Description du projet Suite à un déplacement en voiture, des élèves ont fait remonter que leurs parents s étaient plaint de ne pas savoir dans quelle zone de limitation de vitesse ils se trouvaient Les panneaux manqués Une circulation dense Une sortie ratée et voilà que le stress et la fatigue augmentent et peuvent mettent en danger les passagers. Nous projet vise donc à informer les conducteurs de véhicules, des limitations de vitesse dans la zone où ils se trouvent. Ces limitations pouvant être modifiées selon les circonstances : climatiques, liées à des incidents : objets ou animaux se trouvant sur la voie de circulation, un accident, des travaux, des ralentissements etc. Ce dispositif présenterait aussi l avantage d informer en temps réel, les conditions optimales de vitesse à respecter en fonction du trafic ; ces conditions étant définies par un centre de calcul En ce qui concerne les activités du groupe, un élève s est formé à la programmation de systèmes proposés sur le marché, et obtient des résultats encourageants et prometteurs (programmation de modules ARDUINO). Le récepteur embarqué ne serait concerné que dans le sens de circulation en utilisant les propriétés de l effet Doppler afin d éviter une programmation des véhicules circulant en sens contraire sur la même voie. Le projet à l étude se compose donc de : Une base de programmation à distance des bornes émettrices De bornes émettrices De récepteurs embarqués D un affichage embarqué De maquettes de véhicules D un système émetteur piloté par effet Doppler Lieu de réalisation La réalisation se fera en majeure partie salle de technologie, en ce qui concerne la programmation des modules. Pour la réalisation des bornes, le collège dispose d une salle annexe équipée de machines pour le tournage et le fraisage. Pour la découpe et le façonnage des matériaux, nous avons à notre disposition une cisaille et une plieuse. Pour la réalisation des circuits imprimés et le câblage, le collège est pourvu de l essentiel pour ces réalisations : Boîte à insolation UV, bain de révélation et machine à graver ainsi que le nécessaire de câblage.
Type de production Un système émetteur/récepteur avec affichage piloté par circuit programmable. Des bornes émettrices programmables à distance et donc modifiables depuis un centre délocalisé. La réalisation de maquettes mobiles ayant le récepteur à affichage pour vérifier la performance du système et un pupitre de commande pour programmation à distance. Recherche Dans le domaine des communications radio, on trouve : - le wifi, le Bluetooth, le Zigbee, la 2G, 3G, 4G - WIFI : Le Wifi est facile à déployer, il n y a pas de câbles, son coût est faible (câblage et installation par poste et par utilisateur). On accède en temps réel aux informations, quel que soit le lieu où se situe. Inconvénients du WIFI : La sécurité (car souvent non appliquée). Les interférences inhérentes à la radio, à la bande de fréquences partagée (Bluetooth, fours à Micro-ondes, ). Les débits sont encore théoriques Le chiffrement affecte les performances (en moyenne 20%). La bande passante est partagée (pas de commutation) et parfois les points d accès sont encombrés à cause des nombreux utilisateurs. BLUETOOTH Les composants sont très miniaturisés et à faible consommation électrique. Ils peuvent être intégrés dans nombre d'équipements (téléphones mobiles, PDA, portables, mais également à terme des appareils domestiques). On peut créer des réseau personnels (WPAN ). C est une technologie bon marché. Inconvénients : Il est plutôt réservé à la communication entre périphériques (PDA, ordinateur, imprimante). Mais les liaisons sont à courte portée (entre 10 et 30 mètres) à moyen débit (720 Kb/s). XBEE Les radios Xbee utilisent le protocole ZigBee qui permet de mettre en place facilement un réseau maillé. Il est peu cher et simple. Il met en place le réseau et l entretient sans intervention. Il est utile dans les situations ou deux points qui veulent communiquer ne sont pas trop éloignés l un de l autre.
Avantages du Xbee Alors que le protocole Wifi nécessite 1 Mo de mémoire vive pour réaliser un nœud du réseau, le ZigBee n'a besoin que de 39 à 70 Ko. Ce faible espace mémoire lui permet de déployer un maillage de plus de 65.000 nœuds, là où le Wifi n'en permet que 32, au maximum. Ce maillage à haute densité permet une résilience très importante : si un nœud tombe en panne, le message initial peut arriver à destination via un autre chemin. On reconnaît ici la force d'un système distribué. Inconvénients : La faible portée du ZigBee (100m), comme le Wifi peut ne pas convenir à certaines configurations géographiques. On remarque ici l'avantage des bandes ISM puisque la portée est 10 fois plus importante (1000 m). C est donc après l étude de tous ces systèmes que nous avons conclut que le Xbee nous conviendrait le mieux. Les étapes Analyse de l idée de départ : est-il possible de communiquer en temps réel avec un véhicule en déplacement? Hypothèse : Nous pensons que c est possible. Nous mettons en place un protocole expérimental à base de radios Xbee pour vérifier notre hypothèse.
Une première communication en temps réel. Le Centre de commande Le guidage des servomoteurs L affiche et la réception Le système émetteur/récepteur/véhicule
Les difficultés rencontrées : - La communication par Xbee (initialement prévue pour la domotique et l Internet des objets) est possible mais reste limitée dans son usage avec la carte Arduino (le téléversement du programme doit se faire dans des conditions particulières, problème des obstacles ). Nous décidons néanmoins de garder ces radios, d un coût modique et spécialement prévue pour créer des réseaux de capteurs. - la programmation des radios Xbee nécessitant un logiciel spécial qu il a fallu maitriser et du code pour programmer le Pic ATMEL. - la programmation du déplacement du robot. Nous avons essayé des moteurs à courant continu, gros consommateur de courant, qui nous ont posés des problèmes de contrôle et d alimentation; et des servomoteurs nécessitant un réglage plus fin (angle et étalonnage selon les fabricants) Première conclusion : Les résultats sont concluants. Nous avons réussi à transmettre une information (ici la zone de vitesse dans laquelle on se trouve) en temps réel au véhicule Nous pensons maintenant à améliorer notre système en : utilisant une seule carte ARDUINO pour la transmission des informations et la propulsion du véhicule. la coordination des bornes émettrices, plus difficile, qui doit gérer un réseau de capteurs et permettre d informer et de contrôler le véhicule. Une carte programmable plus performante (avec 3 ports série) : l Arduino Mega Un deuxième véhicule pour tester la transmission par effet Doppler Prévisions : Recherche d un partenaire scientifique et prise de contact : CNIR, CRICR, DIRIF, SAGEM? Visite du laboratoire ou de la structure : CNIR Rosny-sous-bois, Dirif (Créteil) Réalisation du deuxième véhicule et des bornes