Domaine technique
[0001] La présente invention concerne le domaine de la détermination d'informations relatives
au trafic de véhicules pour un réseau routier. En particulier, l'invention concerne
un procédé de détermination d'un nombre de passages de véhicules sur au moins une
portion de route d'un réseau routier.
[0002] Cette problématique se pose pour tous les modes de déplacements : bicyclette, véhicule
automobile, deux-roues motorisé, bateau, trottinette, etc. ainsi que les déplacements
piétons. Toutefois, le développement des mobilités douces (bicyclette, trottinette,
etc.) fait apparaître un besoin de détermination précis de la fréquentation des routes
au sein des réseaux routiers en raison de leur utilisation croissante et du faible
nombre d'équipements de mesure dédiés.
[0003] Afin de déterminer le nombre de passages de véhicules sur une route, il est possible
d'instrumenter la route avec des capteurs fixes, tels que des caméras, des radars
ou des boucles inductives. De tels capteurs sont liés à l'infrastructure routière.
Les mesures réalisées par ces capteurs ont l'avantage d'être précis. Toutefois, ils
présentent l'inconvénient majeur d'être ponctuels spatialement : il n'est pas possible
de déterminer le nombre de passages de véhicules sur l'ensemble des routes d'un réseau
routier, et ils sont également onéreux : pour avoir un maximum d'informations, il
est nécessaire d'avoir un grand nombre de capteurs fixes. Par exemple, à Paris, le
nombre de routes est d'environ 40000, ce qui peut donc nécessiter un très grand nombre
de capteurs fixes si on souhaite avoir le nombre de passages de véhicules pour toutes
les routes.
[0004] Pour déterminer le nombre de passages de véhicules sur une route, une autre possibilité
concerne l'utilisation de données mesurées par des systèmes de géolocalisation, notamment
au moyen d'une application intégrée dans un téléphone intelligent (de l'anglais «
smartphone »). Cette méthode permet d'obtenir des mesures du nombre de passages de
véhicules pour un grand nombre de routes du réseau routier. Toutefois, tous les utilisateurs
de tous les véhicules n'utilisent pas les systèmes de géolocalisation pour tous leurs
trajets. Par conséquent, les mesures obtenues par ce biais ne représentent pas l'ensemble
des utilisateurs du réseau routier, en termes quantitatifs, mais aussi en termes qualitatifs
: par exemple, les utilisateurs d'application de géolocalisation dans un téléphone
intelligent ne représentent pas l'ensemble des usagers du réseau routier. Cette détermination
du nombre de passages de véhicules sur une route d'un réseau routier par cette méthode
est donc biaisée.
[0005] Il existe donc un besoin de déterminer précisément et sur un ensemble de routes la
fréquentation par des véhicules.
Technique antérieure
[0006] Afin d'obtenir précisément des informations relatives au trafic sur le réseau routier,
des méthodes de fusion de données mesurées ont été envisagées, de manière à bénéficier
des avantages des deux types de données mesurées : précision et informations réparties
spatialement.
[0007] Par exemple, le document : «
STUDY ON DATA FUSION MODEL WITH MULTI-SOURCE HETEROGENEOUS TRAFFIC DATA, Feng-cui
QIU, En-jian YAO, Yang YANG, Xin LI, Yi ZHANG, ICTIS 2011, ASCE 2011 » concerne la fusion de données provenant de capteur de trafic, de données des véhicules
et des données de plaque d'immatriculation pour déterminer une estimation de la vitesse
de déplacement au moyen d'une méthode mettant en œuvre un réseau de neurones. Une
telle méthode ne permet pas de déterminer le nombre de passages de véhicules sur une
portion d'un réseau routier. De plus, cette méthode est une méthode à une dimension
et n'est pas adaptée à un espace bidimensionnel ou à un graphe représentant le réseau
routier.
[0009] En outre, le document : «
Gaussian Process Decentralized Data Fusion and Active Sensing for Spatiotemporal Traffic
Modeling and Prediction in Mobility-on-Demand Systems, Jie Chen, Kian Hsiang Low,
Yujian Yao, and Patrick Jaillet, IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATION SCIENCE AND ENGINEERING,
VOL. 12, NO. 3, JULY 2015 » concerne une méthode de détermination de la vitesse mettant en œuvre des fusions
de données entre les véhicules, et ne prend pas en compte des données de capteurs
fixes. Cette méthode ne permet donc pas de prendre en compte des mesures ponctuelles
précises. De plus, cette méthode ne concerne pas la détermination du nombre de passages
de véhicules sur une portion de réseau routier.
[0010] Le brevet
US5812069 concerne une méthode et un système de prévision des flux de trafic. Cette méthode
se base sur une fusion de données d'une flotte de véhicules pour anticiper les congestions.
Cette méthode ne permet donc pas de déterminer le nombre de passages de véhicules
sur une portion du réseau routier.
Résumé de l'invention
[0011] L'invention a pour but de déterminer de manière précise et robuste, et sans coût
important, le nombre de passages de véhicules sur des routes d'un réseau routier.
Pour cela, la présente invention concerne un procédé de détermination d'un nombre
de passages de véhicules sur au moins une portion de route d'un réseau routier, dans
lequel on réalise des mesures par des capteurs fixes et des mesures par géolocalisation.
Pour ce procédé, on détermine un champ scalaire spatialisé. Enfin, on détermine le
nombre de passages de véhicules au moyen du champ scalaire spatialisé déterminé (qui
dépend notamment des mesures par des capteurs fixes) et des mesures par géolocalisation.
Le procédé selon l'invention permet de prendre en compte les deux types de mesures
pour obtenir un nombre de passages de véhicules précis et robuste. Le champ scalaire
spatialisé permet d'assurer la robustesse du procédé.
[0012] L'invention concerne un procédé de détermination d'un nombre de passages de véhicules
sur au moins une portion de route d'un réseau routier, au moyen d'au moins deux capteurs
fixes de mesure de trafic disposés sur une pluralité de points de mesures agencés
au sein dudit réseau routier, et au moyen de mesures lors d'au moins un déplacement
d'au moins un véhicule. Pour ce procédé, on met en œuvre les étapes suivantes :
- a. On mesure un premier nombre de passages de véhicules auxdits points de mesure au
moyen desdits capteurs fixes ;
- b. On mesure la géolocalisation dudit au moins un véhicule lors dudit au moins un
déplacement au sein dudit réseau routier, et on en déduit un deuxième nombre de passages
de véhicules sur chaque route dudit réseau routier empruntée par ledit au moins véhicule
pendant ledit au moins un déplacement ;
- c. On détermine ledit nombre de passages de véhicules sur ladite au moins une portion
de route dudit réseau routier au moyen dudit deuxième nombre de passages de véhicules
et d'un champ scalaire spatial qui dépend dudit premier nombre de passages de véhicules.
[0013] Selon un mode de réalisation, on détermine ledit champ scalaire spatial par détermination
d'un facteur de normalisation spatialisé, et on détermine ledit nombre de passages
de véhicule sur ladite au moins une portion de route dudit réseau routier au moyen
dudit deuxième nombre de passages de véhicules et dudit facteur de normalisation spatialisé.
[0014] Avantageusement, on détermine ledit facteur de normalisation spatialisé au moyen
des étapes suivantes :
- i. On détermine ledit facteur de normalisation spatialisé auxdits points de mesure
au moyen desdites mesures au moyen desdits capteurs fixes, et au moyen dudit deuxième
nombre de passages de véhicules auxdits points de mesures ; et
- ii. On détermine ledit facteur de normalisation spatialisé sur ladite au moins une
portion dudit réseau routier par extrapolation dudit facteur de normalisation spatialisé
déterminé auxdits points de mesure.
[0015] De manière avantageuse, auxdits points de mesure, ledit facteur de normalisation
est défini par la formule suivante :

avec N
cap ledit premier nombre de passages de véhicules, N
geo ledit deuxième nombre de passages de véhicules, p une constante.
[0016] Conformément à une mise en œuvre, ledit champ scalaire spatial est un champ scalaire
stochastique.
[0017] Avantageusement, ledit champ scalaire spatial est mis en œuvre au moyen de processus
gaussiens.
[0018] De préférence, on modélise ln(
Ntot + 1), par un processus gaussien
u2 défini sur un graphe mathématique dudit réseau routier,
Ntot étant ledit nombre de passages de véhicules sur au moins une portion de route dudit
réseau routier,
u2 étant défini de telle sorte que
u2 =
ρu1 +
δ avec
u1 et
δ eux-mêmes deux processus gaussiens définis sur ledit graphe dudit réseau routier
et tels que
u1 modélise
ln(
Ngeo + 1) avec
Ngeo le deuxième nombre de passages de véhicules,
p une constante, et avec et
u2 modélise
ln(
Ncap + 1) auxdits points de mesure, avec
Ncap ledit premier nombre de passages de véhicules mesurés par lesdits capteurs fixes.
[0019] Selon un aspect, lesdits processus gaussiens de
u1 et
δ prennent en compte une mesure de proximité entre des portions de route dudit réseau
routier permettant de construire les noyaux desdits processus gaussiens.
[0020] Selon une option de réalisation, on détermine des hyper-paramètres des noyaux desdits
processus gaussiens
u1 et
δ au moyen d'une procédure d'optimisation dudit processus gaussien.
[0021] Conformément à un mode de réalisation, on mesure ladite géolocalisation dudit au
moins un véhicule au moyen d'un capteur de géolocalisation intégré dans un téléphone
intelligent.
[0022] Selon une mise en œuvre, ledit au moins un véhicule est une bicyclette.
[0023] De manière avantageuse, lesdits capteurs fixes sont choisis parmi des caméras, des
radars, des cellules photoélectriques, des câbles piézoélectriques ou des boucles
inductives.
[0024] Selon un aspect, le procédé prend en compte également au moins un trajet simulé par
un utilisateur.
[0025] Selon un mode de réalisation, on mesure en outre l'horodatage desdites mesures desdits
capteurs fixes et desdites mesures de géolocalisation dudit au moins un véhicule.
[0026] Avantageusement, on détermine le nombre de passages de véhicules pour une période
future pour au moins une portion de route dudit réseau routier au moyen desdites mesures
des capteurs fixes, desdites mesures de géolocalisation et dudit horodatage.
[0027] Conformément à une mise en œuvre, ladite détermination dudit nombre de passages de
véhicules pour une période future prend en compte en outre la météorologie et/ou une
modification de l'infrastructure dudit réseau routier.
[0028] Selon un aspect, on affiche ledit nombre déterminé de passages de véhicules sur une
carte routière, de préférence au moyen d'un téléphone intelligent ou d'un système
informatique.
[0029] D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention, apparaîtront
à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations,
en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
Liste des figures
[0030]
La figure 1 illustre les étapes du procédé selon l'invention.
La figure 2 illustre les étapes du procédé selon un premier mode de réalisation de
l'invention.
La figure 3 illustre les étapes du procédé selon un deuxième mode de réalisation de
l'invention.
La figure 4 illustre un exemple de chemin pour illustrer le procédé selon l'invention.
La figure 5 illustre des mesures réalisées pour l'exemple de la figure 4.
La figure 6 illustre le nombre de passages de véhicules déterminés par le procédé
selon un mode de réalisation l'invention pour l'exemple des figures 4 et 5.
La figure 7 illustre une carte de Paris représentant le nombre de passages de bicyclettes
sur les routes, au moyen d'un procédé selon l'art antérieur.
La figure 8 illustre une carte de Paris représentant le nombre de passages de bicyclettes
sur les routes, au moyen du procédé selon un mode de réalisation de l'invention.
Description des modes de réalisation
[0031] La présente invention concerne la détermination d'un nombre de passages de véhicules
sur au moins une portion de route d'un réseau routier, de préférence sur l'ensemble
d'un réseau routier. Ainsi, la présente invention vise à dénombrer le nombre de véhicules
qui passent par une portion de route. On appelle réseau routier un ensemble de routes
et de chemins (notamment pour le mode de réalisation des mobilités douces) dans une
zone géographique prédéfinie. Cette zone géographique prédéfinie peut être un quartier
d'une ville, une ville, une communauté de communes, un département, etc. On appelle
une portion de route, un segment de route, par exemple entre deux intersections consécutives,
ou entre deux panneaux de signalisation (deux feux de circulation par exemple).
[0032] Le réseau routier peut être représenté par un graphe, appelé graphe routier. Le graphe
routier est composé d'un ensemble d'arêtes (appelés aussi arcs) et de nœuds, les nœuds
pouvant représenter les intersections, et les arêtes les portions de routes entre
les intersections. Le graphe routier peut être obtenu à partir d'un service en ligne
(« webservice ») de cartographie, par exemple Here Wego
™ (Here Apps LLC, Pays-Bas) qui fournit les arêtes du graphe sous forme d'objets géométriques
purs. De préférence, le graphe routier est cohérent avec le réseau routier (toutes
les connexions physiques entre deux routes, et uniquement celles-ci, sont représentées
par les nœuds du graphe), aussi invariant que possible dans le temps. De plus, le
graphe routier peut être simplifié, en ne prenant pas en compte les portions de routes
telles que les impasses, les chemins dans les parcs ou les autoroutes, en fonction
du type du véhicule considéré (par exemple pour le mode de réalisation des mobilités
douces, les autoroutes peuvent ne pas être prises en compte).
[0033] Le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre pour tout type de véhicules :
bicyclette, véhicule automobile, deux-roues motorisé, bateau, aéroglisseur, trottinette,
etc. ainsi que les déplacements piétons. Toutefois, le procédé selon l'invention est
particulièrement adapté aux bicyclettes. En effet, la problématique du nombre de passages
de véhicules est de plus en plus importante avec le développement de la mobilité douce,
et les comportements des cyclistes sont moins connus que les comportements des automobilistes.
Généralement, les flux automobiles sont déjà finement mesurés dans les grandes villes.
Par exemple, plus de 3000 boucles électromagnétiques de comptage sont présentes dans
la seule ville de Paris. A l'inverse, l'invention est particulièrement adaptée pour
inférer des flux à partir d'un nombre réduit de capteurs fixes. Le procédé selon l'invention
est adapté aux flux de bicyclette en ville, mais aussi aux flux de voiture dans des
zones peu instrumentées. Par ailleurs, les flux de transports en commun sont généralement
déjà connus par les opérateurs de ces transports publics.
[0034] Le procédé selon l'invention met en œuvre des mesures obtenues depuis au moins deux
capteurs fixes. Ces capteurs fixes sont disposés sur des points du réseau routier,
appelés points de mesure. Ils permettent des mesures ponctuelles du nombre de passages
de véhicules. Les positions des points de mesure sont identifiées au sein du réseau
routier. Selon un mode de réalisation de l'invention, les capteurs fixes peuvent être
des caméras, des radars, des boucles inductives, des cellules photoélectriques sensibles
détectant la rupture d'un rayon lumineux, des câbles piézo-électriques mesurant la
pression exercée sur la chaussée ou tous capteurs analogues.
[0035] Selon l'invention, le procédé met également en œuvre des mesures lors d'au moins
un déplacement d'un véhicule au sein du réseau routier. Ainsi, on connaît les portions
de route du réseau routier qui ont été parcourues par au moins un véhicule. De préférence,
on peut mettre en œuvre les mesures d'une pluralité de déplacements d'une pluralité
de véhicules, afin de déterminer précisément le nombre de passages de véhicules, et
de manière à avoir des informations sur un nombre important de portions de route du
réseau routier. Selon un mode de réalisation de l'invention, les mesures lors du déplacement
peuvent être des mesures de position, et de manière facultative d'altitude du véhicule.
Par exemple, ces mesures peuvent être réalisées par un capteur de géolocalisation,
tel qu'un capteur de positionnement par satellite, tel que le système GPS (de l'anglais
« Global Positioning System »), le système Galileo, etc. De préférence, le capteur
de géolocalisation peut être intégré dans un téléphone intelligent (de l'anglais «
smartphone »), afin de faciliter la mesure et de permettre la mesure pour de nombreux
déplacements et de nombreux véhicules. Dans le cas des bicyclettes, les mesures de
géolocalisation au moyen d'un téléphone intelligent peuvent, par exemple, être mises
en œuvre au moyen de l'application Geovelo
™ (Cie des mobilités, France) .
[0036] Selon l'invention, le procédé comporte les étapes suivantes :
- 1) Mesure avec les capteurs fixes
- 2) Mesure de géolocalisation
- 3) Détermination d'un nombre de passages de véhicules
[0037] Ces étapes peuvent être mises en œuvre par des moyens informatiques. Selon un exemple
de réalisation, l'étape 2) peut être réalisée au moyen d'un téléphone intelligent,
et l'étape 3) peut être mise en œuvre au moyen d'un système informatique comprenant
un serveur, celui-ci pouvant être dans un nuage informatique (de l'anglais « cloud
»). Les moyens informatiques peuvent également comprendre une mémoire informatique
pour le stockage des mesures des capteurs fixes et les mesures de géolocalisation.
Le téléphone intelligent est alors en communication avec le serveur. Cette configuration
permet de se libérer des contraintes de faible puissance de calcul des téléphones
intelligents. Les étapes seront détaillées dans la suite de la description.
[0038] De plus, les étapes 1) et 2) peuvent être réalisées dans cet ordre, dans l'ordre
inverse, ou simultanément. De préférence, les étapes 1) et 2) peuvent être réalisées
simultanément.
[0039] La figure 1 illustre, schématiquement et de manière non limitative, les étapes du
procédé selon l'invention. Dans un premier temps, on réalise des mesures N
cap avec des capteurs fixes CAP, et des mesures de géolocalisation N
geo par un capteur de géolocalisation GEO. Ces mesures N
cap et N
geo servent à déterminer un champ scalaire spatialisé SCA. On combine le champ scalaire
spatialisé SCA et les mesures de géolocalisation N
geo pour déterminer DET le nombre de passages de véhicules N
tot.
[0040] Le champ scalaire spatialisé peut être déterminé soit de manière déterministe, soit
de manière stochastique.
[0041] Selon une première mise en œuvre de l'invention mettant en œuvre une détermination
déterministe du champ scalaire spatialisé, le procédé peut comporter les étapes suivantes
:
- 1) Mesure avec les capteurs fixes
- 2) Mesure de géolocalisation
- 3) Détermination d'un nombre de passages de véhicules
- a) détermination d'un facteur de normalisation spatialisé
- b) détermination d'un nombre de passages de véhicules
[0042] La figure 2 illustre, schématiquement et de manière non limitative, les étapes du
procédé selon un premier mode de réalisation de l'invention. Dans un premier temps,
on réalise des mesures N
cap avec des capteurs fixes CAP, et des mesures de géolocalisation N
geo par un capteur de géolocalisation GEO. Ces mesures N
cap et N
geo servent à déterminer un facteur de normalisation spatialisé F
norm. On combine le facteur de normalisation spatialisé F
norm et les mesures de géolocalisation N
geo pour déterminer DET le nombre de passages de véhicules N
tot.
[0043] Selon une deuxième mise en œuvre du procédé mettant en œuvre une détermination stochastique
du champ scalaire spatialisé, le procédé peut comporter les étapes suivantes :
1) Mesure avec les capteurs fixes
2) Mesure de géolocalisation
3) Détermination d'un nombre de passages de véhicules
a') Détermination d'un premier processus gaussien modélisant les flux mesurés par
géolocalisation
b') Détermination d'un second processus gaussien intégrant le premier processus ainsi
qu'un facteur de normalisation spatialisé
c') Détermination d'un nombre de passages de véhicules
[0044] La figure 3 illustre, schématiquement et de manière non limitative, les étapes du
procédé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans un premier temps,
on réalise des mesures N
cap avec des capteurs fixes CAP, et des mesures de géolocalisation N
geo par un capteur de géolocalisation GEO. Ces dernières mesures sont corrigées et extrapolées
par une première modélisation PG1 sous forme de processus gaussien
u1. N
cap et
u1 servent à déterminer PG2 un deuxième processus gaussien,
u2 assurant la mise à l'échelle spatialisée de
u1 afin qu'il soit en accord avec N
cap sur l'ensemble des points de mesures fixes. Une détermination DET de la valeur moyenne
u2 et de son intervalle de confiance ., permet d'estimer le nombre de passages de véhicules
N
tot.
1) Mesure avec les capteurs fixes
[0045] Lors de cette étape, on mesure un premier nombre de passages de véhicules aux points
de mesure au moyen des capteurs fixes. Ce premier nombre de passages de véhicules
aux points de mesures est ponctuel (en termes spatial et non en termes temporel) :
il concerne uniquement les points de mesures.
[0046] Selon un aspect de l'invention, on peut réaliser également lors de cette étape l'horodatage
des mesures par capteurs fixes, afin de connaître l'instant de passage du véhicule
sur les points de mesure. Cette mesure peut permettre de déterminer le nombre de passages
de véhicules pour une période donnée, ou peut être mise en œuvre dans une détermination
prédictive de nombre de passages de véhicules pour une période future.
2) Mesure de aéolocalisation
[0047] Lors de cette étape, on mesure la géolocalisation de l'au moins un véhicule lors
de l'au moins un déplacement au sein du réseau routier, puis on en déduit, par comptage,
un deuxième nombre de passages de véhicules sur chaque route du réseau routier empruntée
par le véhicule pendant le déplacement. En d'autres termes, on identifie chaque portion
de route concernée par l'au moins un déplacement, et pour chaque portion de route
concernée par l'au moins un déplacement, on compte le nombre de passages de véhicules.
Ainsi, le deuxième nombre de passages de véhicules est spatial : il dépend de la portion
de route considérée.
[0048] Selon un mode de réalisation, les mesures de la géolocalisation peuvent être indiquées
dans le graphe routier. Pour cela, on peut mettre en œuvre une méthode de « map-matching
» (pouvant être traduit par correspondance cartographique). Par exemple, on peut mettre
en œuvre la méthode de « map-matching » du service en ligne Here WeGo
™ (HERE Apps LLC, Pays-Bas).
[0049] Conformément à une mise en œuvre de l'invention, on peut ajouter à ces mesures par
géolocalisation, des déplacements simulés. Ainsi, des informations supplémentaires
peuvent être utilisées dans le procédé pour une détermination plus précise du nombre
de passages de véhicules. Les déplacements simulés peuvent correspondre aux demandes
de navigation réalisées sur un système de géolocalisation et pour lequel aucune mesure
de géolocalisation n'a été effectuée. En effet, dans certaines situations, l'utilisateur
peut interroger un système de géolocalisation pour connaître son chemin avant son
départ, et peut ne pas réaliser de mesure de géolocalisation pendant son déplacement
alors qu'il aura suivi le chemin déterminé par le système de géolocalisation.
[0050] Selon un aspect de l'invention, on peut réaliser également lors de cette étape l'horodatage
des mesures de géolocalisation, afin de connaître l'instant de passage du véhicule
sur la portion de route. Cette mesure peut permettre de déterminer le nombre de passages
de véhicules pour une période donnée, ou peut être mise en œuvre dans une détermination
prédictive du nombre de passages de véhicules pour une période future.
3) Détermination d'un nombre de passages de véhicules
[0051] Lors de cette étape, on détermine le nombre de passages de véhicules sur l'au moins
une portion de route du réseau routier, au moyen de la détermination d'un champ scalaire
spatialisé. Le champ scalaire est une distribution d'un scalaire dans l'espace, il
est dit spatialisé car il est variable dans l'espace, en d'autres termes, il varie
d'une portion de route à une autre au sein du réseau routier (il peut être déterminé
sur des portions de route pour lequel aucune mesure par capteur ou par géolocalisation
ont été réalisées). La variabilité spatiale du champ scalaire spatialisé permet une
précision et une robustesse pour déterminer le nombre de passages de véhicules. Le
champ scalaire spatialisé est déterminé notamment à partir du premier nombre de passages
de véhicules.
[0052] Le nombre de passages de véhicules déterminé est spatial ; en d'autres termes variable
dans l'espace, c'est-à-dire variable d'une portion de route à une autre. Le nombre
de passages de véhicules déterminé lors de cette étape est différent des premier et
deuxième nombres de passages de véhicule déterminés lors des étapes 1) et 2).
[0053] De préférence, le champ scalaire spatialisé peut être défini sur le graphe du réseau
routier.
[0054] Le champ scalaire spatialisé peut être déterminé soit de manière déterministe, soit
de manière stochastique.
[0055] Pour une première mise en œuvre, pour lequel le champ scalaire spatialisé est déterminé
de manière déterministe (qui correspond au mode de réalisation de la figure 2), on
peut mettre en œuvre les étapes a) et b) décrites ci-dessous.
a) détermination d'un facteur de normalisation spatialisé
[0056] Lors de cette étape, on détermine un facteur de normalisation spatialisé. Le facteur
de normalisation est un coefficient multiplicateur, qui, si on le multiplie par le
deuxième nombre de passages de véhicules déduit des mesures de géolocalisation, permet
de déterminer un nombre de passages de véhicules cohérent et robuste. Il est déterminé
en s'appuyant notamment sur les mesures au moyen des capteurs fixes. Le facteur de
normalisation est dit spatialisé car il est variable dans l'espace. En d'autres termes,
le facteur de normalisation n'est pas constant et sa valeur peut varier d'une portion
de route à une autre. La variabilité spatiale du facteur de normalisation permet une
précision et une robustesse pour déterminer le nombre de passages de véhicules.
[0057] Pour déterminer le facteur de normalisation, on met en œuvre les étapes suivantes
:
- On détermine le facteur de normalisation spatialisé aux points de mesure au moyen
du premier nombre de passages de véhicules obtenu à l'étape 1) et au moyen du deuxième
nombre de passages de véhicules obtenu à l'étape 2) et considéré aux points de mesure
; et
- On détermine le facteur de normalisation pour au moins une portion de route du réseau
routier par une méthode d'extrapolation du facteur de normalisation déterminé au point
de mesure.
[0058] Selon un mode de réalisation de l'invention, on peut définir le facteur de normalisation
spatialisé
Fnorm défini de telle sorte que ln(
Ntot + 1) =
ρ ln(
Ngeo + 1) + ln(
Fnorm), ou de façon similaire (
Ntot + 1) = (
Ngeo + 1)
ρ ×
Fnorm avec N
geo le deuxième nombre de passages de véhicules,
ρ une constante, N
tot le nombre de passages de véhicules déterminé lors de cette étape. Aux points de mesure,
N
tot correspond audit premier nombre de passages de véhicules mesurés par lesdits capteurs
fixes. On utilise le logarithme du nombre de passages de véhicules, au lieu du nombre
de passages de véhicules directement, car le nombre de passages de véhicules peut
varier de plusieurs ordres de grandeur. De plus, pour prendre en compte le fait que
chaque portion de route n'est pas nécessairement parcourue par au moins un véhicule,
et puisque la fonction logarithme est utilisé, on ajoute 1 au nombre de passages pour
éviter l'irrégularité de la fonction logarithme en 0, sans dénaturer pour autant la
logique de l'algorithme.
[0059] Selon un exemple de réalisation, la constante
ρ peut être choisie égale à 1. Une telle valeur offre une interprétation simple de
l'algorithme : le nombre total de passage peut alors être estimé par le produit de
(
Ngeo + 1) et du facteur de normalisation
Fnorm . Dans le cas général, une valeur différente de
ρ permet d'offrir plus de flexibilité au modèle, en prenant en compte différemment
les faibles et les fortes valeurs de (
Ngeo + 1). De manière avantageuse, pour les points de mesures, le facteur de normalisation
peut être défini par la formule suivante :

.
[0060] Le facteur de normalisation
Fnorm peut alors être obtenu sur l'intégralité du graphe routier par un algorithme d'interpolation.
Par exemple, une interpolation polynomiale dans le plan réel

, représentant la zone géographique étudiée, peut être choisie. En variante, d'autres
algorithmes d'interpolation peuvent être mis en œuvre.
b) détermination d'un nombre de passages de véhicules
[0061] Lors de cette étape, on détermine le nombre de passages de véhicules au moyen d'un
facteur de normalisation et du deuxième nombre de passages de véhicules. Cette étape
peut mettre en œuvre notamment une multiplication entre le deuxième nombre de passages
de véhicules et le facteur de normalisation.
[0062] Selon un mode de réalisation, le nombre de passages de véhicules
Ntot déterminé lors de cette étape 3 peut s'obtenir par la formule
Ntot = (
Ngeo + 1)
ρ ×
Fnorm - 1, où
Ngeo et
Fnorm sont définis sur chaque portion de route concernée par l'au moins un déplacement
mesuré par géolocalisation. Ainsi, l'influence de du facteur de normalisation est
propagée sur l'ensemble de ces portions de routes du réseau routier.
[0063] Pour une deuxième mise en œuvre, pour lequel le champ scalaire spatialisé est déterminé
de manière stochastique (qui correspond au mode de réalisation de la figure 3), on
peut mettre en œuvre les étapes a'), b') et c') décrites ci-dessous.
[0064] Pour cette mise en œuvre, on peut déterminer le champ scalaire spatialisé au moyen
de processus gaussiens, notamment des processus gaussiens appliqués au graphe du réseau
routier.
a') Détermination d'un premier processus aaussien modélisant les flux mesurés par
géolocalisation
[0065] Lors de cette étape, on détermine un premier processus gaussiens
u1 modélisant ln(
Ngeo + 1) avec N
geo le deuxième nombre de passages de véhicules. Cette modélisation permet de limiter
le bruit de l'estimation, sur chaque portion de route du réseau, du nombre de déplacements
mesurés par géolocalisation et la traversant. En effet, les nombres de passages sur
les différentes portions de routes ne sont pas indépendants entre eux. Il est donc
possible d'appuyer la détermination du nombre de passages sur une route non seulement
par l'observation du nombre de passages sur cette même route, mais aussi par l'observation
du nombre de passages sur des routes proches.
[0066] On utilise le logarithme du nombre de passages de véhicules, au lieu du nombre de
passages de véhicules directement, car le nombre de passages de véhicules peut varier
de plusieurs ordres de grandeur. De plus, pour prendre en compte le fait que chaque
portion de route n'est pas nécessairement parcourue par au moins un véhicule, et puisque
la fonction logarithme est utilisé, on ajoute 1 au nombre de passages pour éviter
l'irrégularité de la fonction logarithme en 0, sans dénaturer pour autant la logique
de l'algorithme.
[0067] Les processus gaussiens définis sur graphe offrent cette possibilité, à condition
de leur fournir une mesure de proximité et de leur fournir une procédure de construction
de leur noyau à partir de cette mesure de proximité. Il permettent également d'extrapoler
ce nombre de passages sur des portions de routes qui ne seraient traversées par aucun
déplacement.
[0068] Par exemple, la mesure de proximité peut être le nombre de trajets obtenus par les
mesures de géolocalisation (étape 2) passant par deux routes, augmenté d'une constante
si ces deux routes sont adjacentes dans le graphe. Ainsi, deux routes seront d'autant
plus proches que le nombre de cyclistes passant par l'une et par l'autre est élevé.
Par exemple, le noyau construit sur cette mesure peut être une version modifiée de
l'algorithme de PageRank
™ (l'algorithme d'analyse des liens concourant au système de classement des pages Web
utilisé par le moteur de recherche Google
™). Le noyau ainsi construit exploite pleinement l'information contenue dans les mesures
complètes de géolocalisation, et pas uniquement dans des nombres de passages par route,
pris indépendamment les uns des autres.
[0069] Le noyau du processus gaussien intègre cette mesure de proximité, modulée par quelques
(généralement moins de trois) paramètres, nommés hyper-paramètres. Le noyau fournit
la corrélation attendue entre les réalisations du
u1 sur deux portions de route quelconques du réseau. Par exemple, un hyper-paramètre
du précédent noyau peut être le nombre minimal de déplacements, mesurés par géolocalisation
et passant par deux portions de route quelconques, nécessaires pour anticiper une
forte corrélation du nombre de passages sur ces mêmes deux portions de route. Conformément
à une mise en œuvre de l'invention, une procédure d'optimisation adaptée peut permettre
d'ajuster les hyper-paramètres du processus gaussien
u1. Un effet pépite peut également être pris en compte. Il traduit l'incertitude de
la mesure brute, et du degré de flexibilité laissé à l'algorithme pour ne pas strictement
interpoler les points de mesure.
[0070] Par exemple, cette optimisation peut être une procédure de maximisation de la vraisemblance
du processus gaussien
u1, sachant les mesures du nombre de déplacements mesurés par géolocalisation traversant
chaque portion de route.
b') Détermination d'un second processus gaussien intégrant le premier processus ainsi
qu'un facteur de normalisation spatialisé
[0071] Lors de cette étape, on détermine un second processus gaussien
u2 modélisant ln(
Ntot + 1), avec N
tot le nombre de passages de véhicules déterminés au cours de cette étape 3.
[0072] On utilise le logarithme du nombre de passages de véhicules, au lieu du nombre de
passages de véhicules directement, car le nombre de passages de véhicules peut varier
de plusieurs ordres de grandeur. De plus, pour prendre en compte le fait que chaque
portion de route n'est pas nécessairement parcourue par au moins un véhicule, et puisque
la fonction logarithme est utilisé, on ajoute 1 au nombre de passages pour éviter
l'irrégularité de la fonction logarithme en 0, sans dénaturer pour autant la logique
de l'algorithme.
[0073] On émet l'hypothèse que
u2 =
ρu1 +
δ, où
u1 est le processus gaussien défini à l'étape précédente et
δ est un processus gaussien indépendant de
u1. exp (
δ) est alors l'équivalent, dans un cadre théorique stochastique, du facteur de normalisation
déterministe
Fnorm.
[0075] De même que pour le processus gaussien
u1, une mesure de proximité et une procédure pour construire le noyau de
δ sont définies. Par exemple, le noyau de
u2 peut-être un noyau reposant sur une fonction RBF (fonction à base radiale). Une fonction
à base radiale est une fonction réelle quelconque ne dépendant que de la distance
à vol d'oiseau r entre chaque paire de routes. On pourra notamment prendre la mesure
de proximité exp (-
r2/
λ2), où r est la distance à vol d'oiseau séparant deux routes et
λ un hyper-paramètre du modèle.
λ peut être interprété comme la distance caractéristique séparant deux portions de
route au-delà de laquelle une faible corrélation des facteurs de normalisation est
anticipée.
[0076] La procédure assure que le processus
u2 corresponde à ln (
Ncap + 1), sur chaque portion de route possédant une mesure de comptage (N
cap est le premier nombre de passages de véhicules). Cette correspondance est prise au
sens que l'espérance du processus sur chaque portion de route possédant une mesure
de comptage soit proche de ln (
Ncap + 1) et que sa variance soit faible. Selon un mode de réalisation, une procédure
d'optimisation peut permettre de déterminer au mieux les hyper-paramètres de
δ. Notamment, on s'assure que la longueur de corrélation apparaissant dans le noyau
RBF est grande par rapport aux longueurs de corrélation caractéristiques du premier
noyau.
c') Détermination d'un nombre de passages de véhicules
[0077] Lors de cette étape, on détermine le nombre de passages de véhicules au moyen du
deuxième processus gaussien. La détermination du nombre de passages de véhicules est
assurée par l'évaluation de l'espérance

du deuxième processus gaussien déterminé à l'étape précédente sur toutes les portions
de route de la zone géographique étudiée et de sa variance

. Il est ensuite possible de calculer l'intervalle de confiance à 95% du nombre de
passage :

.
[0078] Les figures 4 à 6 illustrent la deuxième mise en œuvre de l'invention pour un exemple
simple. Pour cet exemple, on considère un ensemble de portions de route dans Paris.
La figure 4 illustre sur un plan les portions de route considérées. Sur cette figure
4, les points 1 représentent les points de mesures par les capteurs fixes, et la ligne
2 représente les portions de route, numérotés de 0 à 54. La figure 5 représente sur
une échelle logarithme les mesures du nombre N de passages de véhicules en fonction
de la direction D normalisée, dont le sens est indiqué par une flèche sur la figure
4. Le premier nombre de passages de véhicules est noté
Ncap et correspond aux mesures réalisées par les capteurs fixes. Le deuxième nombre de
passages de véhicules est noté
Ngeo et correspond aux mesures réalisées par géolocalisation. On remarque qu'aux points
de mesure le deuxième nombre de passages de véhicules est inférieur au premier nombre
de passages de véhicules : les mesures par géolocalisation ne suffisent donc pas pour
déterminer précisément le nombre de passages de véhicules. La figure 6 est similaire
à la figure 5. Sur la figure 6, on a tracé en outre la courbe
Ntot qui correspond au nombre de passages de véhicules estimés par le procédé selon l'invention.
La zone grisée autour de la courbe
Ntot donne une plage d'incertitudes autour du nombre déterminé correspondant à l'intervalle
de confiance précédemment mentionné. On remarque que la courbe
Ntot passe bien par les points
Ncap. De plus, on remarque que la courbe
Ntot a une forme assez similaire avec la courbe
Ngeo sans en être une simple translation. Par conséquent, le procédé selon l'invention,
permet bien de prendre en compte les nombres de passages de véhicules obtenus par
deux types de mesures différentes, de manière à obtenir précisément un nombre précis
de passages de véhicules.
[0079] Selon un mode de réalisation, le procédé peut mettre en œuvre une détermination d'un
nombre de passages de véhicules a posteriori. En d'autres termes, on détermine le
nombre de passages de véhicules qui ont parcouru les portions de route du réseau routier.
Selon une option de réalisation, cette détermination peut être réalisée pour un intervalle
de temps prédéfini, par exemple pour quelques heures, pour un ou plusieurs jours,
une ou plusieurs semaines, un ou plusieurs mois, etc. Pour cette option de réalisation,
on peut mettre en œuvre des mesures d'horodatage.
[0080] Alternativement, le procédé peut mettre en œuvre une détermination prédictive d'un
nombre de passages de véhicules pour une période future. Pour ce mode de réalisation,
le procédé peut mettre en œuvre les mesures des capteurs fixes, les mesures de géolocalisation,
ainsi que les éventuelles mesures d'horodatage. En effet, les éventuelles mesures
d'horodatage permettent de prendre en compte la périodicité des déplacements des utilisateurs
du réseau routier, par exemple les horaires de déplacement domicile-travail, le jour
de la semaine, les périodes de vacances, les périodes de confinement, les saisons,
etc. Ainsi, selon un exemple, la période future peut être quelques heures, quelques
jours, quelques semaines, voire quelques mois.
[0081] Afin d'améliorer la prédiction pour la période future, le procédé peut également
prendre en compte la météorologie. Dans ce cas, le procédé peut comporter une étape
d'enregistrement de la météorologie simultanément aux mesures des capteurs fixes,
aux mesures de géolocalisation, aux mesures d'horodatage. Ensuite, la détermination
prédictive d'un nombre de passages de véhicules peut se faire au moyen de prédictions
météorologiques pour la période future. Les prédictions météorologiques peuvent être
obtenues au moyen de service en ligne.
[0082] De plus, le procédé selon l'invention peut comporter une étape d'affichage du nombre
de passages de véhicules. Lors de cette étape, on affiche le nombre de passages de
véhicules déterminé sur une carte routière. Cet affichage peut prendre la forme d'une
note ou d'un code couleur ou d'une épaisseur de représentation de la route. Cet affichage
peut être réalisé à bord du véhicule : sur le tableau de bord, sur un dispositif portatif
autonome, tel qu'un appareil de géolocalisation (de type GPS), un téléphone portable
(de type téléphone intelligent). Il est également possible d'afficher le nombre de
passages de véhicules sur un site internet, que l'utilisateur peut consulter postérieurement
à sa conduite. De plus, le nombre de passages de véhicules peut être partagé avec
les pouvoirs publics (par exemple gestionnaire de la voirie) et les entreprises de
travaux publics. Ainsi, les pouvoirs publics et les entreprises de travaux publics
peuvent déterminer les routes ayant un grand nombre de passages de véhicules et adapter
les routes aux utilisateurs (par exemple création de pistes cyclables).
[0083] La figure 7 représente une carte routière de Paris. Sur cette carte routière, les
points de mesure des capteurs fixes 1 sont représentés par des cercles gris. De plus,
le deuxième nombre de passages de véhicules, pour cet exemple des bicyclettes, est
représenté par l'épaisseur des traits et le niveau de gris correspondant aux routes
: les traits épais et noirs traduisent un grand nombre de passages de bicyclettes
obtenu par les mesures de géolocalisation, alors que les traits fins et gris clair
traduisent un faible nombre de passages de bicyclettes obtenu par les mesures de géolocalisation.
Pour cette figure, les deux types de mesures sont indépendantes.
[0084] La figure 8 représente une carte routière de Paris, similaire à la figure 7. Toutefois,
sur cette figure, l'épaisseur et la couleur du trait des routes correspondent au nombre
de passages de bicyclettes obtenu par le procédé selon l'invention, en prenant en
compte les mesures des capteurs fixes et les mesures de géolocalisation illustrées
sur la figure 7. On précise que l'échelle de l'épaisseur et la couleur du trait entre
les figures 5 et 6 sont différentes, mais ces cartes permettent une comparaison relative
des routes. On remarque que les cartes des figures 5 et 6 diffèrent, en particulier
à l'est de Paris, le nombre de passages de véhicules déterminé par le procédé selon
l'invention est plus important que ce qui est mesuré par géolocalisation. Cette carte
routière peut être celle affichée par le procédé selon l'invention, notamment sur
un site internet ou sur un téléphone intelligent.
1. Procédé de détermination d'un nombre de passages de véhicules (N
tot) sur au moins une portion de route d'un réseau routier, au moyen d'au moins deux
capteurs fixes (1) de mesure de trafic disposés sur une pluralité de points de mesures
agencés au sein dudit réseau routier, et au moyen de mesures lors d'au moins un déplacement
d'au moins un véhicule,
caractérisé en ce qu'on met en œuvre les étapes suivantes :
a. On mesure un premier nombre de passages de véhicules (Ncap) auxdits points de mesure au moyen desdits capteurs fixes (1) ;
b. On mesure la géolocalisation (GEO) dudit au moins un véhicule lors dudit au moins
un déplacement au sein dudit réseau routier, et on en déduit un deuxième nombre de
passages de véhicules (Ngeo) sur chaque route dudit réseau routier empruntée par ledit au moins véhicule pendant
ledit au moins un déplacement ;
c. On détermine ledit nombre de passages de véhicules (Ntot) sur ladite au moins une portion de route dudit réseau routier au moyen dudit deuxième
nombre de passages de véhicules (Ngeo) et d'un champ scalaire spatial (SCA) qui dépend dudit premier nombre de passages
de véhicules (Ncap).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on détermine ledit champ scalaire spatial
(SCA) par détermination d'un facteur de normalisation spatialisé (Fnorm), et on détermine ledit nombre de passages de véhicule sur ladite au moins une portion
de route dudit réseau routier au moyen dudit deuxième nombre de passages de véhicules
et dudit facteur de normalisation spatialisé (Fnorm).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on détermine ledit facteur de normalisation
spatialisé (F
norm) au moyen des étapes suivantes :
i. On détermine ledit facteur de normalisation spatialisé (Fnorm) auxdits points de mesure au moyen desdites mesures au moyen desdits capteurs fixes,
et au moyen dudit deuxième nombre de passages de véhicules (Ngeo) auxdits points de mesures ; et
ii. On détermine ledit facteur de normalisation spatialisé (Fnorm) sur ladite au moins une portion dudit réseau routier par extrapolation dudit facteur
de normalisation spatialisé (Fnorm) déterminé auxdits points de mesure.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel auxdits points de mesure, ledit facteur
de normalisation spatialisé (F
norm) est défini par la formule suivante :

avec N
cap ledit premier nombre de passages de véhicules, N
geo ledit deuxième nombre de passages de véhicules,
ρ une constante.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit champ scalaire spatial (SCA) est
un champ scalaire stochastique.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel ledit champ scalaire spatial (SCA) est
mis en œuvre au moyen de processus gaussiens.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on modélise ln(Ntot + 1), par un processus gaussien u2 défini sur un graphe mathématique dudit réseau routier, Ntot étant ledit nombre de passages de véhicules sur au moins une portion de route dudit
réseau routier, u2 étant défini de telle sorte que u2 = ρu1 + δ avec u1 et δ eux-mêmes deux processus gaussiens définis sur ledit graphe dudit réseau routier
et tels que u1 modélise ln(Ngeo + 1) avec Ngeo le deuxième nombre de passages de véhicules, ρ une constante, et avec et u2 modélise ln(Ncap + 1) auxdits points de mesure, avec Ncap ledit premier nombre de passages de véhicules mesurés par lesdits capteurs fixes.
8. Procédé selon l'une des revendications 7, dans lequel lesdits processus gaussiens
de u1 et δ prennent en compte une mesure de proximité entre des portions de route dudit réseau
routier permettant de construire les noyaux desdits processus gaussiens.
9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel on détermine des hyper-paramètres
des noyaux desdits processus gaussiens u1 et δ au moyen d'une procédure d'optimisation dudit processus gaussien.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on mesure ladite géolocalisation
dudit au moins un véhicule au moyen d'un capteur de géolocalisation intégré dans un
téléphone intelligent.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un
véhicule est une bicyclette.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits capteurs fixes
(1) sont choisis parmi des caméras, des radars, des cellules photoélectriques, des
câbles piézoélectriques ou des boucles inductives.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit procédé prend
en compte également au moins un trajet simulé par un utilisateur.
14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on mesure en outre
l'horodatage desdites mesures desdits capteurs fixes et desdites mesures de géolocalisation
dudit au moins un véhicule.
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel on détermine le nombre de passages
de véhicules (Ntot) pour une période future pour au moins une portion de route dudit réseau routier
au moyen desdites mesures des capteurs fixes (1), desdites mesures de géolocalisation
et dudit horodatage.
16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel ladite détermination dudit nombre de
passages de véhicules (Ntot) pour une période future prend en compte en outre la météorologie et/ou une modification
de l'infrastructure dudit réseau routier.
17. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on affiche ledit nombre
déterminé de passages de véhicules (Ntot) sur une carte routière, de préférence au moyen d'un téléphone intelligent ou d'un
système informatique.