FR2801154A1 - Safety system for road traffic, uses roadside beacons transmitting navigation and weather data to receivers fitted to individual vehicles and displays data to the driver - Google Patents
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Abstract
Description
SYSTÈME DE SÉCURITÉ POUR LA CIRCULATION ROUTIÈRE. SAFETY SYSTEM FOR ROAD TRAFFIC.
La présente invention a pour objet un système de sécurité pour la circulation routière de véhicules automobiles. Malgré toutes les précautions qui ont déjà été prises, la circulation automobile fait toujours trop de victimes. The present invention relates to a safety system for the road traffic of motor vehicles. Despite all the precautions that have already been taken, traffic still causes too many victims.
Un premier objet de l'invention est de pallier cet inconvénient et de permettre la diminution du nombre des accidents. Les progrès récents tant en informatique qu'en électronique rendent maintenant possible une assistance automatique du conducteur à un coût supportable. A first object of the invention is to overcome this disadvantage and to reduce the number of accidents. Recent advances in both computer and electronics now make automatic driver assistance possible at a reasonable cost.
Selon l'invention, le système de sécurité et de prévention des accidents est indépendant du conducteur, et ne fait que lui communiquer des informations sur un afficheur. According to the invention, the safety and accident prevention system is independent of the driver, and only provides him with information on a display.
Le système comprend essentiellement deux composants: des balises disposées sur le bord des routes et un dispositif récepteur (ou transpondeur) embarqué dans le véhicule. The system essentially comprises two components: beacons arranged on the roadside and a receiver device (or transponder) embedded in the vehicle.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque véhicule comprend un émetteur récepteur directionnel connecté à une centrale inertielle et à des moyens de signalisation. Outre les feux habituels, les moyens de signalisation incluent des lampes à éclats et des feux d'indication du mouvement du véhicule telles que des accélérations ou un arrêt sans freinage. According to another characteristic of the invention, each vehicle comprises a directional transceiver connected to an inertial unit and to signaling means. In addition to the usual fires, the signaling means include flashing lights and vehicle movement indicating lights such as acceleration or stopping without braking.
Les balises permettent de transmettre des informations aux véhicules qui circulent sur la voie balisée et à eux seuls. Ces informations sont de différentes sortes et renseignent le conducteur sur l'état de l'environnement dans un périmètre déterminé autour de chaque véhicule. Un premier type d'informations, figées dans une mémoire de la balise concernent les informations permanentes telles que les indications de direction, les sorties etc. Un second type d'informations concerne les conditions de circulation et sont générées par la balise elle-même. Ces informations sont relatives notamment à des données météorologiques telles que brouillard, pluie, chutes importantes de neige, verglas ou autre tel qu'un accident. De préférence, elles peuvent permettre la transmission d'un troisième type d'informations constituées par des messages dynamiques personnalisés, identifiés voire même sécurisés au moyen d'un protocole de communication incluant un adressage particulier et unique à un seul véhicule. Mais, un véhicule va recevoir des informations non seulement des balises latérales mais également des véhicules immédiatement à l'avant. Un quatrième type d'informations qui peut être téléchargé peut être constitué par des informations publicitaires ou générales se rapportant par exemple à un événement dans une ville voisine de la balise tel qu'une foire, par exemple. Une balise est constituée de modules - un émetteur (hertzien ou infrarouge); - un système de conversion binaire logique répondant à un code et/ou à un protocole déterminé (par exemple le protocole internet IP); - un module et une interface avec des équipements de détection et de mesures de grandeurs physiques; - un module de préréglage destiné à envoyer des séquences logiques fixes ou variables en mode purement local ou en réseau, recevant des données distantes. La partie embarquée du système est composée d'éléments indépendants mais complémentaires fonctionnant en mode autonome, sans action du conducteur. I1 se compose de cinq parties : Récepteur, afficheur et centrale d'informations, centrale inertielle,- émetteur, système de signalisation visuelle. - Le récepteur reçoit des signaux tant des balises que des véhicules voisins; - l'afficheur reproduit toutes les données (traduites) et simultanément un système de synthèse vocale (dans la langue du conducteur) et de traitement renvoie les informations nécessaires vers un émetteur embarqué. Beacons make it possible to transmit information to vehicles traveling on the marked lane and to them alone. This information is of different kinds and inform the driver about the state of the environment in a specific area around each vehicle. A first type of information, fixed in a memory of the beacon concern permanent information such as directions, exits, etc. A second type of information relates to traffic conditions and is generated by the beacon itself. This information relates in particular to weather data such as fog, rain, heavy snowfall, ice or other such as an accident. Preferably, they can enable the transmission of a third type of information constituted by personalized dynamic messages, identified or even secured by means of a communication protocol including a particular addressing and unique to a single vehicle. But, a vehicle will receive information not only side markers but also vehicles immediately ahead. A fourth type of information that can be downloaded may be advertising or general information relating for example to an event in a neighboring city of the tag such as a fair, for example. A beacon consists of modules - a transmitter (radio or infrared); a logic binary conversion system that responds to a code and / or a specific protocol (for example the IP internet protocol); a module and an interface with equipment for detecting and measuring physical quantities; - A preset module for sending fixed or variable logic sequences in purely local or network mode, receiving remote data. The embedded part of the system is composed of independent but complementary elements operating in autonomous mode, without action of the driver. It consists of five parts: receiver, display and information center, inertial unit, transmitter, visual signaling system. - The receiver receives signals from both beacons and neighboring vehicles; - The display reproduces all the data (translated) and simultaneously a voice synthesis system (in the language of the driver) and processing returns the necessary information to an on-board transmitter.
La centrale inertielle peut être autonome et déclencher différents signaux visuels à l'arrière du véhicule ainsi que sur l'émetteur embarqué en fonction de l'accélération (positive ou négative) du véhicule. De l'accélération, le système déduit la vitesse linéaire et éventuellement une détection de perte d'adhérence résultant d'une accélération trop forte si un détecteur d'accélération latérale est prévu. En cas de détection de choc (ou d'actionnement du dispositif de détresse par le conducteur), une action spécifique déclenche l'émetteur de détresse avertissant l'ensemble des conducteurs se trouvant dans une zone circonscrite. The inertial unit can be autonomous and trigger different visual signals at the rear of the vehicle as well as the onboard transmitter depending on the acceleration (positive or negative) of the vehicle. From the acceleration, the system deduces the linear velocity and possibly a loss of adhesion detection resulting from too much acceleration if a lateral acceleration sensor is provided. In case of shock detection (or activation of the distress device by the driver), a specific action triggers the distress transmitter warning all drivers in a circumscribed area.
L'émetteur arrière indique aux véhicules suiveurs l'état relatif du mouvement du véhicule (accélération, freinage d'urgence, choc, arrêt ou simplement vitesse). I1 permet d'introduire des données supplémentaires par exemple correspondant au vol du véhicule. En cas de brouillard ou de faible visibilité, le véhicule suiveur est averti par le véhicule précédent par une signalisation d'urgence arrière de celui-ci qui s'ajoute aux moyens connus tels que feux de freinage, de position et de recul. Elle indique une forte décélération voir un choc. Un feu arrière de brouillard intense de même nature que ceux utilisés en aéronautique se déclenche uniquement par l'action des balises routières de détection de brouillard. Des signaux visuels de détresse (plus efficaces que ceux utilisés actuellement) sont ajoutés au dispositif. The rear transmitter indicates to the following vehicles the relative state of the vehicle movement (acceleration, emergency braking, shock, stop or simply speed). It allows to introduce additional data for example corresponding to the theft of the vehicle. In case of fog or low visibility, the following vehicle is notified by the previous vehicle by a rear emergency signaling thereof which is added to the known means such as brake lights, position and recoil. It indicates a strong deceleration or shock. An intense fog rear light of the same kind as those used in aeronautics is triggered only by the action of the fog detection road beacons. Visual distress signals (more effective than those currently used) are added to the device.
La centrale inertielle inclut un accéléromètre linéaire capteur de G c'est à dire qu'il délivre une tension fonction linéaire de l'accélération. Par exemple, V= 1 Millivolt/0,1G. La linéarité de ces capteurs est de l'ordre de 0,01$ ce qui importe peu car seules des portions de la .courbe sont exploitées. A la sortie de l'amplificateur, le signal amplifié est appliqué sur un comparateur à seuils en sortie duquel on peut mettre des sorties à collecteur ouvert permettant d'exploiter des charges avec au préalable une filtration par une temporisation des sorties. Ces sorties sont appliquées sur la signalisation et , par ailleurs, une adaptation du signal convertit la sortie et renvoie vers l'émetteur arrière une information sur l'accélération du véhicule et plus généralement d'un mouvement ou de son absence. The inertial unit includes a linear accelerometer G sensor that is to say it delivers a voltage linear function of the acceleration. For example, V = 1 Millivolt / 0.1G. The linearity of these sensors is of the order of 0.01 $ which does not matter because only portions of the curve are exploited. At the output of the amplifier, the amplified signal is applied to a threshold comparator at the output of which we can put open collector outputs to exploit loads with prior filtration by a delay of the outputs. These outputs are applied to the signaling and, moreover, an adaptation of the signal converts the output and returns to the rear transmitter information on the acceleration of the vehicle and more generally a movement or its absence.
On peut, bien entendu substituer à l'accéléromètre linéaire un balancier calibré avec des détecteurs de mouvements tels que des photocoupleurs connectés à des ensembles à collecteurs ouverts. Of course, the linear accelerometer can be replaced by a calibrated rocker with motion detectors such as photocouplers connected to open collector assemblies.
Chaque véhicule inclût un panneau d'affichage graphique et des moyens sonores d'alarme constitué par un étage de synthèse vocale qui peut être déconnecté. Et il est possible de n'utiliser que le système embarqué de communication avec les autres véhicules si les balises sont absentes sur la voie de circulation utilisée. Each vehicle includes a graphic display panel and audible alarm means constituted by a speech synthesis stage which can be disconnected. And it is possible to use only the onboard communication system with other vehicles if the beacons are missing on the traffic lane used.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les informations sont échangées selon le protocole Internet. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent - la figure 1, le schéma d'un véhicule équipé d'un système selon l'invention; - la figure 2, un schéma par blocs du système embarqué dans le véhicule; - la figure 3, un schéma par blocs d'une balise; - la figure 4, un schéma de la centrale inertielle; - la figure 5, un schéma électronique de la distribution des informations émises par la centrale inertielle; - la figure 6, une réalisation d'un dispositif de signalisation du brouillard. According to another characteristic of the invention, the information is exchanged according to the Internet protocol. Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a particular embodiment, given solely by way of non-limiting example, with reference to the drawings which represent - FIG. a vehicle equipped with a system according to the invention; - Figure 2, a block diagram of the system embedded in the vehicle; - Figure 3, a block diagram of a tag; - Figure 4, a diagram of the inertial unit; FIG. 5, an electronic diagram of the distribution of the information transmitted by the inertial unit; - Figure 6, an embodiment of a fog signaling device.
Sur l'ensemble des figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments. La figure 1 représente un véhicule V progressant dans la direction indiquée par la flèche F, recevant des signaux d'une borne ou balise 40 à l'aide d'un émetteur-récepteur ou transpondeur 1. Ce transpondeur est connecté à un afficheur graphique 4 lisible en permanence par le conducteur du véhicule. I1 est aussi relié à une centrale inertielle 31 qui agit directement ou indirectement sur des moyens de signalisation arrière 12 et sur un émetteur directionnel 13 émettant un faisceau étroit en direction d'un véhicule suivant éventuel. un récepteur avant 13a qui fait partie du récepteur 1 peut recevoir les informations émises par l'émetteur 13 d'un véhicule précurseur. In all the figures, the same references designate the same elements. FIG. 1 represents a vehicle V progressing in the direction indicated by the arrow F, receiving signals from a terminal or beacon 40 by means of a transceiver or transponder 1. This transponder is connected to a graphic display 4 permanently readable by the driver of the vehicle. It is also connected to an inertial unit 31 which acts directly or indirectly on rear signaling means 12 and on a directional transmitter 13 emitting a narrow beam in the direction of a possible subsequent vehicle. a front receiver 13a which is part of the receiver 1 can receive the information transmitted by the transmitter 13 of a precursor vehicle.
Sur la figure 2, on voit que le système embarqué comprend un émetteur-récepteur 1 du type RDS, par exemple, et, éventuellement, un transpondeur 2, pour le couplage hertzien avec une boucle locale de communication IP. Le récepteur 1 est connecté à un étage logique de décodage 3 connecté à un afficheur graphique 4, à un étage de synthèse vocale 5 et à un analyseur de signaux 6. Dans un souci de confort du conducteur, l'étage de synthèse vocale peut être neutralisé, notamment en ville où la fréquence des messages devient rapidement insupportable. La sortie de l'étage analyseur est reliée en 7 aux organes du véhicule. Dans le cas de la présence d'une boucle radio locale IP, l'unité centrale inclût un modem 8 capable de communiquer avec des périphériques externes 9. In FIG. 2, it can be seen that the on-board system comprises a transceiver 1 of the RDS type, for example, and, possibly, a transponder 2, for the radio link with a local IP communication loop. The receiver 1 is connected to a decoding logic stage 3 connected to a graphic display 4, to a speech synthesis stage 5 and to a signal analyzer 6. For the sake of driver comfort, the speech synthesis stage can be neutralized, especially in cities where the frequency of messages quickly becomes unbearable. The output of the analyzer stage is connected at 7 to the vehicle components. In the case of the presence of an IP local radio loop, the central unit includes a modem 8 capable of communicating with external peripherals 9.
Un second sous ensemble inclut une centrale inertielle 10, une interface de puissance 11 connectée d'une part à la signalisation arrière 12 et à l'émetteur arrière 13 qui à l'aide d'une antenne directionnelle 14 envoie les informations de la centrale d'inertie 10 en direction d'un ou deux véhicules suiveurs. Le système embarqué inclût également un récepteur 13a recevant les informations émises par le véhicule précurseur qui est relié à l'étage logique de décodage 3 affichant les informations reçues de ce véhicule sur l'afficheur graphique 4. Ces moyens sont destinés à éviter les collisions avec le véhicule précédent lorsque la visibilité est faible ou nulle, par exemple en cas de brouillard. La figure 3 est un schéma par blocs d'une balise 40 disposée à intervalles réguliers le long de la voie de circulation. Elle comprend une entrée de données 20 connectée à un étage transcodeur 21 (qui peut fonctionner selon le code IP mais non nécessairement). L'étage 21 est relié, d'une part à un étage logique de codage 22 et à un séquenceur 23. L'étage 22 est connecté à un émetteur 24 (hertzien ou infrarouge) émettant sous une puissance très faible en direction des véhicules circulant sur la voie par l'antenne directionnelle 25. En émission hertzienne, la fréquence utilisée est par exemple de 108.9 MHz. A second subassembly includes an inertial unit 10, a power interface 11 connected on the one hand to the rear signaling 12 and to the rear transmitter 13 which, by means of a directional antenna 14, sends the information of the central unit. inertia 10 towards one or two follower vehicles. The onboard system also includes a receiver 13a receiving the information transmitted by the precursor vehicle which is connected to the decoding logic stage 3 displaying the information received from this vehicle on the graphical display 4. These means are intended to avoid collisions with the preceding vehicle when visibility is low or zero, for example in case of fog. Figure 3 is a block diagram of a tag 40 disposed at regular intervals along the taxiway. It comprises a data input 20 connected to a transcoder stage 21 (which can operate according to the IP code but not necessarily). The stage 21 is connected, on the one hand, to a coding logic stage 22 and to a sequencer 23. The stage 22 is connected to a transmitter 24 (radio or infrared) emitting at a very low power towards the moving vehicles on the path by the directional antenna 25. In radio transmission, the frequency used is for example 108.9 MHz.
Le séquenceur 23 est connecté à un étage 26 de réglage des données contenues dans la matrice de codage et à un module 27 de détection des conditions atmosphériques connecté à un certain nombre de capteurs (non représentés) qui lui communiquent des données météorologiques telles que la température et le degré d'humidité. Il est également possible de prévoir dans la balise une boucle locale radio 29 de protocole Internet avec son antenne 30. Comme indiqué ci-dessus, la correspondance avec un tiers éloigné au moyen du modem 8 est optionnelle. Dans ce cas, le message qui peut être émis par toutes les balises 40 est adressé et ne parvient qu'au véhicule considéré. Même si celui-ci circule rapidement, la transmission d'un message peut être effectuée. I1 est ainsi possible de réaliser un télédiagnostic sur un véhicule déterminé en fonctionnement en raccordant à l'émetteur les principaux organes à surveiller. Les balises constituent, bien évidemment, des moyens de navigation et de positionnement du véhicule sur la route de sorte que le conducteur sache exactement où il est à tout instant. The sequencer 23 is connected to a stage 26 for adjusting the data contained in the coding matrix and to an atmospheric condition detection module 27 connected to a certain number of sensors (not shown) which communicate to it meteorological data such as the temperature and the degree of humidity. It is also possible to provide in the beacon a 29 radio local loop Internet protocol with its antenna 30. As indicated above, correspondence with a remote third by means of the modem 8 is optional. In this case, the message that can be sent by all the tags 40 is addressed and reaches only the vehicle considered. Even if it circulates quickly, the transmission of a message can be carried out. It is thus possible to perform remote diagnostics on a vehicle determined in operation by connecting the transmitter to the main organs to monitor. Beacons are, of course, means of navigation and positioning of the vehicle on the road so that the driver knows exactly where he is at all times.
La figure 4 est un schéma représentant la centrale inertielle embarquée à bord d'un véhicule. Elle comprend un accéléromètre linéaire 31 délivrant une tension proportionnelle à l'accélération, tension qui est amplifiée dans un amplificateur linéaire 32 dont une sortie est connectée à l'émetteur arrière 13 (Fig.l). Simultanément la tension V délivrée par l'amplificateur 32 est appliquée sur un comparateur à seuil du type connu sous la désignation LM 3914. La sortie de ce comparateur est connectée aux circuits de commande des feux arrière selon l'invention tels que des lampes à éclats, des clignotants à forte luminosité utilisés comme feux de détresse, des feux de freinage supplémentaires, etc. Le comparateur est composé d'amplificateurs opérationnels à gain infini se comportant comme des triggers ou gâchettes. Selon l'invention, le conducteur n'a aucune mesure à prendre pour la commande de ces feux qui est entièrement automatique. Figure 4 is a diagram showing the inertial unit on board a vehicle. It comprises a linear accelerometer 31 delivering a voltage proportional to the acceleration, which voltage is amplified in a linear amplifier 32 whose output is connected to the rear transmitter 13 (Fig.l). Simultaneously, the voltage V delivered by the amplifier 32 is applied to a threshold comparator of the type known by the designation LM 3914. The output of this comparator is connected to the control circuits of the rear lamps according to the invention such as flashlamps. , high-brightness turn signals used as hazard warning lights, additional brake lights, etc. The comparator is composed of infinite gain operational amplifiers behaving like triggers or triggers. According to the invention, the driver has no measure to take for the control of these lights which is fully automatic.
Ainsi, la signalisation optique est doublée par l'émission directive de signaux par voie hertzienne ou infrarouge qui sont traités et apparaissent sur l'afficheur graphique. Thus, the optical signaling is doubled by the directional emission of signals by radio or infrared which are processed and appear on the graphic display.
De préférence, et pour des raisons de coût, le présente invention fait appel à des composants classiques comme représenté sur la figure 5. C'est à dire que l'on peut substituer au comparateur LM 3914 comme représenté sur la figure 4, quatre amplificateurs opérationnels, par exemple du type LM 324 à collecteur ouvert dans le circuit duquel est inclus le circuit de commande de la charge par exemple du type lampes à éclats ou signalisation de détresse en cas de choc du véhicule contre un obstacle fixe. La sortie de l'amplificateur opérationnel 32 est connectée à un pont diviseur 33 dont les noeuds sont connectés à l'émetteur d'un amplificateur 34,35,36,37, convenablement polarisé, dont le collecteur est relié au circuit de commande des lampes à éclats 120, d'un clignotant de détresse 121 de feux de freinage supplémentaire 122 etc. Les résistance constituant le pont diviseur ne sont pas référencées et relèvent de la technique classique. Preferably, and for reasons of cost, the present invention makes use of conventional components as shown in FIG. 5. That is to say that the comparator LM 3914 can be substituted as shown in FIG. operational, for example of the type LM 324 open collector in the circuit of which is included the charge control circuit for example of the flashlamp type or distress signaling in the event of impact of the vehicle against a fixed obstacle. The output of the operational amplifier 32 is connected to a divider bridge 33 whose nodes are connected to the emitter of a suitably biased amplifier 34, 35, 36, 37, the collector of which is connected to the control circuit of the lamps flashing 120, emergency flashing 121 additional brake lights 122 etc. The resistors constituting the divider bridge are not referenced and fall within the classical technique.
La figure 6 est un schéma de principe de la détection du brouillard par les balises 40. I1 est nécessaire que la présence de celui-ci soit détectée localement, ce phénomène consistant en une émulsion de gouttelettes d'eau dans l'air. Un émetteur laser rouge 41 émet, sur commande de la balise, en fonction de la température et du degré d'humidité, un faisceau rouge très étroit et ne pouvant atteindre en absence de brouillard qu'un ou deux capteurs. En regard de cet émetteur sont disposés, selon un pas déterminé, des capteurs dans le rouge 42. La diffusion du rayon laser est d'autant plus importante que la densité des gouttelettes de brouillard est plus importante. Ainsi, plus le brouillard est épais et plus un grand nombre de capteurs 42 sont atteints en raison de la diffusion du faisceau. Par un décodage série parallèle classique, la balise détermine si elle doit émettre un signal de brouillard en direction des véhicules circulant sur la voie. FIG. 6 is a schematic diagram of the detection of fog by beacons 40. It is necessary that the presence thereof be detected locally, this phenomenon consisting of an emulsion of water droplets in the air. A red laser transmitter 41 emits, on command of the beacon, depending on the temperature and the degree of humidity, a very narrow red beam and can reach in the absence of fog only one or two sensors. Next to this transmitter are arranged, in a determined step, sensors in the red 42. The scattering of the laser beam is all the more important as the density of the mist droplets is greater. Thus, the thicker the fog and the greater the number of sensors 42 are reached due to beam scattering. By conventional parallel serial decoding, the beacon determines whether it must emit a fog signal towards vehicles traveling on the track.
I1 va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.It goes without saying that many variants can be made, in particular by substitution of equivalent technical means, without departing from the scope of the invention.
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