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INRETS-MA Salon de Provence Dynamique du véhicule

Daniel LECHNER (DR2)Loïc BAQUE (AI CDD)Damien THOMAS (AI CDD)Claire NAUDE (IR)Olivier BELLOT (T)

PFI GNSSBron, 2 décembre 2008

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Plan de la présentation

�Historique INRETS MA, Dynamique, Véhicules instrumentés

�Besoin : trajectométrie centimétrique�Matériel, performances, utilisations�Limitations Temps Réel => Temps

différé : Méthodes, performances�Perspectives

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Historique INRETS MA, Dynamique Véhicule

�Développement de véhicules instrumentés depuis 1990 : Citroën BX, Peugeot 306, 307

�Utilisation réelle des véhicules 92-99 : GPS

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�Dynamique des véhicules : Validation de modèles pour l'accidentologie

�Mesures, modèles, paramétrage, validation

�Difficulté croissante�Accélération, vitesses angulaires, �dérive, suspension, trajectoire…

Historique INRETS MA, Dynamique Véhicule

Accélérations linéaires au CDG306_jpc2.vhc & Validation

306_jpc2.vhc & Import Acquisition

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6

Temps(s)

Acc

élér

atio

n la

téra

le (

m/s

2)

Accel y

Accel y

Lacet306_jpc2.vhc & Validation

306_jpc2.vhc & Import Acquisition

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6

Temps(s)

Vite

sse

de la

cet (

°/s)

Vit lacet

Vit lacet

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�Lacune sur la mesure des trajectoires

�Besoin : trajectométrie centimétrique

Historique INRETS MA, Dynamique Véhicule

0 20 40 60 80−200

−100

0

100

200Passage a 60 km/h

0 20 40 60 80−200

−100

0

100

200Premier passage limite

0 20 40 60 80−200

−100

0

100

200Second passage limite

0 20 40 60 80−200

−100

0

100

200Troisieme passage limite

0 20 40 60 80−200

−100

0

100

200Quatrieme passage limite

0 20 40 60 80−200

−100

0

100

200Cinquieme passage limite

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Besoin : trajectométriecentimétrique

�GPS de précision centimétrique�Investissement Mi-lourd, Marché

public en 1999, x UR intéressées�DSNP, LEICA, 2 intégrateurs de

matériels TRIMBLE…�Séances d'essais sur piste�DSNP retenu : Aquarius 5000�Matériel, performances, résultats

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Matériel DSNP acquis par INRETS-MA

� 2 Récepteurs GPS RTK DSNP (Dassault SercelNavigation Positionnement) Aquarius 5000– Station mobile embarquée et station fixe en bord de voie– Liaison Radio HF entre les deux– Kit piéton pour relevé de points– Package logiciel (W95) : Confpack, 3S-pack

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�Caractéristiques principales� Mesure de trajectoire centimétrique en 3D

� 1 cm en XY, 2 cm en Z� Des informations de Vitesse GPS et de

cap (lacet)� Données en dynamique (véhicule roulant)

à 10 Hz� Synchronisation avec notre système

d’acquisition � On travaille en relatif la plupart du temps

(/manœuvre), mais l'absolu est possible avec une référence fiable ("moyennage")

� Trames sur port RS232, récupération en WGS84, et projections en Lambert 1, 2 ou 3, selon l'endroit en France ou Lambert2 Etendu

Matériel DSNP acquis par INRETS-MA

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�Principales contraintes� Masques physiques perturbant ou empêchant

la réception des signaux des satellites (végétation, rochers, constructions…)

� Performances dépendantes de la constellation GPS (logiciel de prévision)

� Portée limitée des signaux HF pour le temps réel (1 à 2 km, selon l’environnement, même si 30 km théoriques en mer)

� Temps d’accroche des satellites (jusqu’àplusieurs minutes)

� Système complexe, nécessitant une certaine expérience de l’équipe

� Temps de mise en œuvre pour équiper un site (Moyennage si recherche "l'absolu"…)

Matériel DSNP acquis par INRETS-MA

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3.71583.716

3.71623.7164

3.71663.7168

3.717

x 105

3.39

3.392

3.394

3.396

3.398

3.4

x 105

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

X en m

PREDIT APTP RN137 − 2 bords et ligne médiane de la zone des essais − GPS INRETS

Y en m

Z e

n m

�Kit piéton : Relevé d'infrastructuresRN137 : PREDIT APTP

Types d'utilisation à MA

� Pente et dévers : Planches d'adhérences différentes des pistes du LCPC à Nantes� Prêt au LIVIC en 2001 pour relevé des pistes de Satory

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Types d'utilisation à MA�Programmes PREDIT APTP

�Visualisation de la trajectoire GPS d'un essai de slalom sur la nappe 3D du sol (Palas2 - A75 Pl. 4) : orniérage

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• Combinaison GPS embarqué et Kit piéton (/ bords de voies)�Analyse des trajectoires / Dynamique

�Programmes PREDIT SPLBL

Types d'utilisation à MA

7.6036 7.6038 7.604 7.6042 7.6044 7.6046 7.6048

x 105

1.9517

1.9518

1.9519

1.952

1.9521

1.9522

1.9523

1.9524

1.9525

1.9526

1.9527

x 105 CONES (o) − TRAJECTOIRE SELLETTE (−) − RELEVES GPS CENTIMETRIQUE

ESSAIS TRACTEUR + CITERNE − CONFIGURATION DU ROND−POINT

X en m

Y e

n m

rayon intérieur 15 m

rayon extérieur 22 m

7.6038 7.6039 7.6039 7.604 7.604 7.6041 7.6041 7.6041 7.6042 7.6043 7.6043

x 105

1.9521

1.9522

1.9522

1.9523

1.9523

1.9524

1.9524

1.9525

x 105 CONES (o) − TRAJECTOIRE SELLETTE (−) − RELEVES GPS CENTIMETRIQUE

ESSAIS TRACTEUR + CITERNE − CONFIGURATION DU CERCLE

X en m

Y e

n m

rayon intérieur 15 m

rayon extérieur 19 m

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Quand le ciel et la terre se rejoignent !� GPS (avec ou sans correction du roulis)� Intégration des signaux du capteur optique de vitesse 2 axes

• Fusion de données, validation capteursTypes d'utilisation à MA

GPS

GPS with roll

Speed Integ.

GPS

GPS with roll

Speed Integ.

roulis

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�Validation des performances de GPS faible coût avec une référence fiable

�EMMA2

Types d'utilisation à MA

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�Validation des performances de GPS faible coût avec une référence fiable : vitesse

�EMMA2

Types d'utilisation à MA

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Peugeot 307 : Instrumentation Haut de gamme : 128 voies

GPS centimétrique Moyeux dynamométriques

Architecture logicielle : modèle temps réel, recalage d’adhérence, reconstructeurs, observateurs…

Validation de modèles dynamiques utilisables enReconstitution d’accidents

Peugeot 307 : Véhicule instrumentépour la recherche en Sécurité Active

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Aujourd'hui intégré à 307

�Évolution vers temps réel embarqué�Diagnostic de Sécurité Primaire : thèse DL�ARCOS 2004 : Application Adhérence

• SERA – NEXYAD

�Diagnostic de rupture : MA, RADARR (SARI) • Identifier la vitesse de franchissement limite d'une

infrastructure• GPS : Une alternative de reconstitution de trajectoire• Développement d'un automate de conduite (respect

d'une consigne)

�C'est aussi une réponse au sous-effectif � De nouvelles exigences et une mise en évidence

plus nette des contraintes de l'équipement

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�Les contraintes d'utilisation�Couverture GPS (prédictions), liaison

UHF, masques�Notre équipement le plus délicat

�Conséquences�On a équipé la 307 d'un GPS de

base pour pallier aux lacunes du centimétrique !

�On a approfondi les possibilités du temps différé !

Aujourd'hui intégré à 307

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Perturbations masques physiques

3 environnements identifiés• Niveau 1 : Espace dégagé :Aucun arbre, horizon dégagé de tous les côtés

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• Niveau 2 : Moyennement perturbé :Quelques arbres sur les côtés, mais ne couvrent

pas la route…

Perturbations masques physiques

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• Niveau 3 : Environnement très perturbé :Arbres très présents, ciel très souvent masqué…

Perturbations masques physiques

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Calcul de la pente :Environnement dégagé

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Calcul de la pente :Moyennement perturbé

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Calcul de la pente :Environnement très perturbé

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Comparaison des performances selon les options utilisées :

-Mono L1 ou bi-fréquences L1L2

-3S-Pack (W95) / GNSS

Performances en temps différé

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27

28

29

30

31

En dynamiqueAccélération Slalom frein

à environ 40 km/h(Fortes sollicitations)

Temps différé plus stable que le temps réel

Pente constante à 0.75% env.

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TD 3S-Pack (W95) décroche plus facilement que GNSS (W2000)

Décrochage W95

Trajectoire

Pente

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TD 3S-Pack (W95) décroche plus facilement que GNSS (W2000)

Temps réel

Temps différé (W2000)

Temps différé (W95)

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Cas d’un bon signal (LRK) perdu suite à passage sous arbres

Temps réel

Temps différé (W2000)

Temps différé (W95)

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Problèmeset limites d’utilisation

Altitude en post-traitement différente en absolu (entre TR, TD…)

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Problèmeset limites d’utilisation

• Temps de réaccroche du signal en Temps réel– 1 ou 2 minutes dans certains cas

• Réglages à affiner :• Angle d’élévation minimum ? 10 degrés en

général• Temps d'accroche VS qualité• Expérience d’autres utilisateurs sur la portée

de la HF (selon les terrains…) ?• Portée optique 30 km avec 4 Watts ?

bileHantenneMoxeHantenneFi +×18.4

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Conclusions et perspectives�Un matériel performant mais pointu�Des applications très diversifiées�Évolution : acquisition nouveau logiciel

de post-traitement plus performant�En réparation actuellement…�Utilisation dans l'AS "Véhicules

Hybrides et Dynamique des Véhicules" LTE, LESCOT, MA : pentes des parcours de référence