that these sensors would provide. in the presence of a total magnetic field due in particular to a given magnetization band at a given position and the presence of a surrounding field.
  • the parameters of the standard response of the sensors that best fit the measurements are considered the result of the treatment.
  • the magnetic marking formed on or in the infrastructure is in the form of a continuous magnetic tape, generating a monodirectional magnetic field, coplanar and perpendicular to the direction of the band.
  • the sensors are supposed to be aligned on a support perpendicular to the main axis of the vehicle.
  • the magnetic field is then of the form:
  • f (xi, d) a + b (xi - d) + ° ( 2 (Xi ⁇ d) 2 " f ⁇ (1) h 2 + (xi - d) 2 with a: constant to take account of the magnetic field environment, in particular the terrestrial magnetic field, b: bias due to variations in the surrounding magnetic field due to, for example, the metal masses present, c: amplitude of the monodirectional magnetic field of the band, this amplitude makes it possible to code the information intended for the The determination of the vehicle thus allows to know coded information in the band thanks to its variation from one elementary interval to the next (as represented in FIG.
  • xi positions of the various sensors along the support
  • h the vertical height between the magnetic strip and the sensors
  • d distance measured horizontally between the center of the set of magnetic sensors and the magnetic tape. It is considered in the method described below that the number of magnetic sensors is 5, that they are equidistant, and the distance d corresponds to the horizontal distance between the central sensor (third sensor) and the magnetic tape.
  • Jf ⁇ ⁇ (fxi - Mfxi) 2 (2)
  • This function Jf depends notably on d and c. Its minimum makes it possible to obtain the estimate of d and c from the values measured by the magnetic sensors.
  • the least squares criterion can also be applied to the gxi and hxi values to eliminate unnecessary parameters for estimating d and c, ie a and b. For a so-called double estimation function, the least squares criterion is applied to the hxi values of the standard response, we obtain:
  • the test results show that the estimate of the distance d is better for the double estimation function, with an error of ⁇ 0.2 cm over the measurement range [-60cm, 60cm] between the magnetic strip and the central sensor when the 5 sensors are positioned laterally every 25 cm and 25 cm from the ground and when the measurement noise of each sensor is of the order of 20% of the measurement dynamics.
  • the error range becomes ⁇ 5.0 cm for the simple estimation function considering that the variations of the surrounding magnetic field have been neglected.
  • the driver assistance system, as well as the detection device may have only four sensors. However, it may be useful to have an additional sensor in case of failure of one of them.
  • the driving assistance system may also comprise a calibration system as shown in FIG. 4, which allows both to check the operating state of magnetic sensors and eliminating disparities in sensor responses for a given magnetic field from the signals measured by the sensors. Indeed, the estimate of the position of the vehicle presented above does not take into account the differences in the response of the sensors.
  • Figure 4 shows the five magnetic sensors, numbered 61 to 65 and aligned on an axis corresponding to the direction perpendicular to the main axis of the vehicle.
  • Two electromagnets 71 and 72 comprising induction coils are placed respectively between the second and third sensors on the one hand, and between the third and fourth sensors on the other hand.
  • electromagnets lie in the fact that they can produce magnetic fields on demand, and therefore of determined values. Their measurements by the various sensors allow the elimination by the processing unit of the differences in the response of the sensors.
  • the sensors are separated from each other by a distance of the order of the height h of the sensors to the magnetic tape and when only the terrestrial magnetic field is liable to disturb the measurement, another type of estimation algorithm the distance d is possible by using the particularities of the magnetic field produced by the band, in particular the position of the zeros which are at a distance close to the height h on either side of the maximum amplitude of the magnetic field and the slow variation of the field beyond the distance where the zeros are.
  • the base level NB is determined by the median of the measurements since there are more sensors far from the magnetic strip than from the sensors near this one.
  • the CN sensor having the N level farthest from the median NB that is to say
  • the AC sensor adjacent to the CN sensor having the level NA closest to N that is to say
  • c (N + NA-2 * NB)
  • the use of the simplified algorithm has made it possible to calculate the distance d with a precision of the order of plus or minus lmm over a distance range of between plus and minus 250 mm, in particular during zigzag (oscillation of the vehicle on the part of and other tape) on the magnetic tape.
  • FIG. 4 comprising 5 magnetic sensors, only two electromagnets are sufficient using the symmetries of the detection device, since the first electromagnet 71 has an equivalent influence on the one hand on the sensors 62 and 63 and on the other on the sensors 61 and 64, while the second electromagnet the the
  • the activation in a first time of the electromagnet 71 makes it possible to correct the sensor 62 and to know the response of the sensor 61 with respect to the sensor 64.
  • the activation of the electromagnet 72 allows to correct the sensor 64 and therefore also the sensor 61, using the relationship determined during the first time between these two sensors, and to correct the sensor 65 with the sensor 62 corrected in the first time.
  • a defective sensor is detected if its signal does not vary, or not enough, by the activation of one or both electromagnets.
  • FIG. 5 shows a data acquisition sequence by the magnetic sensors presented in FIG. 4.
  • the data acquisitions are synchronous, that is to say that the five sensors simultaneously measure the magnetic fields.
  • the sequence is of a total duration TO, and decomposes in 5 times.
  • the first four times are of duration T1, T1 being chosen so that 4T1 ⁇ TO, to provide a fifth processing time and data transfer by the processing unit.
  • the first four times are identical, the two electromagnets producing no magnetic field.
  • the sensors record the magnetic field from the environment and the magnetic tape deposited on or in the infrastructure.
  • the large number of acquisitions data during each of the phases makes it possible to improve the signal-to-noise ratio by allowing the calculation of the average value of the magnetic fields over the measurement intervals.
  • the sensors record the field coming on the one hand from the electromagnets, and on the other hand from the environment and the magnetic tape deposited on or in the infrastructure.
  • the variation of the signal of the sensors between the first and the second phase makes it possible to determine the response of each of the sensors to the first activated electromagnet and the variation of the signal of the sensors between the third and the fourth phase makes it possible to determine the response of each of the sensors to the second electromagnet activated.
  • the calibration of the sensors can be done by the difference of the measured values from one sensor to another.
  • the large number of data acquisition during each of the phases makes it possible to improve the signal-to-noise ratio by allowing the average value of the magnetic fields to be calculated over the measurement intervals.
  • the measurements of the first and third phase can be directly used to estimate the distance and the information contained in the magnetic tape as for normal mode operation.
  • the estimation function doubles, for the perpendicular monodirectional magnetic field of the preceding example, makes it possible to estimate the distance with a precision of 0.2 cm on the beach [-50cm, 50cm], and 0.4cm on the beach [-60cm, 60cm] the sensor being placed at 25cm from the ground and each spaced 25cm.
  • the calibration system also makes it possible to continuously check that all the sensors are functioning normally.
  • the processing unit may deactivate it and / or no longer take into account the measured fields so as not to to distort the calculation of the distance and / or the reading of the coded information.
  • a five sensor system as before allows the driver assistance system, as well as the detection device, to continue to operate, even when one of the sensors is deactivated due to a malfunction.
  • a variant of the driver assistance system, as well as the detection device consists in introducing one or more magnetic sensors, aligned on a second support perpendicular to the main axis of the vehicle, but offset with respect to the previous sensors. The additional sensors may for example be aligned with the rear bumper of the vehicle.
  • the knowledge of the distance calculated previously associated with the knowledge of the second horizontal distance between the additional sensors and the magnetic strip, makes it possible to access the orientation of the axis of the vehicle relative to to the road.
  • This data can be very useful for anti-skid control, for example.
  • the position data (distance d) as well as the magnetization data of the magnetic tape (amplitude of the magnetic field c making it possible to encode the information) are then formatted and transmitted to a module. intended in particular for the • provision to the vehicle of exploitable information concerning the position and the coded data.
  • the magnetic marking deposited on or in the infrastructure therefore defines a position reference for the vehicle in the infrastructure, and serves on the other hand to support the information.
  • the materials used to constitute the magnetic marking are so-called hard magnetic materials.
  • the magnetization curve has a hysteresis cycle as shown in FIG. 6, and characterized by the value of the remanent magnetic field Br and that of the coercive magnetic excitation field Hc.
  • the magnetization of the hard magnetic materials is obtained by applying to them an external magnetic excitation field. When this magnetic excitation field is no longer applied, the magnetization of the material is then equal to the remanent field Br.
  • the value of this field Br must be sufficient to be detected by the sensors of the vehicle.
  • the value of the field Br can be changed by applying a different magnetic field, but greater than the value of the coercive field Hc.
  • the remanent magnetization Br must be greater than 1000 Gauss so that the magnetic field produced at one meter is properly detected by the current conventional sensors.
  • Magnetic materials may be packaged in the form of particles, and more particularly in the form of powders, beads or chips.
  • the particles have sizes ranging from a few nanometers to more than one or two millimeters.
  • the magnetic coercion field Hc can vary from about 1 to 20000 oersteds and preferably from 5 to 5000 oersteds. Particles with a coercion field of less than 5 oersteds can be too easily demagnetized, whereas particles with an Hc greater than 5000 oersteds require very specific and expensive equipment to be magnetized.
  • the hard magnetic materials are of the class of stable magnetic oxides, also known as magnetic ferrite.
  • BaFei 2 ⁇ ig barium hexaferrite and strontium hexaferrite Strontium and barium can be replaced by lead.
  • Other hard magnetic materials could be used as cubic ferrites, which may be in the form of elongated needles, such as Fe 3 O 4 magnetite or gamma Fe 2 ⁇ 3 gamma ferric oxide. These magnetic ferrites are produced in large quantities and stable when stored outdoors.
  • hard magnetic materials are chromium dioxide, as well as metal alloys such as Alnico alloys (aluminum-nickel-cobalt-iron alloy), iron-based alloys, carbon iron, cobalt iron, cobalt-chromium iron, cobalt molybdenum iron, copper nickel iron, aluminum manganese, platinum cobalt, ...
  • metal alloys such as Alnico alloys (aluminum-nickel-cobalt-iron alloy), iron-based alloys, carbon iron, cobalt iron, cobalt-chromium iron, cobalt molybdenum iron, copper nickel iron, aluminum manganese, platinum cobalt, ...
  • Such packaging allows easy integration into marking compositions of roads and pavements. These compositions, intended for road signs, may be heat-flowable masses, thus deposited in the form of melts. Cold-flowable masses are also known which are applied in the form of polymer solutions prepared, for example, from polymerizable monomers.
  • Road markings and road markings generally based on resins dissolved in organic solvents, or water-based polymer dispersions, to which may be added different additives to accelerate the generally slow drying of the base-based paints, are also known. of water. Beside the fluid compositions, it is also known to deposit a preformed strip, resulting from prior manufacture of the strip, and unwound on the road as it is applied.
  • the magnetic marking deposited on or in the infrastructure can therefore take different forms.
  • These different types of compositions generally contain fillers and pigments. The addition of pigment in the composition is optional if it is desired to limit the visibility of the magnetic marking on the infrastructure, when it is distinct from the signaling strips. We can also consider adding pigments to make it completely invisible to the human eye.
  • the hard magnetic materials integrated in such a composition can then be deposited on a infrastructure in the form of a continuous band or not by conventional devices such as projection devices, such as those shown in US6505995 or US4401265.
  • the magnetic marking of the infrastructure according to the invention then takes the form of a magnetic tape, continuous or not. In the case of a discontinuous magnetic strip, deposits may be made at regular intervals or not of the marking composition.
  • the strip can also be deposited in the infrastructure, by providing a shallow notch for this purpose, then to cover it with another material to fill the notch to hide the paint and ensure a more durable behavior in the time of the magnetic tape.
  • This magnetic tape thus deposited can serve as a support for the information by defining successive portions of bands, or elementary interval, with a variable and multidirectional magnetization attributed to each portion.
  • the portions or intervals can be touched (continuous strip) or not (discontinuous strip).
  • These intervals as in the diagram of Figure 1 (pins 31 and 32) may be regularly distributed in the direction of the length of the magnetic tape.
  • the elementary intervals have a length of between one and four times the average height between said magnetic strip and the on-board magnetic sensors, and preferably a length of between one and two times this average height.
  • the variations of the magnetic field from one interval to another, whether the tape is continuously deposited or not, may include a simple change of direction in the case of a monodirectional magnetic field, thus making it possible to represent a sequence of states logic "0" and "1" for a binary coding of the information.
  • the coding can be more complex if one takes into account the several components of the magnetic field. We can also play on its amplitude.
  • the recording of the information, or its modification is done by applying an external field superior to the coercive field so as to leave a remanent magnetization, or to change the already existing magnetization. This operation can be performed by passing a specialized mobile over the band.
  • the value of the coercive field Bc of the hard magnetic material used must be sufficient so that the parasitic magnetic fields (earth field, ...) do not modify the coded information.
  • the information coded on this band can be of varied nature: - reminders of the signaling of the infrastructure (speed limitation, forbidden direction, %), - topographic data of the infrastructure (slope, radius of curvature of turns, %), - temporary information (works, deviations,
  • the mobile capable of modifying information of less importance is a light vehicle, which can circulate on the infrastructure at the same speed as other mobiles.
  • Another advantage of a hierarchy of information coding lies in the fact that only a specialized and large vehicle, given the metal masses necessary to create fields above the coercion fields of magnetically very hard materials, can modify information of high importance.
  • the messages of strong importance can not be erased.
  • the system also finds its interest in self-financing possible from the commercial messages recorded for the users of the vehicles.
  • Another advantage of the magnetic marking according to the invention is that in case of local deterioration of the magnetic tape, the detection device will lose only a limited number of information bits.
  • the driver assistance system therefore continues to operate in such cases.

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Abstract

Système d'aide à la conduite pour fournir à un véhicule (20) circulant sur une infrastructure (10) des informations, et qui comprend un marquage magnétique (30, 40) formé sur ou dans l'infrastructure et adapté pour coder des informations destinées audit véhicule, ces informations étant modifiables, et un dispositif de détection comprenant une pluralité de capteurs magnétiques (45) embarqués sur le véhicule pour détecter un champ magnétique total comprenant le champ magnétique généré par le marquage magnétique et produire des signaux représentatifs du champ magnétique total, et une unité de traitement (50) adaptée pour traiter les signaux représentatifs, et déterminer d'une part une première distance (d) entre le véhicule et le marquage magnétique, et décoder d'autre part les informations codées sur le marquage magnétique.

Description

SYSTEME D'AIDE A LA CONDUITE POUR LA COOPERATION MOBILE INFRASTRUCTURE
L' invention concerne en général les systèmes de guidage et d'informations, également appelés systèmes d'aide à la conduite, d'un mobile circulant sur une infrastructure, et plus particulièrement, un système utilisant un champ magnétique. Dans le cadre de la sécurité routière par exemple, les sorties de routes sont la cause de nombreux accidents mortels. Il est donc important de pouvoir connaître en permanence la position du véhicule, et ceci indépendamment des conditions environnementales ou climatiques. Par ailleurs, la prévention des sorties de routes peut être encore accrue si des informations sur l'infrastructure (signalisation, rayon de courbure, dévers, ...) sont fournies au véhicule. De nombreux systèmes de guidage et de transmission d'informations existent déjà. Parmi ceux-ci, le choix d'un système de détection magnétique présente de nombreux avantages. En effet, les propriétés magnétiques des matériaux ne sont presque pas modifiées par les conditions climatiques extérieures telles que la pluie, le brouillard, la luminosité, ... Un système de communication mobile-infrastruture, basée sur le magnétisme, est également indépendant de l'environnement extérieur comme par exemple les tunnels, les vallées, ... On connaît déjà des systèmes d'informations par des procédés magnétiques faisant appel à un marquage magnétique sous forme d'aimants permanents. Dans ce cas, les aimants ne servent généralement que de référence de positionnement. Leur utilisation pour coder de l'information ne peut être que limitée. En effet, celle-ci est figée et ne peut être modifiée qu'en remplaçant un aimant d'une certaine polarité par un autre aimant de polarité différente. Le coût d'une modification de l'information codée par les éléments permanents est alors élevé. Le système de détection magnétique embarquée sur le véhicule doit détecter un champ magnétique dont l'atténuation est proportionnelle au cube de la distance entre l'aimant permanent et le capteur magnétique. Ceci conduit à de très faible valeur de champ magnétique dès que la distance entre l'émetteur et le récepteur augmente, et par conséquent, à de mauvaises performances du système de positionnement. L'utilisation d'un marquage magnétique sous forme d'une bande magnétique déposée sur ou dans infrastructure est une alternative intéressante. En effet, le champ magnétique peut être inversement proportionnel au carré de la distance entre la bande et le capteur embarqué, et non au cube dans le cas des aimants permanents ponctuels. On connaît du brevet US 6 289 269 Bl un système de guidage d'un véhicule sur une infrastructure comprenant un guide continu sous la forme d'une bande magnétique appliquée sur la surface de cette infrastructure. Un capteur magnétique double et vertical permet de mesurer en partie basse le champ magnétique de la bande ainsi que le champ magnétique environnant, et en partie haute, dans sa partie la plus éloignée de la bande magnétique, uniquement le champ magnétique environnant. La position du véhicule est alors déduite de la différence entre ces deux champs magnétiques mesurés. Cependant, une telle approche ne peut pas fournir une valeur précise du positionnement du véhicule sur l'infrastructure. En effet, le capteur double proposé ne tient pas compte de la variation du champ magnétique environnant, ni de l'influence des masses métalliques. Par ailleurs, la bande magnétique n'est utilisée que pour le guidage du véhicule. Le but de la présente invention est de proposer un système d'aide à la conduite innovant, comprenant notamment un marquage magnétique déposé sur ou dans une infrastructure et composée de particules magnétisables, qui soit bon marché et qui autorise une reprogrammation facile des données codées sur cette bande. Elle concerne également un dispositif de détection pour ce système d'aide à la conduite, ainsi que l'infrastructure sur ou dans laquelle le marquage magnétique est formé. A cet effet, la présente invention a pour objet un système d' aide à la conduite pour fournir à un véhicule circulant sur une infrastructure des informations, et qui comprend : - un marquage magnétique formé sur ou dans l'infrastructure et adapté pour coder des informations destinées au véhicule, les informations étant modifiables, - un dispositif de détection comprenant une pluralité de capteurs magnétiques embarqués sur le véhicule pour détecter un champ magnétique total comprenant le champ magnétique généré par le marquage magnétique et produire des signaux représentatifs du champ magnétique total, et une unité de traitement adaptée pour traiter les signaux représentatifs, et déterminer d'une part une première distance entre le véhicule et le marquage magnétique, et décoder d' autre part les informations codées sur le marquage magnétique. Ainsi, le champ magnétique émis par le marquage magnétique permet de calculer la position du véhicule et d'informer le conducteur à partir des informations codées, qui peuvent évoluer dans le temps, et donc être codées à nouveau. Dans un mode de réalisation supplémentaire, le marquage magnétique est formé par le dépôt d' une composition de marquage destinée à la signalisation routière à laquelle sont ajoutés un ou plusieurs matériaux magnétiques sous forme de particules, ces particules étant capables d'une magnétisation rémanente lorsqu'elles sont soumises à un champ magnétique supérieur aux champs d'excitation magnétique coercitifs des particules, et la magnétisation rémanente de ces particules est adaptée pour coder les informations destinées au véhicule. Le marquage magnétique utilise des techniques connues de signalisation routière. Une simple adjonction de particules magnétiques permet de coder l'information et de la reprogrammer en soumettant les particules à un champ magnétique supérieur à leurs champs d'excitation coercitifs . Dans un mode de réalisation avantageux, les matériaux magnétiques du marqueur magnétique sont d' au moins deux variétés différentes présentant chacune des champs d'excitation magnétique coercitifs distincts, afin de coder avec différents niveaux de sûreté les informations destinées au véhicule, les informations les plus importantes étant codées avec les matériaux magnétiques présentant les champs d'excitation magnétique coercitifs les plus élevés. Ainsi, plusieurs degrés d'informations sont possibles. En cas d'une erreur de programmation des informations de moindres importances, les informations de plus fortes importances ne sont pas effacées. Avantageusement, le marqueur magnétique est déposé de façon sensiblement continue sous la forme d'une bande magnétique, et l'information y est codée par intervalle élémentaire sensiblement régulier dans le sens de la longueur de la bande magnétique, chacun des intervalles élémentaires présentant un champ magnétique propre pluridirectionnel. Dans un autre mode de réalisation, le marqueur magnétique est déposé sous la forme d'une bande magnétique discontinue formée d' intervalles élémentaires sensiblement réguliers, et l'information est codée sur chaque intervalle élémentaire régulier, chacun des intervalles élémentaires présentant un champ magnétique propre pluridirectionnel. Ainsi, pour ces deux modes de réalisation, chaque intervalle correspond à une portion de la bande avec une aimantation variable, permettant le codage de plusieurs bits d'information. Par ailleurs, le champ magnétique pluridirectionnel comprend au moins une première composante dans une direction sensiblement perpendiculaire mais coplanaire à la direction de ladite bande. Cette première composante, en plus de coder de l'information, permet de définir une référence de position du mobile dans l'infrastructure. La présente invention concerne également un système d'aide à la conduite d'un véhicule sur une infrastructure routière, dans lequel la pluralité de capteurs magnétiques comprend au moins trois capteurs magnétiques, l'unité de traitement étant également adaptée pour éliminer le champ magnétique environnant du champ magnétique total à partir des signaux représentatifs des capteurs magnétiques. Ainsi le système d' aide à la conduite peut tenir compte des bruits environnants afin d'obtenir la position du véhicule dans l'infrastructure avec une précision accrue. Dans un mode de réalisation préféré, le système d' aide à la conduite peut comprendre au moins un quatrième capteur magnétique, l'unité de traitement étant également adaptée pour prendre en compte les biais dus aux variations du champ magnétique environnant, notamment à cause de la distribution des masses métalliques, à partir des signaux représentatifs des capteurs magnétiques. Dans un autre mode de réalisation, les capteurs magnétiques sont alignés sur un premier axe sensiblement perpendiculaire à l'axe du véhicule, et au moins un capteur magnétique supplémentaire est disponible et positionné sur un deuxième axe distinct du premier axe afin que l'unité de traitement détermine une deuxième distance entre le véhicule et la bande magnétique, l'unité de traitement déterminant à partir de la première et la deuxième distances l'orientation du véhicule par rapport à sa direction de déplacement sur l'infrastructure. L' invention concerne également un dispositif de détection pour le système d'aide à la conduite précédent, comprenant une pluralité de capteurs magnétiques destinés à être embarqués sur un véhicule pour détecter un champ magnétique total comprenant le champ magnétique généré par un marquage magnétique formé sur ou dans une infrastructure, et produire des signaux représentatifs du champ magnétique total, et une unité de traitement adaptée pour traiter les signaux représentatifs, et déterminer une première distance entre le véhicule et le marqueur magnétique, la pluralité de capteurs magnétiques comprenant au moins trois capteurs magnétiques, et l'unité de traitement étant également adaptée pour éliminer le champ magnétique environnant du champ magnétique total à partir desdits signaux représentatifs. Dans un autre mode de réalisation du dispositif de détection, la pluralité de capteurs magnétiques comprend un quatrième capteur magnétique, et l'unité de traitement est également adaptée pour prendre en compte les biais dus aux variations du champ magnétique environnant, notamment à cause de la distribution des masses métalliques, à partir des signaux représentatifs des capteurs magnétiques. Dans un mode supplémentaire de réalisation du dispositif de détection, l'unité de traitement est également adaptée pour décoder les informations codées sur le marquage magnétique. L' invention concerne également une infrastructure pour le système d'aide à la conduite précédent, et comprenant un marquage magnétique formé sur ou dans l'infrastructure, et adapté pour coder des informations destinées à un véhicule circulant sur cette infrastructure, le marquage magnétique étant formé par le dépôt d'une composition de marquage destinée à la signalisation routière à laquelle est ajoutée un ou plusieurs matériaux magnétiques sous forme de particules, les particules étant capables d'une magnétisation rémanente lorsqu'elles sont soumises à un champ magnétique supérieur aux champs d'excitation magnétique coercitifs de ces particules, et la magnétisation rémanente du marquage magnétique est adaptée pour coder les informations destinées audit véhicule. Dans un mode de réalisation avantageux de l'infrastructure, les matériaux magnétiques du marqueur magnétique sont d'au moins deux variétés différentes présentant chacune des champs d'excitation magnétique coercitifs distincts, afin de coder avec différents niveaux de sûreté les informations destinées au véhicule, les informations les plus importantes étant codées avec les matériaux magnétiques présentant les champs d'excitation magnétique coercitifs les plus élevés. L' invention concerne également un véhicule pouvant circuler sur une telle infrastructure, et équipé du dispositif de détection précédent, ce dispositif permettant de déterminer au moins une première distance entre le véhicule et le marquage magnétique, et décoder les informations codées sur le marquage magnétique. Enfin l'invention concerne un procédé d'aide à la conduite d'un véhicule circulant sur une infrastructure comprenant un marquage magnétique formé sur ou dans 1' infrastructure et adapté pour coder des informations destinées au véhicule, ce véhicule comportant un dispositif de détection qui comprend une pluralité de capteurs magnétiques embarqués sur le véhicule pour détecter un champ magnétique total comprenant le champ magnétique généré par le marquage magnétique et produire des signaux représentatifs de ce champ magnétique total, et une unité de traitement des signaux représentatifs, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) mesure, par la pluralité de capteurs magnétique, du champ magnétique total, b) détermination, par l'unité de traitement, des informations codées sur le marquage magnétique à partir des signaux représentatifs, c) détermination, par l'unité de traitement, d'une première distance entre le véhicule et le marqueur magnétique à partir des signaux représentatifs, d) transmission des informations codées et de la première distance à un module d' interface avec le conducteur du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 présente un schéma de principe du système d'aide à la conduite selon l'invention, - la figure 2 présente un schéma d' un mode de réalisation du système d' aide à la conduite et du dispositif de détection comprenant des capteurs magnétiques selon l'invention, - la figure 3a présente l'écart entre la fonction d'estimation double de la position du véhicule par rapport à sa position réelle par rapport à la bande magnétique, - la figure 3b présente l'écart entre la fonction d' estimation simple de la position du véhicule par rapport à sa position réelle par rapport à la bande magnétique, - la figure 4 présente un schéma de principe du système de calibrage selon l'invention, - la figure 5 présente deux séquences d'acquisition des données par les capteurs magnétiques du système d' aide à la conduite et du dispositif de détection selon l'invention, en mode normal et en mode calibrage, et - la figure 6 présente la courbe de magnétisation typique des ferrites magnétiques utilisées dans la réalisation de la bande magnétique selon l'invention. Un schéma de principe du marquage magnétique ainsi que du système d'aide à la conduite selon l'invention sont représentés à la figure 1. Un véhicule 20 circule sur une infrastructure représentée par la route 10 en pointillé à la figure 1. On entend par infrastructure routière l'ensemble des voies de circulation d'un réseau utilisé pour le déplacement de mobiles. Il peut bien entendu s'agir de routes, mais également d'un réseau à plus petite échelle comme les voies de circulations sur un site industriel, dans un bâtiment, ... Un marquage magnétique, représenté sous la forme d'une bande magnétique continue 30, est déposée au milieu de la route 10. Cette bande magnétique est formée d'une succession d'intervalles (31, 32) présentant des champs magnétiques propres de caractéristiques différentes. Le marquage magnétique peut également se présenter sous la forme d'une bande magnétique comprenant une succession d'intervalles discontinus, présentant chacun des champs magnétiques propres de caractéristiques différentes. Cette succession de champs magnétiques distincts, comme expliqué par la suite, permet de coder des informations d' importance variable le long du marquage magnétique. Une série de capteurs magnétiques embarqués 33 sont placés à l'avant du véhicule 20 afin de permettre la lecture des champs magnétiques de la bande magnétique 30, pour d'une part permettre de calculer la position du véhicule 20 par rapport à la bande magnétique 30 et donc à l'infrastructure 10 et d'autre part lire les informations codées sur la bande magnétique 30. Dans le schéma de la figure 1, le marquage magnétique est positionné au centre de la voie 10 sur laquelle le véhicule 20 circule. La position idéale du véhicule correspond alors à une distance horizontale nulle entre le l'axe principal du véhicule 20 et la bande magnétique 30. Cependant d'autres cas de figure sont envisageables, notamment en positionnant par exemple la bande au niveau de la ligne blanche latérale de la route, ou dans toute autre position excentrée par rapport à la position de la figure 1. Dans la suite de l'exposé, on supposera la bande magnétique en position centrale pour simplifier le propos. La figure 2 présente un schéma du mode de réalisation du dispositif de détection utilisé dans le système d'aide à la conduite selon l'invention. Le dispositif comprend une partie de détection comprenant un support 60 attaché au véhicule (non représenté sur le schéma) . Le support 60 est préférablement dans une direction perpendiculaire à l'axe principal du véhicule. L'axe principal du véhicule correspond également à sa direction de déplacement. Le support 60 comprend au moins trois capteurs magnétiques embarqués 45, et est placé par exemple sous le véhicule, afin que la hauteur h entre ce support 60 et le marquage magnétique, ici également représenté sous la forme d'une bande magnétique 40, soit de l'ordre de quelques dizaines de centimètres. Elle est préférablement de l'ordre de 20 à 30 centimètres afin de permettre la lecture d'un champ magnétique d'amplitude suffisante, cette amplitude variant en fonction du carré de la distance entre la bande magnétique et les capteurs. Les capteurs magnétiques 45 sont alignés sur le support 60, et sont reliés à une unité de traitement 50' également comprise dans le dispositif de détection. Cette unité de traitement 50 est adaptée pour analyser les signaux des capteurs magnétiques 45, et notamment déterminer la distance entre la bande magnétique 40 et le véhicule, ainsi que lire ou décoder les éventuelles informations codées sur la bande magnétique. Les capteurs 45 sont préférablement alignés sur une même droite perpendiculaire à l'axe principal de la voiture. Les capteurs magnétiques peuvent être logés par exemple dans un pare-choc de véhicule situé à une hauteur d'environ 25 cm de la route donc également de la bande magnétique. Ils captent un champ magnétique total. Ils doivent être en mesure de mesurer des champs magnétiques très faibles à grande vitesse (vitesse du véhicule), d'où la nécessité de choisir des capteurs sensibles présentant un faible bruit et avec un temps de réponse rapide. Ils doivent pouvoir fonctionner avec une tension d'alimentation réalisable avec les tensions disponibles dans le véhicule, et présenter un niveau de consommation faible. Des capteurs magnétiques connus, comme les capteurs à effet hall, ou les capteurs magnétorésistif, présentent de telles caractéristiques. Des capteurs du type boucle de courant sont également utilisables. La table 1 ci-après donne des exemples de caractéristiques de différents types de capteurs connus.
Figure imgf000015_0001
Table 1 : caractéristiques courantes pour différents types de capteurs magnétiques
Les capteurs peuvent également être directionnels, c'est-à-dire capable de détecter la direction des champs magnétiques lorsque ceux-ci ont des composantes non nulles dans des directions autres que la direction parallèle ou perpendiculaire à la bande magnétique. La distance déterminée par l'unité de traitement 50 ainsi que les informations décodées, sont transmises ensuite à un module 55 remplissant plusieurs fonctions, comme par exemple la fusion des données, l'utilisation de l'information décodée, la transmission de la position du véhicule au conducteur, la transmission au conducteur des information de différents niveaux lus sur la bande magnétique, .... Des messages d'avertissement peuvent être prévus afin d'attirer l'attention du conducteur sur un éloignement trop important de l'axe du véhicule par rapport à la bande magnétique, ou sur des informations importantes codées sur la bande magnétique (virage serré à proximité, ralentissement à prévoir, ...) comme présenté dans la suite de l'exposé. On peut par exemple envisager de visualiser à l'attention du conducteur la position de son véhicule par rapport à la bande, au centre de ka voie sur laquelle il circule, ou tout autre moyen approprié de visualisation, afin qu' il puisse appréhender la distance entre le véhicule et la voie et ainsi prendre des mesures correctives si nécessaires. Le nombre de capteurs est un facteur déterminant pour la précision de la détermination de la distance entre le véhicule et l'infrastructure, ainsi que le décodage de l'information enregistrée sur la bande magnétique. Comme il a été précisé à propos des dispositifs de guidage connu, le choix de deux capteurs n'est pas suffisant compte tenu des bruits environnants et de l'influence des masses métalliques en présence. En effet, les signaux des capteurs magnétiques correspondent à la mesure d'un champ magnétique total qui englobent notamment les champs magnétiques dus à la bande magnétique, aux champs magnétiques environnants (champ magnétique terrestre, ...) . Elles sont également influencées par les différentes masses métalliques en présence. Un système d'aide à la conduite selon l'invention, ainsi que le dispositif de détection, présentent au moins trois capteurs magnétiques, ce qui permet de tenir compte du champ magnétique environnant lors du traitement des signaux des capteurs. Le nombre de capteurs magnétiques est en fait choisi en fonction de la précision souhaitée sur la mesure de la distance entre le véhicule et la bande magnétique. L'utilisation d'un quatrième capteur magnétique permet de plus de tenir compte d'une variation du champ magnétique environnant due par exemple à l'influence des différentes masses métalliques en présence sur les valeurs des signaux des capteurs magnétiques. l'
Afin d'estimer la position du véhicule par rapport à la bande magnétique placée sur l'infrastructure, l'unité de traitement compare la réponse de chacun des capteurs à une réponse étalon, celle-ci étant proche de la réponse théorique que fournirait ces capteurs en présence d'un champ magnétique total dû notamment à une bande d' aimantation donnée en une position donnée et à la présence d'un champ environnant. Les paramètres de la réponse étalon des capteurs qui s'ajustent le mieux aux mesures sont considérés comme le résultat du traitement. Pour illustrer l'estimation de la distance, on suppose que le marquage magnétique formé sur ou dans l'infrastructure se présente sous la forme d'une bande magnétique continue, générant un champ magnétique monodirectionnel, coplanaire et perpendiculaire à la direction de la bande. Par ailleurs, les capteurs sont supposés alignés sur un support perpendiculaire à l'axe principal du véhicule. Le champ magnétique est alors de la forme :
f(xi, d) = a + b (xi - d) + ° ( 2 (Xi ~ d)2 " f} (1) h2 + (xi - d)2 avec a : constante pour tenir compte du champ magnétique environnent, notamment du champ magnétique terrestre, b : biais dû aux variations du champ magnétique environnant à cause, par exemple, des masses métalliques en présence, c : amplitude du champ magnétique monodirectionnel de la bande. Cette amplitude permet de coder les informations destinées au véhicule. Sa détermination permet donc de connaître information codée dans la bande grâce à sa variation d'un intervalle élémentaire au suivant (comme représentés à la figure 1, aux repères 31 et 32), xi : positions des différents capteurs le long du support, h : la hauteur verticale entre la bande magnétique et les capteurs, et d : distance mesurée horizontalement entre le centre de l'ensemble des capteurs magnétiques et la bande magnétique. C'est la connaissance de cette distance qui permet de connaître le positionnement continu du véhicule. On considère dans la méthode décrite ci-dessous que le nombre de capteurs magnétiques est de 5, qu'ils sont équidistants, et la distance d correspond à la distance horizontale entre le capteur central (troisième capteur) et la bande magnétique. A partir des valeurs f(xi,d), que l'on notera fxi dans la suite de l'exposé, on peut introduire des fonctions supplémentaires gxi et hxi, afin d'éliminer les différentes constantes et inconnues a et b dues au champ magnétique environnant et à ses variations de l'équation (D : gxi = fxi+1 - fxi, à partir des valeurs fxi avec i € [1, 4], pour éliminer a hxi = gxi+1 - gxi, à partir des valeurs gxi avec i e [1, 3], pour éliminer b Ces valeurs fxi, gxi, et hxi sont fonctions de la distance d à estimer et de l'amplitude c du champ codant l'information de la bande, et constitue les valeurs de la réponse étalon mentionnée ci-dessus. La forme (1) du champ magnétique ainsi que les valeurs gxi et hxi, montrent effectivement l'intérêt d'un système présentant au moins trois capteurs si on veut éliminer le champ magnétique environnant (paramètre a), et l'intérêt d'un quatrième capteur si on veut tenir compte des masses métalliques en présence (paramètre b) . Il est en effet nécessaire d'avoir au moins autant de mesures indépendantes que de paramètres différents . A partir des mesures Mfxi du champ magnétique mesuré par le capteur magnétique à la position xi, on peut également introduire les valeurs Mgxi et Mhxi calculées suivant les mêmes relations que les valeurs gxi, hxi, et kxl. Ainsi : Mgxi = Mfxi+1 - Mfxi, à partir des mesures Mfxi, Mhxi = Mhxi+1 - Mhxi, à partir des valeurs Mgxi. Une application du critère des moindres carrés sur les différentes valeurs précédentes permet d'estimer au mieux la position de la bande. Soit Jf la fonction des moindres carrés pour les valeurs fxi :
Jf = ∑^(fxi - Mfxi)2 (2) Cette fonction Jf dépend notamment de d et de c. Son minimum permet d'obtenir l'estimation de d et de c à partir des valeurs mesurées par les 5 capteurs magnétiques. Le critère des moindres carrés peut également s'appliquer aux valeurs gxi et hxi pour éliminer les paramètres inutiles pour l'estimation de d et de c, c'est- à-dire a et b. Pour une fonction d'estimation dite double, le critère des moindres carrés est appliqué aux valeurs hxi de la réponse étalon, on obtient alors :
Jh =
Figure imgf000019_0001
- Mhxi)2 (3) en introduisant hxi = c.h'xi, i e [1, 3], avec h'xi fonction uniquement de d, l'équation (3) devient :
Jh = ∑^(c.h'xi - Mhxi)2 (3' ) c étant une constante dans l'équation (3'), 5Jh = 0 conduit à la nouvelle relation : de
Figure imgf000020_0001
Cette estimation de c fournit l'information stockée dans la bande magnétique et permet à Jh d' être alors uniquement fonction de d, et son minimum permet pour chaque mesure Mfxi issue des 5 capteurs- d'estimer la distance d. La figure 3a présente la comparaison entre la distance d issue de la fonction d'estimation double Jh et la distance réelle. Pour une fonction d'estimation dite simple, le critère des moindres carrés est appliqué aux valeurs gxi de la réponse étalon et on suppose que b=0, c'est-à-dire que le champ magnétique environnent ne varie pas spatialement. On obtient alors :
Figure imgf000020_0002
c étant une constante dans l'équation (4), δJh = 0 conduit à la nouvelle relation : de _ gxl.Mgxl + gx2.Mgx2 + gx3.Mgx3 + gx4.Mgx4 gxl2 + gx22 + gx32 + gx42 Cette estimation de c fournit l'information stockée dans la bande magnétique et permet à Jg d'être alors uniquement fonction de d, et son minimum permet pour chaque mesure Mfxi issue des 5 capteurs d'estimer la distance d. La figure 3b présente la comparaison entre la distance d issue de la fonction d'estimation simple Jg et la distance réelle. Les résultats d'essais montrent que l'estimation de la distance d est meilleure pour la fonction d'estimation double, avec une erreur de ± 0.2 cm sur la plage de mesure [-60cm, 60cm] entre la bande magnétique et le capteur central lorsque les 5 capteurs sont positionnés latéralement tous les 25 cm et à 25 cm du sol et lorsque le bruit de mesure de chaque capteur est de l'ordre de 20% de la dynamique de mesure. La plage d'erreur devient ± 5.0 cm pour la fonction d'estimation simple compte tenu du fait que les variations du champ magnétique environnant ont été négligées. Si on utilise la fonction d'estimation double, le système d'aide à la conduite, ainsi que le dispositif de détection, peuvent ne comporter que quatre capteurs seulement. Cependant, il peut s'avérer utile de disposer d'un capteur supplémentaire en cas de défaillance de l'un d'entre eux. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le système d'aide à la conduite, ainsi que le dispositif de détection, peuvent également comprendre un système de calibrage comme présenté à la figure 4, qui permet à la fois de vérifier l'état de fonctionnement des capteurs magnétiques et d' éliminer les disparités dans les réponses des capteurs pour un champ magnétique donné à partir des signaux mesurés par les capteurs. En effet, l'estimation de la position du véhicule présentée ci-dessus ne tient pas compte des différences dans la réponse des capteurs. La figure 4 présente les cinq capteurs magnétiques, numérotés 61 à 65 et alignés sur un axe correspondant à la direction perpendiculaire à l'axe principale du véhicule. Deux électroaimants 71 et 72 comprenant des bobines à induction sont placés respectivement entre les deuxième et troisième capteurs d'une part, et entre les troisième et quatrième capteurs d'autre part. L'intérêt des électroaimants réside dans le fait qu' ils peuvent produire des champs magnétiques à la demande, donc de valeurs déterminées. Leurs mesures par les différents capteurs permettent l'élimination par l'unité de traitement des différences dans la réponse des capteurs . Lorsque les capteurs sont écartés les uns des autres d'une distance de l'ordre de la hauteur h des capteurs à la bande magnétique et lorsque seul le champ magnétique terrestre est sujet à perturber la mesure, un autre type d'algorithme d'estimation de la distance d est possible en utilisant les particularités du champ magnétique produit par la bande, notamment la position des zéros qui se trouvent à une distance voisine de la hauteur h de part et d'autre de l'amplitude maximale du champ magnétique et la lente variation du champ au delà de la distance où se trouvent les zéros. Dans un premier temps le niveau de base NB est déterminé par la médiane des mesures puisqu'il y a plus de capteurs loin de la bande magnétique que de capteurs près de cette dernière. Dans un deuxième temps le capteur CN ayant le niveau N le plus éloigné de la médiane NB, c'est-à-dire |N-NB| maximal, est détecté et correspond au capteur le plus près de la bande magnétique. Dans un troisième temps le capteur CA adjacent au capteur CN ayant le niveau NA le plus près de N, c'est-à- dire |NA-N | le plus petit, est déterminé. Enfin, la distance d de la bande est estimée à partir de la position xCN du capteur CN et de la position xCA du capteur CA par : d = (xCN* (NA-NB) +xCA* (N-NB) ) /(N+NA-2*NB) Quant à l'information c codée dans la bande magnétique elle est fournit par : c = (N+NA-2*NB) Cet algorithme simplifié permet de diminuer sensiblement le nombre de calcul nécessaire pour déterminer la distance d avec une bonne précision dès lors que le bruit de mesure est suffisamment faible. Des essais sur piste équipée d'une bande magnétique sur une longueur d'environ 300m ont été effectués à l'aide d'un véhicule équipé de cinq capteurs à 15 cm du sol. L'utilisation de l'algorithme simplifié a permis de calculer la distance d avec une précision de l'ordre de plus ou moins lmm sur une plage de distance comprise entre plus ou moins 250 mm, notamment lors de zigzag (oscillation du véhicule de part et d'autre de la bande) sur la bande magnétique. Dans l'exemple de la figure 4 comprenant 5 capteurs magnétiques, seulement deux électroaimants sont suffisant en utilisant les symétries du dispositif de détection, car le premier électroaimant 71 a une influence équivalente d'une part sur les capteurs 62 et 63 et d'autre part sur les capteurs 61 et 64, alors que le second électroaimant l'l'
72 a une influence équivalente d'une part sur les capteurs 63 et 64 et d'autre part sur les capteurs 62 et 65, comme représenté à la figure 4 par les flèches entre les capteurs et les électroaimants. En prenant par exemple le capteur 63 comme référence, l'activation dans un premier temps de électroaimant 71 permet de corriger le capteur 62 et de connaître la réponse du capteur 61 par rapport au capteur 64. Dans un deuxième temps l'activation de électroaimant 72 permet de corriger le capteur 64 et donc également le capteur 61, à l'aide de la relation déterminé lors du premier temps entre ces deux capteurs, ainsi que de corriger le capteur 65 avec le capteur 62 corrigé lors du premier temps. Un capteur défectueux est détecté si son signal ne varie pas, ou pas assez, par l'activation de l'un ou des deux électroaimants. La figure 5 présente une séquence d'acquisition des données par les capteurs magnétiques présentés à la figure 4. Les acquisitions de données sont synchrones, c'est-à- dire que les cinq capteurs mesurent en même temps les champs magnétiques. La séquence est d'une durée totale TO, et se décompose en 5 temps. Les quatre premiers temps sont de durée Tl, Tl étant choisi de manière à ce que 4Tl < TO, afin de ménager un cinquième temps de traitement et de transfert des données par l'unité de traitement. Pour un fonctionnement en mode normal, les quatre premiers temps sont identiques, les deux électroaimants ne produisant aucun champ magnétique. Au cours des ces quatre phases, les capteurs enregistrent le champ magnétique issu de l'environnement et de la bande magnétique déposée sur ou dans l'infrastructure. Le grand nombre d'acquisition de données lors de chacune des phases permet d'améliorer le rapport signal/bruit en permettant le calcul de valeur moyenne des champs magnétiques sur les intervalles de mesures. Pour un fonctionnement en mode calibrage, pendant la première phase les deux électroaimants ne produisent aucun champ magnétique, pendant la deuxième phase l'un des électroaimants produit un champ magnétique, pendant la troisième phase les deux électroaimants ne produisent aucun champ magnétique, et pendant la quatrième phase l'autre des électroaimants produit un champ magnétique. Au cours de ces quatre phases, les capteurs enregistrent le champ issu d'une part des électroaimants, et d'autre part de l'environnement et de la bande magnétique déposée sur ou dans l'infrastructure. La variation du signal des capteurs entre la première et la deuxième phase permet de déterminer la réponse de chacun des capteurs au premier électroaimant activé et la variation du signal des capteurs entre la troisième et la quatrième phase permet de déterminer la réponse de chacun des capteurs au second électroaimant activé. Le calibrage des capteurs peut être effectué par la différence des valeurs mesurées d'un capteur à l'autre. Le grand nombre d'acquisition de données lors de chacune des phases permet d'améliorer le rapport signal/bruit en permettant le calcul de valeur moyenne des champs magnétiques sur les intervalles de mesures. Par ailleurs, les mesures de la première et de la troisième phase peuvent être directement utilisées pour estimer la distance et l'information contenue dans la bande magnétique comme pour le fonctionnement en mode normal. Lorsque le biais dû aux masses métalliques et le bruit propre des capteurs magnétiques sont pris simultanément en compte, la fonction d'estimation double, pour le champ magnétique monodirectionnel perpendiculaire de l'exemple précédent, permet d'estimer la distance avec une précision de 0.2cm sur la plage [-50cm, 50cm], et de 0.4cm sur la plage [-60cm, 60cm] les capteur étant disposé à 25cm du sol et espacé chacun de 25cm. Le système de calibrage permet également de vérifier en continue que tous les capteurs fonctionnent normalement. Le cas échéant, en cas de dysfonctionnement d'un des capteurs (selon des critères programmés dans l'unité de traitement par exemple), l'unité de traitement peut le désactiver et/ou ne plus tenir compte des champs mesurés afin de ne pas fausser le calcul de la distance et/ou la lecture des informations codées. Un système à cinq capteurs comme précédemment permet au système d' aide à la conduite, ainsi qu'au dispositif de détection, de continuer à fonctionner, même lorsque un des capteurs est désactivé suite à un dysfonctionnement. Une variante du système d'aide à la conduite, ainsi que du dispositif de détection, consiste à introduire un ou plusieurs capteurs magnétiques, alignés sur un deuxième support perpendiculaire à l'axe principal du véhicule, mais décalé par rapport aux capteurs précédents. Les capteurs additionnels peuvent être par exemple alignés sur le pare choc arrière du véhicule. Ainsi la connaissance de la distance calculée précédemment, associée à la connaissance de la seconde distance horizontale entre les capteurs additionnels et la bande magnétique, permet d'accéder à l'orientation de l'axe du véhicule par rapport à la route. Cette donnée peut s'avérer très utile pour un contrôle anti-dérapage, par exemple. Comme présenté à la figure 2, les données de position (distance d) , ainsi que les données d'aimantation de la bande magnétique (amplitude du champ magnétique c permettant de coder l'information) sont ensuite mise en forme et transmise à un module destiné notamment à la • fourniture au véhicule des informations exploitables concernant la position et les données codées. Le marquage magnétique déposé sur ou dans l'infrastructure définit donc une référence de position pour le véhicule dans l'infrastructure, et sert d'autre part de support aux informations. Les matériaux utilisés pour constituer le marquage magnétique sont des matériaux magnétiques dits durs. Pour de tels matériaux, leur courbe d'aimantation présente un cycle d'hystérésis comme représenté à la figure 6, et caractérisé par la valeur du champ magnétique rémanent Br et celle du champ d'excitation magnétique coercitif Hc. L'aimantation des matériaux magnétiques durs est obtenue en leur appliquant un champ d'excitation magnétique extérieur. Lorsque ce champ d'excitation magnétique n'est plus appliqué, l'aimantation du matériau est alors égale au champ rémanent Br. La valeur de ce champ Br doit être suffisante pour pouvoir être détectée par les capteurs du véhicule. De plus la valeur du champ Br peut être changée en appliquant un champ magnétique différent, mais supérieur à la valeur du champ coercitif Hc. L'aimantation rémanente Br doit être supérieur à 1000 Gauss pour que le champ magnétique produit à un mètre soit convenablement détecté par les capteurs conventionnels actuels. l'
Les matériaux magnétiques . durs peuvent être conditionnés sous forme de particules, et plus particulièrement sous forme de poudres, de billes ou encore de copeaux. Les particules présentent des tailles pouvant varier de quelques nanomètres à plus d'un ou deux millimètres. Le champ magnétique de coercition Hc peut varier d' environ 1 à 20000 oersteds et de préférence de 5 à 5000 oersteds. Les particules avec un champ de coercition inférieur à 5 oersteds peuvent être trop facilement démagnétisées, alors que les particules présentant un Hc supérieur à 5000 oersteds nécessitent des équipements très spécifiques et coûteux pour être magnétisés. De façon préférentielle, les matériaux magnétiques durs sont de la classe des oxydes magnétiques stables, également connus sous le nom de ferrite magnétique. Les plus communément utilisés sont hexaferrite de baryum BaFei2θig et l' hexaferrite de strontium
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Le strontium et le baryum peuvent être remplacé par du plomb. D' autres matériaux magnétiques durs pourraient être utilisés comme les ferrites cubiques, qui peuvent se présenter sous la forme d'aiguilles allongées, comme la magnétite Fe3OO4 ou le gamma oxyde ferrique gamma-Fe2θ3. Ces ferrites magnétiques sont produits en grande quantité et stables lorsque stockées en extérieur. D' autres matériaux magnétiques durs possibles sont le dioxyde de chrome, ainsi que des alliages métalliques comme les alliages Alnico (alliage aluminum-nickel-cobalt- fer) , les alliages à base de fer, fer carbone, fer cobalt, fer cobalt chrome, fer cobalt molybdène, cuivre nickel fer, manganèse aluminium, cobalt platine, ... Sous la forme de particule, le champ magnétique rémanent des matériaux magnétiques durs n'a pas de direction privilégiée. Un tel conditionnement permet une intégration facile dans des compositions de marquage des routes et chaussées. Ces compositions, destinées à la signalisation routière, peuvent être des masses coulables à chaud, donc déposées sous forme de masses fondues. On connaît également les masses coulables à froid qui sont appliquées sous forme de solutions de polymères préparées, par exemple, à partir de monomères polymérisables. On connaît aussi les peintures de marquages de routes et chaussées, généralement à base de résines dissoutes dans des solvants organiques, ou des dispersions de polymères à base d'eau, auxquels on adjoint éventuellement différents additifs pour accélérer le séchage généralement lent des peintures à base d'eau. A côté des compositions fluides, on connaît également le dépôt d'une bande préformée, résultant d'une fabrication préalable de la bande, et déroulée sur la route au fur et à mesure de son application. Le marquage magnétique déposé sur ou dans l'infrastructure peut donc prendre différentes formes. Ces différents types de compositions contiennent généralement des charges et des pigments. L'addition de pigment dans la composition est optionnelle si on souhaite limiter la visibilité du marquage magnétique sur l'infrastructure, lorsqu'il est distinct des bandes de signalisation. On peut également envisager d'ajouter des pigments afin de la rendre totalement invisible à l'œil humain. Les matériaux magnétiques durs intégrés dans une telle composition peuvent être alors déposés sur une infrastructure sous la forme d'une bande continue ou non par des dispositifs classiques comme par exemple des dispositifs à projection, comme ceux présentés dans les brevets US6505995 ou US4401265. Le marquage magnétique de l'infrastructure selon l'invention prend alors la forme d'une bande magnétique, continue ou non. Dans le cas d'une bande magnétique discontinue, on peut réaliser des dépôts à intervalle régulier ou non de la composition de marquage. La bande peut également être déposée dans l'infrastructure, en prévoyant une encoche peu profonde à cet effet, afin ensuite de la recouvrir par un autre matériau pour combler l'encoche pour masquer la peinture et assurer une tenue plus durable dans le temps de la bande magnétique. Cette bande magnétique ainsi déposée peut servir de support à l'information en définissant des portions successives de bandes, ou intervalle élémentaire, avec une magnétisation variable et pluridirectionnelle attribuée à chaque portion. Les portions ou intervalles peuvent se toucher (bande déposée en continu) ou non (bande discontinue) . Ces intervalles, comme dans le schéma de la figure 1 (repères 31 et 32) peuvent être répartis régulièrement dans le sens de la longueur de la bande magnétique. Dans un mode de réalisation particulier, les intervalles élémentaires ont une longueur comprise entre une fois et quatre fois la hauteur moyenne entre ladite bande magnétique et les capteurs magnétiques embarqués, et préférablement une longueur comprise entre une et deux fois cette hauteur moyenne. Les variations du champ magnétique d'un intervalle à l'autre, que la bande soit déposée en continue ou non, peuvent inclure un simple changement de direction dans le cas d'un champ magnétique monodirectionnel, permettant ainsi de représenter une suite d'état logique « 0 » et « 1 » pour un codage binaire de l'information. Le codage peut être plus complexe si l'on tient compte des plusieurs composantes du champ magnétique. On peut également jouer sur son amplitude. L'enregistrement de l'information, ou sa modification se fait en appliquant un champ extérieur supérieur au champ coercitif de façon à laisser une aimantation rémanente, ou à changer l'aimantation déjà existante. Cette opération peut être réalisée par le passage d'un mobile spécialisé au dessus de la bande. La valeur du champ coercitif Bc du matériau magnétique dur utilisé doit être suffisante pour que les champs magnétiques parasite (champ terrestre, ...) ne modifient pas l'information codée. Les informations codées sur cette bande peuvent être de nature variée : - des rappels de la signalisation de l'infrastructure (limitation de vitesse, sens interdit, ...) , - des données topographiques de l'infrastructure (pente, rayon de courbure des virages, ...) , - des informations temporaires (travaux, déviations,
- des informations commerciales (manifestations culturelles temporaires, prochaines aires de repos, prix des carburants, sites touristiques à proximité, ...) On se rend bien compte que ces informations sont amenées à évoluer au cours du temps. Cependant la périodicité de renouvellement n'est pas nécessairement la même. De plus les informations n'ont pas la même importance, certaines étant à caractère purement commercial ou culturel, alors que d'autres sont liées à la sécurité du véhicule. Les informations doivent pouvoir être hiérarchisées. C'est pourquoi il est intéressant d'introduire plusieurs matériaux magnétiques durs, au moins deux, dans la même peinture afin de pouvoir coder différentes informations avec différents niveaux de sûreté. Ainsi les informations les plus importantes (signalisation, données topographiques, ...) sont codés avec les matériaux magnétiquement les plus durs (Hc le plus élevé > 200 oersteds) , et les informations de moindres importances (événements culturels, prix des carburants, ...) sont codés avec les matériaux les moins magnétiquement durs (Hc le plus faible > 1 oersteds) . Le mobile capable de modifier les informations de moindres importances est un véhicule léger, qui peut circuler sur l'infrastructure à la même vitesse que les autres mobiles. Un autre intérêt d'une hiérarchie du codage de l'information réside dans le fait que seul un véhicule spécialisé et de grande dimension, compte tenus des masses métalliques nécessaires pour créer des champs supérieurs aux champs de coercition des matériaux magnétiquement très durs, peut modifier les informations de forte importance. Ainsi, dans le cas d'une erreur de programmation des messages de moindre importance, les messages de forte importance ne peuvent être effacés. Par ailleurs, le système trouve aussi son intérêt dans un auto financement possible à partir des messages commerciaux enregistrés à destination des utilisateurs des véhicules. Un autre avantage du marquage magnétique selon l'invention est que en cas de détérioration locale de la bande magnétique, le dispositif de détection ne perdra qu'un nombre limité de bits d'information. Le système d' aide à la conduite continue donc à fonctionner dans de tels cas de figures. On peut même envisager de prévoir une certaine redondance de l'information, notamment des informations importantes, par exemple par des champs magnétiques pluridirectionnels pour chaque intervalle, de manière à répéter ces informations importantes à plusieurs reprises.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'aide à la conduite pour fournir à un véhicule (20) circulant sur une infrastructure (10) des informations, et qui comprend : - un marquage magnétique (30, 40) formé sur ou dans ladite infrastructure et adapté pour coder des informations destinées audit véhicule, lesdites informations étant modifiables, - un dispositif de détection comprenant une pluralité de capteurs magnétiques (45) embarqués sur ledit véhicule pour détecter un champ magnétique total comprenant le champ magnétique généré par ledit marquage magnétique et produire des signaux représentatifs dudit champ magnétique total, et une unité de traitement (50) adaptée pour traiter lesdits signaux représentatifs, et déterminer d'une part une première distance (d) entre ledit véhicule et ledit marquage magnétique, et décoder d'autre part les informations codées sur ledit marquage magnétique.
2. Système d'aide à la conduite selon la revendication 1, dans lequel le marquage magnétique est formé par le dépôt d'une composition de marquage destinée à la signalisation routière à laquelle sont ajoutés un ou plusieurs matériaux magnétiques sous forme de particules, lesdites particules étant capables d'une magnétisation rémanente lorsqu' elles sont soumises à un champ magnétique supérieur aux champs d'excitation magnétique coercitifs (Hc) desdites particules, et la magnétisation rémanente desdites particules est adaptée pour coder les informations destinées audit véhicule.
3. Système d'aide à la conduite selon la revendication précédente, dans laquelle les matériaux magnétiques du marqueur magnétique sont d'au moins deux variétés différentes présentant chacune des champs d'excitation magnétique coercitifs distincts, afin de coder avec différents niveaux de sûreté les informations destinées au véhicule, les informations les plus importantes étant codées avec les matériaux magnétiques présentant les champs d'excitation magnétique coercitifs les plus élevés.
4. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le marqueur magnétique est déposé de façon sensiblement continue sous la forme d'une bande magnétique, et dans lequel l'information est codée par intervalle élémentaire sensiblement régulier (31, 32) dans le sens de la longueur de ladite bande magnétique, chacun desdits intervalles élémentaires présentant un champ magnétique propre pluridirectionnel.
5. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le marqueur magnétique est déposé sous la forme d'une bande magnétique discontinue formée d' intervalles élémentaires sensiblement réguliers, et dans lequel l'information est codée sur chaque intervalle élémentaire régulier, chacun desdits intervalles élémentaires présentant un champ magnétique propre pluridirectionnel.
6. Système d'aide à la conduite selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle l'intervalle élémentaire a une longueur comprise entre une fois et deux fois la hauteur moyenne entre la bande magnétique et les capteurs magnétiques embarqués.
7. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 4 à 6, dans laquelle le champ magnétique pluridirectionnel comprend au moins une première composante dans une direction sensiblement perpendiculaire mais coplanaire à la direction de la bande magnétique.
8. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 2 à 7, dans laquelle les particules de matériaux magnétiques sont associées à une résine.
9. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 2 à 8, dans laquelle les matériaux magnétiques sont des ferrites magnétiques.
10. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 2 à 9, dans laquelle les particules de matériaux magnétiques ont la forme de poudres, de billes ou de copeaux, de diamètre variant entre 10 nm et 2 mm.
11. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 2 à 10, dans laquelle la composition destinée à la signalisation routière est une peinture, préférablement à base d'eau.
12. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la pluralité de capteurs magnétiques comprend au moins trois capteurs magnétiques, l'unité de traitement étant également adaptée pour éliminer le champ magnétique environnant du champ magnétique total à partir des signaux représentatifs desdits capteurs magnétiques.
13. Système d'aide à la conduite selon la revendication précédente, comprenant au moins un quatrième capteur magnétique, et dans lequel l'unité de traitement est également adaptée pour prendre en compte les biais dus aux variations du champ magnétique environnant, notamment à cause de la distribution des masses métalliques, à partir des signaux représentatifs desdits capteurs magnétiques.
14. Système d'aide à la conduite selon la revendication précédente dans lequel les capteurs magnétiques sont alignés sur un premier axe (60) sensiblement perpendiculaire à l'axe du véhicule.
15. Système d'aide à la conduite selon la revendication précédente comprenant au moins un capteur magnétique supplémentaire positionné sur un deuxième axe distinct du premier axe afin que l'unité de traitement détermine une deuxième distance entre le véhicule et la bande magnétique, l'unité de traitement déterminant à partir de la première et la deuxième distances l'orientation du véhicule par rapport à sa direction de déplacement sur l'infrastructure.
16. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 12 à 15, comprenant également des dispositifs de calibrage (71, 72) des capteurs magnétiques capables de produire des champs magnétiques supplémentaires de valeurs déterminées, l'unité de traitement étant également adaptée pour vérifier l'état de fonctionnement et éliminer les disparités dans les réponses desdits capteurs magnétiques à partir des signaux représentatifs desdits capteurs magnétiques.
17. Système d'aide à la conduite selon la revendication précédente, dans lequel les systèmes de calibrage comprennent des électroaimants.
18. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 12 à 17, dans lequel les capteurs magnétiques sont des capteurs magnétorésistifs, à effet Hall, ou du type boucle de courant.
19. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 12 à 18, dans lequel au moins l'une des première et deuxième distances, ainsi que les informations codées sur la bande magnétique, sont déterminées par l'unité de traitement à partir d'une fonction d'estimation comprenant la comparaison par un critère des moindres carrés des valeurs lues par chacun des capteurs magnétiques (Mfxi, Mgxi, Mhxi) aux valeurs d'une réponse étalon desdits capteurs (fxi, gxi, hxi) fonction du champ magnétique total, en chacune des positions desdits capteurs magnétiques (xi), les valeurs estimées des distances et des informations étant les valeurs qui s'ajustent le mieux auxdites valeurs lues.
20. Système d'aide à la conduite selon l'une des revendications 12 à 18, dans lequel au moins l'une des première et deuxième distances (d) , ainsi que les informations codées (c) sur la bande magnétique sont calculées à partir des valeurs lues par chacun des capteurs magnétiques (Mfxi) et des valeurs : - NB = valeur médiane desdites valeurs lues, - N = valeur lue correspondant à la valeur la plus éloignée de ladite valeur médiane, et lue sur le capteur CN de position xCN, - NA = valeur lue correspondant à la valeur la plus proche de ladite médiane, et lue sur le capteur CA de position xCA, Selon la formule : d = (xCN* (NA-NB) +xCA* (N-NB) ) /(N+NA-2*NB) , c = (N+NA-2*NB) .
21. Dispositif de détection pour un système d'aide à la conduite selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pluralité de capteurs magnétiques (45) destinés à être embarqués sur un véhicule (20) pour détecter un champ magnétique total comprenant le champ magnétique généré par un marquage magnétique (30, 40) formé sur ou dans une infrastructure, et produire des signaux représentatifs dudit champ magnétique total, et une unité de traitement (50) adaptée pour traiter lesdits signaux représentatifs, et déterminer une première distance (d) entre ledit véhicule et ledit marqueur magnétique, et dans lequel la pluralité de capteurs magnétiques comprend au moins trois capteurs magnétiques, et que l'unité de traitement est également adaptée pour éliminer le champ magnétique environnant du champ magnétique total à partir desdits signaux représentatifs.
22. Dispositif de détection selon la revendication précédente, comprenant au moins un quatrième capteur magnétique, et dans lequel l'unité de traitement est également adaptée pour prendre en compte les biais dus aux variations du champ magnétique environnant, notamment à cause de la distribution des masses métalliques, à partir des signaux représentatifs desdits capteurs magnétiques.
23. Dispositif de détection selon la revendication précédente dans lequel les capteurs magnétiques sont alignés sur un premier axe (60) sensiblement perpendiculaire à l'axe du véhicule.
24. Dispositif de détection selon la revendication précédente comprenant au moins un capteur magnétique supplémentaire positionné sur un deuxième axe distinct du premier axe afin que l'unité de traitement détermine une deuxième distance entre le véhicule et la bande magnétique, l'unité de traitement déterminant à partir de la première et la deuxième distances l'orientation du véhicule par rapport à sa direction de déplacement sur 1' infrastructure.
25. Dispositif de détection selon l'une des revendications 21 à 24, comprenant également des dispositifs de calibrage (71, 72) des capteurs magnétiques capables de produire des champs magnétiques supplémentaires de valeurs déterminées, l'unité de traitement étant également adaptée pour vérifier l'état de fonctionnement et éliminer les disparités dans les réponses desdits capteurs magnétiques à partir des signaux représentatifs desdits capteurs magnétiques.
26. Dispositif de détection selon la revendication précédente, dans lequel les systèmes de calibrage comprennent des électroaimants.
27. Dispositif de détection selon l'une des revendications 21 à 26, dans lequel les capteurs magnétiques sont des capteurs magnétorésistifs, à effet Hall, ou du type boucle de courant.
28. Dispositif de détection selon l'une des revendications 21 à 27, dans lequel l'unité de traitement est également adaptée pour décoder les informations codées sur le marquage magnétique.
29. Dispositif de détection selon l'une des revendications 21 à 28, dans lequel les première et deuxième distances, ainsi que les informations codées sur la bande magnétique, sont déterminées par l'unité de traitement au moyen d'une fonction d'estimation comprenant la comparaison par un critère des moindres carrés des valeurs lues par chacun des capteurs magnétiques (Mfxi, Mgxi, Mhxi) aux valeurs d'une réponse étalon desdits capteurs (fxi, gxi, hxi) fonction du champ magnétique total, en chacune des positions desdits capteurs magnétiques (xi), les valeurs estimées des distances et des informations étant les valeurs qui s'ajustent le mieux auxdites valeurs lues.
30. Dispositif de détection, selon l'une des revendications 21 à 28, dans lequel au moins l'une des première et deuxième distances (d) , ainsi que les informations codées (c) sur la bande magnétique sont calculées à partir des valeurs lues par chacun des capteurs magnétiques (Mfxi) et des valeurs : - NB = valeur médiane desdites valeurs lues, - N = valeur lue correspondant à la valeur la plus éloignée de ladite valeur médiane, et lue sur le capteur CN de position xCN, - NA = valeur lue correspondant à la valeur la plus proche de ladite médiane, et lue sur le capteur CA de position xCA, Selon la formule : d = (xCN* (NA-NB) +xCA* (N-NB) ) / (N+NA-2*NB) , c = (N+NA-2*NB) .
31. Véhicule (20) pouvant circuler sur une infrastructure (10) comprenant un marquage magnétique (30, 40) formé sur ou dans ladite infrastructure et adapté pour coder des informations destinées audit véhicule, et équipé d'un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 21 à 30, ledit dispositif permettant de déterminer au moins une première distance (d) entre ledit véhicule et ledit marquage magnétique, et décoder les informations codées sur ledit marquage magnétique.
32. Infrastructure (10) pour un système d'aide à la conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, comprenant un marquage magnétique (30, 40) formé sur ou dans ladite infrastructure, et adapté pour coder des informations destinées à un véhicule (20) circulant sur ladite infrastructure, le marquage magnétique étant formé par le dépôt d'une composition de marquage destinée à la signalisation routière à laquelle est ajoutée un ou plusieurs matériaux magnétiques sous forme de particules, lesdites particules étant capables d'une magnétisation rémanente lorsqu' elles sont soumises à un champ magnétique supérieur aux champs d'excitation magnétique coercitifs (Hc) desdites particules, et la magnétisation rémanente dudit marquage magnétique est adaptée pour coder les informations destinées audit véhicule.
33. Infrastructure selon la revendication précédente, dans laquelle les matériaux magnétiques du marqueur magnétique sont d'au moins deux variétés différentes présentant chacune des champs d'excitation magnétique coercitifs distincts, afin de coder avec différents niveaux de sûreté les informations destinées au véhicule, les informations les plus importantes étant codées avec les matériaux magnétiques présentant les champs d'excitation magnétique coercitifs les plus élevés.
34. Infrastructure selon l'une des revendications 32 ou 33, dans lequel le marqueur magnétique est déposé de façon sensiblement continue sous la forme d'une bande magnétique, et dans lequel l'information est codée par intervalle élémentaire sensiblement régulier (31, 32) dans le sens de la longueur de ladite bande magnétique, chacun desdits intervalles élémentaires présentant un champ magnétique propre pluridirectionnel .
35. Infrastructure selon l'une des revendications 32 ou 33, dans lequel le marqueur magnétique est déposé sous la forme d'une bande magnétique discontinue formée d'intervalles élémentaires sensiblement réguliers, et dans lequel l'information est codée sur chaque intervalle élémentaire régulier, chacun desdits intervalles élémentaires présentant un champ magnétique propre pluridirectionnel.
36. Infrastructure selon l'une des revendications 32 à 35, dans laquelle le champ magnétique pluridirectionnel comprend au moins une première composante dans une direction sensiblement perpendiculaire mais coplanaire à la direction de la bande magnétique.
37. Infrastructure selon l'une des revendications 32 à 36, dans laquelle les particules de matériaux magnétiques sont associées à une résine.
38. Infrastructure selon l'une des revendications 32 à 37, dans laquelle les matériaux magnétiques sont des ferrites magnétiques.
39. Infrastructure selon l'une des revendications 32 à 38, dans laquelle les particules de matériaux magnétiques ont la forme de poudres, de billes ou de copeaux, de diamètre variant entre 10 nm et 2 mm.
40. Infrastructure selon l'une des revendications 32 à 39, dans laquelle la composition destinée à la signalisation routière est une peinture, préférablement à base d'eau.
41. Procédé d'aide à la conduite d'un véhicule (20) circulant sur une infrastructure (10) comprenant un marquage magnétique (30, 40) formé sur ou dans ladite infrastructure et adapté pour coder des informations destinées audit véhicule, ledit véhicule comportant un dispositif de détection qui comprend une pluralité de capteurs magnétiques (45) embarqués sur ledit véhicule pour détecter un champ magnétique total comprenant le champ magnétique généré par ledit marquage magnétique et produire des signaux représentatifs dudit champ magnétique total, et une unité de traitement (50) des signaux représentatifs, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) mesure, par la pluralité de capteurs magnétique, du champ magnétique total, b) détermination, par l'unité de traitement, des informations codées sur ledit marquage magnétique à partir desdits- signaux représentatifs, c) détermination, par l'unité de traitement, d'une première distance (d) entre ledit véhicule et ledit marqueur magnétique à partir desdits signaux représentatifs, d) transmission desdites informations codées et de ladite première distance à un module d'interface (55) avec le conducteur dudit véhicule.
42. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication précédente, dans lequel la pluralité de capteurs magnétiques comprend au moins trois capteurs magnétiques, et l'unité de traitement est également adaptée pour éliminer le champ magnétique environnant du champ magnétique total à partir desdits signaux représentatifs.
43. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication précédente, dans lequel la pluralité de capteurs magnétiques comprenant au moins un quatrième capteur magnétique, et dans lequel l'unité de traitement est également adaptée pour prendre en compte les biais dus aux variations du champ magnétique environnant, notamment à cause de la distribution des masses métalliques, à partir des signaux représentatifs desdits capteurs magnétiques.
44. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication précédente dans lequel les capteurs magnétiques sont alignés sur un premier axe (60) sensiblement perpendiculaire à l'axe du véhicule.
45. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication précédente, et comprenant au moins un capteur magnétique supplémentaire positionné sur un deuxième axe distinct du premier axe afin que l'unité de traitement détermine une deuxième distance entre le véhicule et la bande magnétique, l'unité de traitement déterminant à partir de la première et la deuxième distances l'orientation du véhicule par rapport à sa direction de déplacement sur 1' infrastructure.
46. Procédé d'aide à la conduite selon l'une des revendications 42 à 45, dans lequel le marquage magnétique est formé par le dépôt d'une composition de marquage destinée à la signalisation routière à laquelle est ajoutée un ou plusieurs matériaux magnétiques sous forme de particules, lesdites particules étant capables d'une magnétisation rémanente lorsqu'elles sont soumises à un champ magnétique supérieur aux champs d'excitation magnétique coercitifs (Hc) desdites particules, et la magnétisation rémanente dudit marquage magnétique est adaptée pour coder les informations destinées audit véhicule.
47. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication précédente, dans laquelle les matériaux magnétiques du marqueur magnétique sont d'au moins deux variétés différentes présentant chacune des champs d'excitation magnétique coercitifs distincts, afin de coder avec différents niveaux de sûreté les informations destinées au véhicule, les informations les plus importantes étant codées avec les matériaux magnétiques présentant les champs d'excitation magnétique coercitifs les plus élevés.
48. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication précédente, dans lequel au moins l'une des première et deuxième distances, ainsi que les informations codées sur le marquage magnétique, sont déterminées par l'unité de traitement à partir d'une fonction d'estimation comprenant la comparaison par un critère des moindres carrés des valeurs lues par chacun des capteurs magnétiques (Mfxi, Mgxi, Mhxi) aux valeurs d'une réponse étalon desdits capteurs (fxi, gxi, hxi) fonction du champ magnétique total, en chacune des positions desdits capteurs magnétiques (xi) , les valeurs estimées des distances et des informations étant les valeurs qui s'ajustent le mieux auxdites valeurs lues.
49. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication 47, dans lequel au moins l'une des première et deuxième distances (d) , ainsi que les informations codées (c) sur la bande magnétique sont calculées à partir des valeurs lues par chacun des capteurs magnétiques (Mfxi) et des valeurs : - NB = valeur médiane desdites valeurs lues, - N = valeur lue correspondant à la valeur la plus éloignée de ladite valeur médiane, et lue sur le capteur CN de position xCN, - NA = valeur lue correspondant à la valeur la plus proche de ladite médiane, et lue sur le capteur CA de position xCA, Selon la formule : d = (xCN* (NA-NB) +xCA* (N-NB) )/ (N+NA-2*NB) , c = (N+NA-2*NB) .
PCT/FR2005/001351 2004-06-02 2005-06-01 Systeme d'aide a la conduite pour la cooperation mobile infrastructure WO2006000690A1 (fr)

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