Contribution à la ré-identification de véhicules par analyse de signatures magnétiques tri-axiales mesurées par une matrice de capteurs

Contributions to vehicles re-identification by an analysis of magnetic signatures measured with a matrix of three-axis magnetic sensors

• Auteur / Autrice : Anne-Cécile Pitton
• Direction : Sylvie Charbonnier, Andréa Vassilev
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, image, paroles, télécoms
• Date : Soutenance le 15/01/2015
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Bérenguer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Beauseroy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Noureddine Zerhouni, Moamar Sayed-Mouchaweh

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aimantation

Mots clés libres

Ré-identification de véhicules

Capteur magnétique

Distances temporelles

Modélisation magnétique

Aimantation induite

Gestion de trafic

Vehicle re-identification

Magnetic sensor

Temporal distances

Magnetic modelling

Induced magnetization

Traffic management

Résumé

La ré-identification de véhicules permet d’estimer deux paramètres clés en gestion dynamique de trafic : les temps de parcours et les matrices origine-destination. Dans cette thèse, nous avons choisi d'effectuer cette ré-identification par analyse des signatures magnétiques mesurées par des capteurs tri-axiaux placés sur la chaussée. La signature magnétique est générée par l'aimantation du véhicule : elle est alors susceptible de varier en fonction de l'orientation du véhicule par rapport au champ magnétique terrestre (à cause de l'aimantation induite dans le plan horizontal), et en fonction de sa position latérale relative par rapport aux capteurs. Les expérimentations que nous avons menées nous ont permis d'obtenir une base de données de signatures magnétiques, et ainsi d'évaluer les performances des deux méthodes de ré-identification que nous avons élaborées.La première méthode consiste à comparer directement des paires de signatures magnétiques mesurées par les capteurs. Les calculs de distances entre les paires sont effectués avec des algorithmes classiques comme la distance euclidienne. Les résultats obtenus sont très bons, et baissent peu lorsque le véhicule change d'orientation. Toutefois, ils sont très sensibles à la déformation des signaux due au décalage latéral du véhicule, et nécessitent donc de positionner un capteur tous les 0.20m sur toute la largeur de la voie.Dans un second temps, nous proposons une méthode de ré-identification qui compare des paires de modèles magnétiques de véhicules. Ces modèles sont composés de plusieurs dipôles, et sont calculés à partir des signatures mesurées. La modélisation a pour but de s’affranchir du décalage latéral du véhicule, en remontant à la position relative du véhicule par rapport aux capteurs. Avec deux fois moins de capteurs que la méthode précédente, les résultats obtenus sur signaux réels sont également très bons, même s'ils sont un peu plus sensibles au changement d'orientation du véhicule. De plus, une simulation nous permet d'extrapoler qu'il est effectivement possible de s'affranchir du décalage latéral avec cette méthode.

Vehicle re-identification gives access to two essential data for dynamic traffic management: travel times and origin-destination matrices. In this thesis, we chose to re-identify vehicles by analysing their magnetic signatures measured with several 3-axis magnetic sensors located on the road. A magnetic signature is created by the vehicle magnetization. Therefore, the vehicle orientation to the Earth’s magnetic field (which determines the induced magnetization) and the variation of the lateral position of the vehicle relative to the sensors’ one might both have an impact on the magnetic signature. We gathered our experiments’ results into a database of magnetic signatures that we used to evaluate the performances of the two vehicle re-identification methods we developed.The first method is a direct comparison of pairs of magnetic signatures measured by the sensors. Distances between pairs of signatures are computed using classic algorithms such as the Euclidean distance. This method’s results are very positive and the vehicle change of orientation has only a slight impact on them. However, the distortion of signals due to a lateral offset in the vehicle position has a strong impact on the results. As a consequence, sensors have to be placed every 0.20m over the road’s entire width.The second proposed method compares pairs of vehicles’ magnetic models. Those models are composed of several magnetic dipoles and are determined from the measured signatures. Magnetic modelling aims to suppress the influence of the vehicle lateral position on the results by assessing the relative position of the vehicle above the sensors. Although the vehicle orientation has slightly more impact on the performances than with the first method, the overall results are more promising. This method also allows us to divide by two the number of sensors used.