Projet de surveillance du trafic routier par drones J-L. Sorin1, F. Derkx1, E. Floch2, Y. Lesage2 1 Laboratoire Central des Ponts et Chaussées 2 Centre d’Etudes Techniques de l’Equipement de l’Ouest Journées micro-drones 1-3 octobre 2003 Toulouse Je vais vous présenter une recherche actuelle du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées qui concerne l ’utilisation d ’une plate-forme mobile d ’instrumentation pour l ’inspection des ouvrages d ’art. Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Plan de l’exposé Contexte et cadre du projet Objectifs et enjeux économiques Moyens de surveillance et d’information Le projet drone Expérimentation future Conclusion Pour cette présentation je vous propose de suivre le sommaire suivant : Je commencerai par vous énoncer : - les objectifs et les enjeux économiques d’une telle plate-forme puis je vous expliquerai sommairement ce qu ’est : - l’inspection des OA et je vous montrerai quelques exemples d ’ouvrages et des difficultés particulières rencontrées lors de ces opérations et vous montrerai quelques exemples de matériel d ’inspection et de traitement d ’image de fissure Je vous présenterai ensuite : - le Projet PMI du LCPC, les caractéristiques principales de la plate-forme et les fonctionnalités souhaitées Puis Jean-Luc Sorin vous présentera l’essai réalisé sur le viaduc de Saint-Cloud, et vous exposera les différents points suivants : - les Préliminaires - les moyens matériels et humains - les images de l ’essai - les résultats Je reprendrais ensuite la parole pour aborder les conclusions Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Contexte et cadre du projet La sécurité routière est une des priorités du ministère de l’équipement L’objectif final est de fournir aux usagers des informations sur l’état du trafic Mise en place de moyens en adéquation avec le schéma directeur d’information routière Les objectifs d’un tel projet sont multiples. Un de ces objectifs est de mettre en place des systèmes et des techniques d'instrumentation, d'auscultation et de surveillance (contrôle de trafic, feux de forêt, …) dans des zones difficilement accessibles du fait de leur implantation ou dans des sites à risque (pollution, zone instable, …). C'est le cas dans les domaines privilégiés tels que les Ouvrages d'Art (OA) pour l'auscultation des ponts, le Génie Civil pour les bâtiments de grande hauteur par exemple. Un tel projet doit également pouvoir améliorer le suivi et la connaissance des ouvrages, et proposer de nouvelles mesures donnant plus de renseignements sur la vie et le comportement de l'ouvrage. Les enjeux économiques sont de réduire les coûts d ’intervention en - évitant de mettre en place des barrages sur des routes nationales ou sur des autoroutes pendant plusieurs heures ; - en réduisant les coûts de surveillance des OA (à comparer avec les coûts de mise en place de plate-forme d'auscultation) ; - en réduisant les coûts d'une intervention humaine dans une zone à risque ; - en réduisant le coûts des mesures et en les optimisant (mise en place rapide du matériel, réduction du nombre d'intervenants…) ; Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Objectifs et enjeux économiques Mettre à la disposition, des gestionnaires et/ou organisations en charge de la sécurité, de nouveaux moyens pour : la surveillance du trafic la connaissance des phénomènes de congestion du trafic Compléter et étendre les moyens Réduire les coûts financiers Améliorer les conditions d’intervention Augmenter les fréquences de surveillance Les objectifs d’un tel projet sont multiples. Un de ces objectifs est de mettre en place des systèmes et des techniques d'instrumentation, d'auscultation et de surveillance (contrôle de trafic, feux de forêt, …) dans des zones difficilement accessibles du fait de leur implantation ou dans des sites à risque (pollution, zone instable, …). C'est le cas dans les domaines privilégiés tels que les Ouvrages d'Art (OA) pour l'auscultation des ponts, le Génie Civil pour les bâtiments de grande hauteur par exemple. Un tel projet doit également pouvoir améliorer le suivi et la connaissance des ouvrages, et proposer de nouvelles mesures donnant plus de renseignements sur la vie et le comportement de l'ouvrage. Les enjeux économiques sont de réduire les coûts d ’intervention en - évitant de mettre en place des barrages sur des routes nationales ou sur des autoroutes pendant plusieurs heures ; - en réduisant les coûts de surveillance des OA (à comparer avec les coûts de mise en place de plate-forme d'auscultation) ; - en réduisant les coûts d'une intervention humaine dans une zone à risque ; - en réduisant le coûts des mesures et en les optimisant (mise en place rapide du matériel, réduction du nombre d'intervenants…) ; Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Moyens actuels Structure : acquisition analyse et traitement information Nature : humains matériels Dans le cas d ’une plate-forme volante, nous avons recensé les caractéristiques principales de ce drone - Avoir une charge d’emport et une autonomie suffisantes - Permettre le vol stationnaire - en extérieur près d’un ouvrage - en intérieur à l’intérieur des voussoirs des ponts en béton - Avoir un contrôle facile - de la position et de la trajectoire - Etre facile d’entretien et permettre les évolutions - Assurer la sécurité Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Moyens d’acquisitions 1/2 Moyens matériels Lorsque l ’on parle d ’ouvrage, il faut entendre : - les ouvrages métalliques - les ouvrages en pierre et maçonnerie - les ouvrages de grande hauteur Mais l ’inspection porte également sur les portiques de signalisation. Sur chacun de ses ouvrages les contrôles sont différents (on ne recherche pas le même défaut sur un pont métallique que sur un ouvrage en béton précontraint), et chaque ouvrage offre ses propres difficultés d ’inspection, c ’est ce que l ’on va découvrir sur le transparent suivant. Caméra vidéo Caméra et capteurs météo Radar de détection Station de visualisation Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Moyens d’acquisitions 2/2 Station de comptage SIREDO Lorsque l ’on parle d ’ouvrage, il faut entendre : - les ouvrages métalliques - les ouvrages en pierre et maçonnerie - les ouvrages de grande hauteur Mais l ’inspection porte également sur les portiques de signalisation. Sur chacun de ses ouvrages les contrôles sont différents (on ne recherche pas le même défaut sur un pont métallique que sur un ouvrage en béton précontraint), et chaque ouvrage offre ses propres difficultés d ’inspection, c ’est ce que l ’on va découvrir sur le transparent suivant. Capteur piézo et boucles d’induction aéronefs Moyens humains Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Système drone télé-opéré Le Projet drone Système drone télé-opéré Vecteur Système de prises de vues et/ou d’imagerie Dans la désignation du projet, il faut bien séparer d’une part la plate-forme et d’autre part l’instrumentation. Pour nous cette plate-forme selon la configuration de l ’ouvrage peut-être volante ou grimpante, ou rampante. Quant à la partie instrumentation elle englobe l’étude de nouveaux types de capteurs Recherche d’un engin adapté Étude d’un nouveau moyen de surveillance télévisuel et de détection Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Caractéristiques principales du drone 1/2 Autoriser une charge d’emport et une autonomie suffisantes en vol Requis sur le vol : voler jusqu’à 15 m/sec de vent décoller et atterrir à partir d’un champ a priori restreint s’affranchir des turbulences Dans le cas d ’une plate-forme volante, nous avons recensé les caractéristiques principales de ce drone - Avoir une charge d’emport et une autonomie suffisantes - Permettre le vol stationnaire - en extérieur près d’un ouvrage - en intérieur à l’intérieur des voussoirs des ponts en béton - Avoir un contrôle facile - de la position et de la trajectoire - Etre facile d’entretien et permettre les évolutions - Assurer la sécurité Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Caractéristiques principales du drone 2/2 Requis sur le contrôle du vol : compétences élémentaires pour sa mise en œuvre connaître sa position par rapport à la route maîtriser sa trajectoire capacité de vol automatique pouvoir reproduire un plan de vol Requis sur la sécurité : furtivité vis à vis des usagers de la route visibilité vis à vis des usagers et gestionnaires de l’espace aérien dispositif de sécurité intrinsèque Dans le cas d ’une plate-forme volante, nous avons recensé les caractéristiques principales de ce drone - Avoir une charge d’emport et une autonomie suffisantes - Permettre le vol stationnaire - en extérieur près d’un ouvrage - en intérieur à l’intérieur des voussoirs des ponts en béton - Avoir un contrôle facile - de la position et de la trajectoire - Etre facile d’entretien et permettre les évolutions - Assurer la sécurité Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Fonctionnalités attendues Visualiser une scène routière Repérer un événement Transmettre des images en temps réel S’entretenir facilement Garantir la sécurité des usagers et des intervenants Quant aux fonctions de notre plate-forme mobile d ’instrumentation, nous avons listé une dizaine de fonctions principales décrivant de façon qualitative la totalité du besoin. Pour vérifier ce concept nous avons décidé de réaliser un essai sur un site réel, et je vais donner la parole à J.L Sorin pour vous en parler. Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Le projet drone dans un réseau : scénario Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse

Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Bouchon détecté par l’intermédiaire d’une station de détection ou d’une information venant d’un service compétent ou d’usagers Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Envoi d’un opérateur avec un système de recueil d’information (Drone) Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Transfert de l’information et de l’image vers un serveur via une transmission radio (Wi-Fi,……) Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Transfert de l’information et de l’image du serveur vers un PC et/ou un CIGT via une transmission internet/intranet Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Après analyse et validation, diffusion de l’information vers les médias, les usagers équipés de système d’aide à la conduite et les panneaux à messages variables sur la route Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Diffusion de l’information vers les usagers Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Expérimentation future au niveau du périphérique nantais Pourquoi - pour démontrer la faisabilité du projet Comment - par la mise en œuvre d’un essai Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Préparation de l ’essai 1/2 Choix du site Caractéristiques de la scène Choix de l’intervenant Caractéristiques du drone Autorisations préalables Sécurité Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Préparation de l ’essai 2/2 Autorisations préalables Demande de dérogation de survol à la préfecture de Loire-Atlantique qui consulte pour avis les autorités responsables concernées : délégation régionale de l’aviation civile ; direction inter-régionale de la police aux frontières ; mairies des communes concernées ; direction de la sécurité publique (DDSP) ; direction régionale de l'industrie et de la recherche ... Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Moyens matériels et humains drone moto planeur télécommande caméra station sol Équipe opérationnelle 1 opérateur-pilote 1 cadreur 1 assistant 2 spécialistes sécurité et techniques routières Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse

Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Conclusions La surveillance du trafic routier est une nouvelle application civile d’emploi de drones L’apport de ce nouvel outil sera important : pour les gestionnaires dans la compréhension des phénomènes de congestion et l’aide à la décision pour les usagers par une information plus pertinente Un essai va être réalisé prochainement sur le périphérique nantais pour valider ce type de surveillance. En conclusion on peut dire : que le concept a été validé par cet essai que la qualité des images obtenues est fortement liée aux performances de la la plate-forme. que les défauts doivent être localisés sur la structure que le pilotage à vue n’est pas satisfaisant et qu’il faut développer un véritable contrôle commande Une plate-forme doit être soit développée soit achetée si elle est existante sur le marché pour aller en avant dans ce projet de recherche Journées Micro-Drones 3ème édition 1-3 octobre 2003 Toulouse Journées micro-drone- 18-20 septembre 2002 -Toulouse