L’utilisation de capteurs LiDAR pour mesurer la vitesse et suivre le trafic

Les capteurs LiDAR sont assurément un sujet d’actualité. Les grandes industries où l’on impose des exigences rigoureuses en matière de détection et de télémétrie telles que l’industrie automobile, et plus récemment les systèmes de transport intelligents (STI), ont pris conscience des avantages uniques du LiDAR dans la détection, la mesure et la collecte d’informations en temps réel sur le trafic. Le marché du LiDAR est en pleine expansion : plusieurs jeunes entreprises ont vu le jour, les investissements en R et D sont plus élevés que jamais, les nouveaux partenariats et les fusions et acquisitions sont en croissance et la demande augmente rapidement. Tous ces facteurs sont positifs pour l’évolution des STI, où l’on commence à intégrer le LiDAR dans la panoplie de capteurs de trafic routier. L’industrie profitera de la nouvelle génération de capteurs LiDAR solid-state qui offriront des améliorations importantes en matière de performance et de fiabilité, tout en réduisant considérablement les coûts.

L’une des capacités uniques du LiDAR est de détecter la position d’un véhicule avec beaucoup de précision, tout en récoltant des données télémétriques, ce qui permet de calculer précisément sa vitesse. Cet article présente un aperçu de trois champs d’application intéressants reposant sur la technologie LiDAR solid-state pour mesurer la vitesse.

SOLUTIONS D’APPLICATION DES LIMITES DE VITESSE EN ENVIRONNEMENT URBAIN

TrafficLogix est une entreprise qui se spécialise dans la conception de systèmes de modération du trafic et d’application des limites de vitesse. Elle désirait offrir des capteurs routiers pouvant détecter automatiquement les véhicules, calculer leur vitesse et relever les infractions.

La technologie utilisée doit être très précise et constante pour être approuvée par la loi. Les capteurs doivent être robustes, puisqu’ils doivent être en fonction toute l’année, quel que soit le temps (pluie ou beau temps). Après avoir évalué plusieurs technologies, TrafficLogix a choisi le module de détection multi-élément M16 de LeddarTech, afin d’atteindre les exigences requises.

« Trouver une technologie précise et indétectable pouvant être utilisée pour mesurer la vitesse, repérer le véhicule fautif et appliquer la réglementation a été un facteur plus que déterminant », affirme Ahuva Basch, directeur de projet chez TrafficLogix, à propos de la technologie solid-state de LeddarTech.

La solution tout-en-un de TrafficLogix, appelée Enforcer Cam, repère les véhicules dépassant une certaine limite de vitesse et donne aux policiers la localisation ainsi que des photos et des vidéos de la scène en temps réel.

Le système compact peut détecter la circulation entrante (automobiles et motocyclettes) à des vitesses situées entre 0 et 180 km/h, jusqu’à une distance de 35 m. Il détermine aussi la vitesse réelle des véhicules avec une marge d’erreur de 3 %. Le système est par ailleurs en mesure de distinguer les véhicules les uns des autres, même dans une circulation dense, ce qui permet l’application maximale des limites de vitesse. Le Enforcer Cam est positionné diagonalement à l’arrière du trafic sortant, entre environ 3 et 5 m de la chaussée et à une hauteur de 2 m.

Le système de TrafficLogix se démarque grâce à une mesure de la vitesse précise et abordable et, contrairement à plusieurs systèmes d’application des limites de vitesse reposant sur la technologie radar, le faisceau infrarouge émis par un capteur LiDAR est pratiquement indétectable.

SUIVI DU TRAFIC ET RÉCOLTE DE DONNÉES

Les villes et les autorités de transport optent pour les grandes bases de données et le suivi en temps réel des réseaux routiers, afin d’optimiser les flux de circulation et le transport en commun sur les infrastructures existantes. La mise en place à grande échelle de capteurs LiDAR abordables le long d’artères principales permet de transmettre aux systèmes de gestion du trafic de précieuses informations, en temps réel, à propos du nombre de véhicules, de leur modèle, de leur position, de leur direction et de leur vitesse. De telles données peuvent être utilisées, en temps réel, pour déterminer les points de pression et les bouchons de circulation, en plus de favoriser les analyses statistiques avancées et la modélisation.

Les capteurs LiDAR solid-state tels que le Leddar M16 compilent des milliers de données par seconde, en suivant plusieurs véhicules à la fois sur plusieurs voies. Le taux d’acquisition rapide de chaque capteur et ses algorithmes de traitement des signaux optimisés assurent un calcul précis de la vitesse de tous les véhicules dans le champ de vision de chaque équipement.

Les capteurs LiDAR profitent d’une plus grande liberté de positionnement angulaire qu’un capteur radar. Les premiers peuvent être fixés sans contraintes de positionnement sur des infrastructures routières existantes. Les autorités publiques apprécient aussi le fait que les capteurs LiDAR ne font que recueillir des données et non des images, ce qui élimine les inquiétudes à propos du respect de la vie privée, en plus de favoriser l’acceptation sociale.

CONTRÔLE ET APPLICATION DES LIMITES DE VITESSE SUR LES AUTOROUTES

Dans le cadre d’une stratégie locale d’application de la loi, un intégrateur en système de STI devait concevoir un système capable de calculer efficacement la vitesse moyenne des véhicules circulant sur les routes et les autoroutes d’une municipalité. Les données recueillies sur le nombre de véhicules, leur modèle et leur vitesse devaient aussi être utilisées pour améliorer le flux de circulation et réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Le système devait détecter et reconnaître chaque véhicule tout en respectant une marge d’erreur maximale de 50 cm au début et à la fin de la zone de détection. Il devait aussi être en mesure de localiser tout véhicule, peu importe sa couleur ou sa grosseur, allant à une vitesse située entre 20 et 250 km/h. Le système devait surveiller deux voies à la fois et fonctionner quelles que soient les conditions météorologiques (pluie, neige, brouillard ou vent) et dans des conditions de luminosité variées (plein soleil, nuit, zones obscures, tels des tunnels, etc.).

Le système qui a été mis au point consiste en deux modules de détection LiDAR qui suivaient chaque véhicule à l’entrée et à la sortie d’une zone de détection déterminée pour calculer leur vitesse. Les capteurs étaient jumelés à un module de caméras, ou RAPI, aux points d’entrée et de sortie de la zone, qui prenaient en photo chaque plaque d’immatriculation. Les données recueillies pouvaient ensuite être transmises aux autorités locales à des fins d’application de la loi. 

Après avoir testé sans succès diverses technologies au laser qui ne parvenaient pas à répondre aux exigences relatives au taux de détection, l’intégrateur a choisi le Leddar d-tec, un détecteur de trafic routier dans lequel on retrouve des capteurs LiDAR solid-state intégrant un flash à large faisceau issu de lumières LED infrarouges. Les capteurs, basés sur la technologie Leddar, ont atteint un taux de détection près de 20 % supérieur aux capteurs laser. De plus, les capteurs Leddar étaient plus abordables et plus faciles à intégrer.

Le système mis au point se conformait pleinement aux exigences du client et se démarquait par sa performance, ayant détecté chaque véhicule avec un taux de succès avoisinant les 100 %. Aujourd’hui, ce système de détection de la vitesse est en service dans plus de 150 sites à travers l’Europe.

LE LIDAR : UN CAPTEUR HAUTEMENT POLYVALENT POUR LES STI

Comme les applications précédentes le démontrent, la technologie LiDAR solid-state peut être utilisée dans une variété de solutions de gestion du trafic, tout en étant plus économique que les dernières générations de capteurs LiDAR. Cette technologie peut aussi être utilisée dans les systèmes de détection des piétons et des cyclistes. La conception sans pièces mobiles, l’utilisation de composants abordables et les algorithmes de traitement du signal brevetés et hautement efficaces des capteurs LiDAR basés sur la technologie Leddar sont performants et fournissent des données à valeur ajoutée sur le trafic, comme le nombre de véhicules, leur taille, leur position, leur direction et leur vitesse, qui peuvent être utilisées dans une multitude d’applications propres aux STI.