Les technologies des transports intelligents

Les technologies utilisées dans les systèmes de transport intelligents varient, allant de systèmes de gestion basiques comme les systèmes de gestion des carrefours à feux, les systèmes de gestion des conteneurs, les panneaux à messages variables, les radars automatiques ou la vidéosurveillance aux applications plus avancées qui intègrent des données en temps-réel avec retour d’informations de nombreuses sources, comme les informations météorologiques, les systèmes de dégivrage des ponts, les systèmes de navigation embarqués informant des temps de parcours en temps réel etc. De plus, les techniques prédictives sont développées pour permettre une modélisation avancée et une comparaison avec une base regroupant des données historiques de référence.

Communication sans fil :
Diverses technologies de communication sans fil sont proposées pour les systèmes de transport intelligent. Des communications à courte portée (protocole IEEE 802.11 ; DRSC) et des communications à plus longue portée (WIMAX ; GSM ;…).

Systèmes embarqués et le bus CAN :
Le secteur automobile est devenu aujourd’hui l’un des principaux consommateurs de composants électroniques. Cartes, processeurs et microcontrôleurs envahissent peu à peu le véhicule et s’implantent dans son châssis, sa carrosserie, contrôlent et gèrent sa motorisation, ou prennent une part de plus en plus grande dans la sécurité, l’information du conducteur ou le bien-être de ses passagers.

Les normes en matière de pollution et de consommation d’énergie obligent les constructeurs à multiplier les capteurs et actionneurs intelligents dans leurs véhicules accélérant ce processus de multiplication des câbles et connexion. Le bus CAN est apparu faisant face à ce problème, il a été normalisé à partir de 1983.

Le bus CAN (Control Area Network) est un moyen de communication série qui supporte des systèmes embarqués temps réel avec un haut niveau de fiabilité. Ses domaines d’application s’étendent des réseaux moyens débits aux réseaux de multiplexages faibles coûts [8].

Technologies de localisation :
La localisation des voyageurs, des marchandises et des véhicules sont des informations cruciales pour permettre le développement d’une mobilité plus intelligente, mieux optimisée et plus respectueuse de l’environnement. Les services et technologies permettant de connaître et d’exploiter ces informations se développent très rapidement, avec comme ambition de faciliter l’accès aux positions géographiques en tous lieux, à tout moment, ce que les spécialistes nomment le géopositionnement ou la géolocalisation.

GPS :
Dans les années 1970 le « Department of Defense » des États-Unis met en place ce qui deviendra le système GPS. Ce système visait à obtenir la position d’un mobile terrestre à partir d’émission radio en provenance d’un satellite. Dans un premier temps, il était réservé aux militaires qui envisageaient d’en crypter les émissions, celui-ci sera ouvert à une utilisation civile sous la pression du marché (plusieurs milliards de dollars par an). Le système GPS comprend au moins 24 satellites artificiels minimum orbitant à ±20000 km d’altitude. Le principe de fonctionnement très proche du principe de triangulation ; la vitesse de transmission des signaux émis par les satellites est équivalente à la vitesse de la lumière [9]. On mesure la distance entre l’utilisateur et un certain nombre de satellite de positions connues grâce au temps qu’a mis chaque signal à parvenir jusqu’à votre GPS. Le récepteur GPS est capable d’identifier le satellite qu’il utilise à l’aide d’un identifiant propre à chaque satellite. Il charge à l’aide de ce signal l’heure atomique, l’éphéméride (les informations sur l’orbite et la position du satellite) et l’almanach (date des mises à jour et validité des informations) Le téléchargement de ces informations prend 18 secondes dans des conditions optimales (dans une plaine, ciel dégagé, à l’arrêt). Pour mesurer la distance qui sépare le satellite du GPS, on mesure le temps T mis par le signal d’aller de l’un à l’autre. Pour définir la position de l’utilisateur, il faut avoir reçu les informations des 3 satellites minimum. Un 4ème permet d’obtenir une position.

Galileo :
Le 10 février 1999, la Commission européenne a rendu public le projet Galileo. Ce système, développé en collaboration avec l’Agence spatiale européenne (ESA) (accord du 26 mai 2003), est basé sur une constellation de 30 satellites qui  couvriront la totalité du globe, avec un réseau de stations de contrôle au sol [10].

Contrairement aux systèmes américains et russes, financés et contrôlés par des autorités militaires, le système de radionavigation Galileo a été conçu pour un usage civil uniquement, notamment dans les : transports (contrôle des réseaux routiers et ferroviaires, suivi des marchandises….). Il sera disponible gratuitement pour le grand public début 2014 d’après la commission européenne.

La téléphonie mobile :
En admettant que les voitures contiennent au moins un ou plusieurs téléphones mobiles ou cellulaires (Ce qui est largement vérifié en Algérie avec plus de 34 millions d’abonnés *11+) les téléphones transmettent leur position de façon régulière au réseau même s’il n’y a pas de communication vocale établie. Ils peuvent alors être utilisés dans les voitures comme des sondes anonymes du trafic. Quand la voiture bouge, le signal du téléphone mobile bouge également. Il est alors possible de mesurer et d’analyser par triangulation les données fournies par le réseau cellulaire – de manière anonyme – puis de convertir ces données en une information précise sur la circulation automobile. Plus il y a de congestion, plus il y a de voitures, de téléphones et donc de sondes. En centre ville, la distance entre les antennes est plus courte (de l’ordre de 300m), la précision est ainsi augmentée. Il n’y a pas d’infrastructure spécifique construite le long des routes seul le réseau de téléphonie mobile est mis en œuvre. Cette technologie FCD, Floating Car Data (données cellulaires flottantes) offre de grands avantages sur les méthodes classiques de mesure du trafic :

• des coûts moindres par rapport aux capteurs et aux caméras
• une meilleure couverture
• une plus grande facilité de mise en œuvre : pas de zones de chantier, moins de maintenance des installations
• une utilisation dans toutes les conditions météorologiques, même en cas de fortes pluies .

Le gros inconvénient consiste en la précision de la localisation.

Les technologies de capteurs :
L’électronique est indispensable pour contrôler, gérer, améliorer, voire innover, les systèmes embarqués d’un véhicule. Ces systèmes ont recours à des capteurs pour renseigner l’intelligence des systèmes sur l’environnement ; ces capteurs recueillent les données aussi bien en temps réel qu’en temps différé le plus précis et le plus accessible possible.

Les capteurs sans fil :
Un capteur sans fil est un petit dispositif électronique capable de mesurer une valeur physique environnementale (température, lumière, pression, etc.), et de la communiquer à un centre de contrôle via une station de base. Il est composé de quatre unités de base (figure I.4) [12]:
• L’unité d’acquisition : est généralement composée de deux sous-unités : les capteurs et les convertisseurs analogique-numérique (ADCs). Les capteurs obtiennent des mesures numériques sur les paramètres environnementaux et les transforment en signaux analogiques. Les ADCs convertissent ces signaux analogiques en signaux numériques.
• L’unité de traitement : est composée de deux interfaces : une interface avec l’unité d’acquisition et une autre avec le module de transmission. Elle contrôle les procédures permettant au nœud de collaborer avec les autres nœuds pour réaliser les tâches d’acquisition, et stocke les données collectées.
• Un module de communication (Transceiver) : il est responsable de toutes les communications via un support de communication radio qui relie le nœud au réseau.
• Batterie : alimente les unités citées précédemment.

La boucle électromagnétique :
La boucle électromagnétique est un type de capteur sans fil fixe utilisé notamment pour la gestion du trafic routier dont l’unité d’acquisition utilisée est un magnétomètre, permettant d’enregistrer les variations du champ magnétique terrestre [13]. Comme tous les capteurs, la contrainte énergétique peut facilement être levée, mais certains auteurs conseillent l’utilisation de batteries dont la durée est de 2 ou 3 ans. Dans le cadre des STI, le rôle de tels dispositifs va être de relever des informations sur le trafic routier.

Le capteur vidéo :
Le principe de base est de paramétrer sur l’image de la route des boucles virtuelles dont le comportement sera analogue aux boucles inductives (électromagnétiques) standards. A ceci près que ce n’est plus la masse métallique qui est détectée mais la présence de groupes de pixels. Afin d’améliorer les performances global du système, d’autres techniques de traitement d’image sont appliquées afin d’éliminer le bruit dans l’image, mais surtout de déterminer les mouvements des groupes de pixels, d’extraire les contours des objets, les reconnaitre et les classifier via des processus de reconnaissance des formes [14]. D’autres processus de traitement d’image comme l’extraction des ombres ou des halos et faisceau de phare viennent également renforcer la fiabilité de ses systèmes, spécialement pour le recueil de données précis par voie et le calcul de longueur de véhicule.

Autres capteurs :
Bien que les boucles électromagnétiques soient les capteurs les plus utilisés, d’autres capteurs existent et sont utilisés suivant les besoins comme les capteurs piézo-céramiques, les tuyaux pneumatiques, les capteurs à hyperfréquence (radar), les fibres optiques, les capteurs à ultrason, à infrarouge, etc.