Projet CAPTIV

1. Projet CAPTIV Consommation et strAtégies cooPératives pour les Transmissions entre Infrastructure et Véhicules SENTIEYS Olivier IRISA/ENSSAT 6 rue de kerampont - 22300 LANNION Tél.: 02 96 46 90 41 Fax.: 02 96 46 90 75 e-mail: sentieys@irisa.fr www: http://www.irisa.fr ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

2. Equipe CAIRN de l’IRISA (ex R2D2) • IRISA : Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires • Centre de recherche INRIA Rennes - Bretagne Atlantique • Environ 600 personnes, 30 équipes de recherche • Equipe CAIRN • 32 personnes, Lannion (ENSSAT) et Rennes (Campus de Beaulieu, ENS Cachan) • Circuits et systèmes intégrés à faible énergie • Communications mobiles ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

3. Contexte • Sécurisation des usagers de la route • Gestion de la fluidité du trafic • Emergence de nouveaux services • Solutions innovantes de communications radio-mobiles entre les véhicules et l’infrastructure • Techniques et technologies ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

4. Agenda • Objectifs du projet CAPTIV • Solutions scientifiques et techniques • Scénarios applicatifs • Cahier des charges • Résultats à T0+12 ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

5. Objectifs • Transmission d’informations vers les véhicules (ou depuis les véhicules) • À travers un réseau ad-hoc (dense) • Panneaux de signalisation communicants, capteurs divers (GPS, image, comptage, …), infrastructures (GSM, UMTS, …), véhicules, cyclistes, piétons • Débit faible à moyen (jusqu’à qq 10kbits/s) • Autonomie énergétique et faible coût • Milieux urbains, semi-urbain, … ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

6. Panneaux « intelligents » ParsivalTM (Lacroix S.A.) Communications panneau-véhicule Authentification Techniques RFID et caméra CAPTIV (version ) Communications avec véhicules et autres panneaux Techniques radio, émetteur-récepteur embarqué Informations diverses Panneaux communicants • Service d’urgence • Aide à la conduite • Accès à de nouveaux services ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

7. CAPTIV • Consommation et strAtégies cooPératives pour les Transmissions entre Infrastructure et Véhicules • Objectifs • Système autonome (e.g. capteur solaire, vibrations, …) • Faible énergie (<100mW) • Augmentation des débits • Réactivité importante ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

8. Optimisation de l’énergie par bit utile transmis dans le réseau Techniques de transmission coopératives et de traitement du signal Architecture électronique faible énergie Expérimentations et mesures de canal CAPTIV: solutions ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

9. Système distribué à transmission coopérative Techniques multi-antennes entre nœuds du réseau CAPTIV: solutions ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

10. Verrous scientifiques et techniques • Communications coopératives • Réseau ad-hoc hétérogène (sans infrastructure) • Densité hétérogène des nœuds • Routage, gestion de l’énergie • Transmissions multi-antennes • Communications de type MIMO (Multiple Input – Multiple Output) entre les différents nœuds du réseau de transmission ou entre un véhicule présent au carrefour et le réseau • Composants électroniques et antennes optimisés en efficacité énergétique • Reconfiguration, veille, … ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

11. IRISA/ENSSAT MIMO, systèmes électroniques, faible consommation IETR Antennes, canal de propagation, mesures ENST Bretagne Mesures, prototype GIS ITS-Bretagne Région Bretagne Conseil général des Côtes d’Armor VEHIPOLE, Route du Futur CETE Ouest Institut Maupertuis Lacroix AMG ECA FAROS Partenaires ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

12. Agenda • Objectifs du projet CAPTIV • Solutions scientifiques et techniques • Scénarios applicatifs • Cahier des charges • Résultats à T0+12 ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

13. Applications potentielles • Informations liées à la sécurité • Densité, fluidité du trafic • Authentification de la signalisation • e.g. passages piétons, ralentisseurs, vitesse, feux • Aide à la conduite • Régulation de vitesse • Géolocalisation • Services • Parkings, transports en commun, … • … ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

14. Reconnaissance de signalisation • Restitution • Synthèse vocale • Affichage sur tableau de bord • Utilisation d’un simulateur (FAROS) pour étudier les réactions du conducteur ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

15. Carrefour accidentogène • Manque de visibilité • Configuration géographique • Conditions climatiques (brouillard, forte pluie) • Vitesse excessive • Prévenir le véhicule à l’arrêt de l’arrivée d’un véhicule sur la route principale ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

16. Détection de contresens • Estimation de direction • Détection de l’anomalie • Avertissement aux voitures proches • Propagation de l’information vers un central contresens ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

17. Agenda • Objectifs du projet CAPTIV • Solutions scientifiques et techniques • Scénarios applicatifs • Cahier des charges • Résultats à T0+12 ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

18. Cahier des charges * * débit utile de 200 à 5000 octets/s ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

19. Candidats éliminés • Consommation trop importante • Réseaux locaux sans fil (Wi-Fi) • Portée trop restreinte • DSRC, UWB, Bluetooth • Débit trop faible • RFID ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

20. 802.15.4 (Zigbee) convient-il? • Couverture : 100 mètres • Débits : 20 à 240 kbits/s • Mobilité : 60 km/h au moins • Réactivité • Temps d’accès réseau : 30 ms • Réveil : 15 ms • Densité d’utilisateurs : 65000 (en théorie) • Consommation : 40-100 mW (<1mW en veille) • Coût assez faible et nombreuses solutions ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

21. Plate-forme matérielle • Solution SciLabs (ENSTBr,IETR) • Microcontrôleur 8051, HF CC2420 • Pile de protocoles Zigbee • Bon marché, facile à prendre en main, mais très peu ouvert • Solution Softbaugh (IRISA) • Microcontrôleur MSP430, HF CC2420 • Plate-forme ouverte • Pile Zigbee en option • Solution propriétaire (IRISA) • Gain significatif en énergie ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

22. Elaboration d’un scénario réaliste Modélisation et simulations Utilisation possible du véhipôle pour expérimentations Premier prototype à base de nœuds Zigbee Prototype de carrefour ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

23. Performance du MIMO coopératif [Globecom07] [Wireless Com.] [VTC07] [GRETSI07] [IRAMUS07] ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

24. Conclusions • Démonstrateur basé sur Zigbee • Intégration dans un simulateur de conduite • Performance des transmissions coopératives • Simple à déployer, faible coût • Test sur conducteur (simulateur) • Carrefour à équiper • Route du futur, vehipole ITS et sécurité routière - Intervention du 3/7/2007

25. CAPTIV Consommation et strAtégies cooPératives pour les Transmissions entre Infrastructure et Véhicules Olivier Sentieys IRISA/ENSSAT sentieys@irisa.fr 6, rue de kerampont - 22300 Lannion http://www.irisa.fr/R2D2 Equipe CAIRN