COMMENT LES DRONES PEUVENT-ILS AMÉLIORER LE TRAFIC ROUTIER ?

Chercheur responsable : Bruno Benevit

Titre original : Applications des véhicules aériens sans pilote (UAV) à la sécurité routière, à la gestion du trafic et des infrastructures routières : avancées et défis récents

Auteurs : Fatma Outay, Hanan Abdullah Mengash et Muhammad Adnan

Lieu d'intervention : -

Taille de l'échantillon : 91 études

Secteur : Économie des transports

Variable d'intérêt principal : Trafic routier

Type d'intervention : Drones

Méthodologie : Examen systématique

Résumé

Les véhicules aériens sans pilote, communément appelés drones, sont largement utilisés pour surveiller et améliorer diverses zones. Le transport terrestre représente l'un des secteurs qui bénéficie le plus de cet outil. Cet article présente une revue des dernières avancées en matière de drones pour le secteur routier, mettant en avant trois fonctionnalités : l'amélioration de la sécurité routière, la surveillance du trafic et la gestion des infrastructures. L'article discute des avancées des algorithmes de vision par ordinateur pour extraire des informations à partir de vidéos et d'images capturées par des drones, en les reliant aux améliorations des trois principales fonctionnalités analysées dans le secteur. Les auteurs discutent également des obstacles associés à la mise en œuvre généralisée des drones et des solutions possibles pour les surmonter.

1. Problème de politique

L'utilisation de drones est devenue populaire dans de nombreux secteurs, permettant d'effectuer des tâches de manière plus sûre et à moindre coût environnemental par rapport aux opérations aériennes pilotées (OUTAY ; MENGASH ; ADNAN, 2020). Dans ce contexte, le marché des drones civils et commerciaux a connu une croissance de 19 % (JOSHI, 2019), étant associé à au moins 100 000 emplois rien qu’aux États-Unis. Ses utilisations sont diverses et englobent des domaines tels que l’immobilier, les assurances, l’agriculture, les services de santé et la surveillance.

Dans le secteur des transports, cet outil apporte une série de solutions d’amélioration. Cette technologie permet notamment de surveiller le trafic et les comportements des conducteurs en capturant les données collectées par les caméras attachées aux drones. Ces données peuvent être utilisées à diverses fins, telles que la surveillance et le contrôle, la reconnaissance des infractions au code de la route, la gestion des embouteillages, l'optimisation des signaux et l'extraction des trajectoires des véhicules pour répondre à des questions de recherche liées à l'évaluation des risques d'accidents, entre autres.

Constatant les avantages de cette technologie, le Congrès américain a exigé en 2012 l’intégration de petits drones dans l’espace aérien. Depuis, des entreprises comme Amazon ont commencé à les utiliser pour les livraisons. En conséquence, le financement et la recherche sur les drones ont augmenté, en particulier dans le secteur des transports. Il devient donc important de comprendre comment les drones sont utilisés, leurs avantages, les obstacles à leur mise en œuvre et les axes d’amélioration.

2. Méthode

La méthodologie de cet article s'est concentrée sur la revue de la littérature relative à l'utilisation des drones dans trois fonctionnalités pour le secteur des transports : la sécurité routière, la surveillance et la gestion du trafic et la gestion des infrastructures routières.

Par conséquent, les auteurs ont cherché à rassembler et à compiler tous les documents pertinents disponibles en ligne, notamment des articles de revues, des conférences, des documents politiques, des rapports techniques, des livrables de projets, des chapitres de livres et des pages Web. La portée temporelle de la recherche d'articles a pris en compte la période de 2000 à 2020 dans les bases de données SCOPUS et Google Scholar. Les études obtenues ont été sélectionnées en fonction de leur pertinence par rapport au thème spécifique du transport.

Ensuite, la littérature de recherche a été résumée dans des tableaux, mettant l'accent sur les cas où le nombre de recherches était plus important et mettant en évidence l'évolution des méthodes et des technologies. Les brevets n’ont pas été explicitement pris en compte dans l’examen. Par ailleurs, il convient de noter que l'examen s'est concentré sur les applications réalisées par de petits drones, généralement équipés d'hélices, qui leur permettent de décoller de n'importe quel point, plutôt que par des drones à voilure fixe qui nécessitent des installations telles que des pistes de décollage.

3. Sécurité routière

Les données disponibles dans la littérature sur l’utilisation des drones pour la sécurité routière mettent en évidence deux principaux domaines d’application : les enquêtes sur les accidents et l’évaluation des risques. En ce qui concerne les enquêtes sur les accidents, la technologie a permis des avancées significatives dans la reconstruction de scènes à partir de photographies et de vidéos capturées par des drones. Même si dans le passé il y avait des défis liés à la capture d'images, tels que les angles de tournage et l'altitude, les améliorations apportées aux drones et aux logiciels de traitement d'images Les méthodologies à cet effet impliquent la planification du vol, la collecte et le transfert de données, le traitement d'images pour générer des modèles 3D et la validation du système. Malgré les contributions, les études soulignent la nécessité d’une mise en œuvre à grande échelle et de comparaisons entre différents systèmes pour optimiser la reconstruction des scènes.

Concernant l'évaluation des risques, l'utilisation de drones a permis des analyses détaillées des trajectoires des véhicules, surmontant les limites des méthodes traditionnelles, telles que les angles de caméra fixes montés sur des structures physiques. Selon les auteurs, des études récentes ont développé des algorithmes pour identifier les événements dangereux et évaluer les risques de collision, intégrant des mesures telles que le délai avant collision. Certaines propositions utilisent plusieurs drones et réseaux de véhicules pour une surveillance plus efficace, tandis que d'autres investissent dans des systèmes de vision embarqués pour la détection automatique des situations anormales. En outre, des efforts visant à établir des priorités ont également été identifiés, avec l'adoption de la modélisation du terrain et l'évaluation des distances de visibilité dans les zones critiques.

4. Surveillance et gestion du trafic

Concernant le suivi et la gestion du trafic, la littérature montre que les drones ont joué un rôle important dans le suivi et la gestion du trafic, notamment dans le traitement des vidéos pour en extraire les paramètres de trafic. Grâce aux progrès des algorithmes de vision par ordinateur, tels que l'extraction de caractéristiques d'images et l'apprentissage profond , il est devenu possible de détecter des véhicules, de suivre leurs trajectoires et de calculer des paramètres tels que la vitesse, la densité et le flux. Les premières études utilisaient des drones à voilure fixe, qui étaient grands et coûteux, mais les progrès de la technologie des drones rotatifs, plus légers et plus abordables, ont élargi leur application (OUTAY ; MENGASH ; ADNAN, 2020). De tels appareils permettaient à la fois la capture et l'analyse d'images en temps réel et/ou hors ligne .

Les drones ont également été utilisés dans l’analyse des flux de trafic, contribuant à l’étude de la géométrie des routes, du comportement des flux et des modèles de suivi des véhicules. Les données extraites des vidéos aériennes permettent des analyses telles que l'acceptation des écarts aux intersections, l'identification des ondes de choc aux feux tricolores et l'évaluation des performances des ronds-points. De plus, l'application de modèles d'apprentissage a permis de comprendre des comportements de circulation complexes dans des scénarios urbains dynamiques et encombrés. Des études récentes soulignent également le potentiel de l’utilisation massive de drones (« essaims ») pour capturer des données à grande échelle, couvrant des réseaux urbains complexes et offrant de nouvelles perspectives pour comprendre la congestion et sa propagation.

5. Gestion des infrastructures routières

L’utilisation de drones dans la gestion des infrastructures routières a été explorée dans des domaines tels que l’inspection des ponts et la surveillance de l’état des chaussées. Pour les inspections des ponts, les drones offrent des avantages tels qu'un gain de temps, une réduction des perturbations de la circulation et un besoin réduit d'équipement spécialisé. Les drones équipés de caméras haute résolution et d’une technologie de thermographie infrarouge peuvent identifier efficacement les dommages structurels et surveiller l’état des ponts. Les méthodes avancées de traitement d’images, telles que les algorithmes améliorés de détection des contours et les réseaux neuronaux profonds, ont démontré une plus grande précision dans la détection des fissures et autres défauts. De cette manière, cette technologie offre une alternative plus sûre et plus économique aux méthodes traditionnelles (OUTAY ; MENGASH ; ADNAN, 2020).

Dans le cadre de la surveillance des chaussées, des drones sont utilisés pour cartographier les surfaces routières, identifier les irrégularités et évaluer les conditions telles que les fissures et les déformations. L’intégration d’images capturées par des drones avec des outils tels que le géoradar et la photogrammétrie a donné des résultats prometteurs dans l’obtention de données détaillées sur les infrastructures. De plus, des algorithmes spécifiques ont été développés pour analyser les nuages ​​de points tridimensionnels, permettant la reconstruction de modèles routiers numériques et la détection de détresse avec une grande précision. Malgré les progrès, les auteurs soulignent que des défis tels que la nécessité d’une validation rigoureuse du système et la complexité technique des applications à grande échelle limitent encore l’adoption généralisée de cette technologie.

6. Règlements de politique publique, défis et leçons

Ces dernières années, les avancées réglementaires, comme celles proposées par l’Union européenne, ont visé à harmoniser l’utilisation des drones et des technologies associées en contexte urbain. Cependant, le déploiement à grande échelle de drones se heurte à des défis importants, notamment liés à la réglementation de l’espace aérien et aux limitations technologiques. Les réglementations exigent souvent que les drones opèrent dans le champ de vision de l'opérateur et imposent des restrictions sur le poids, la hauteur de vol et les opérations de nuit, en plus d'exiger une formation et des certifications spécifiques. Bien que certains pays, comme l'Espagne et la France, aient adopté des normes plus flexibles, l'intégration sécurisée des drones en milieu urbain nécessite des progrès dans les systèmes de détection des pannes et des conditions météorologiques défavorables. En outre, l’adoption de plateformes technologiques pour la gestion du trafic aérien est nécessaire, comme le système basé sur le cloud mis en œuvre en Chine.

Outre les défis réglementaires, les limitations technologiques, telles que la courte durée de vie des batteries, limitent également l’utilisation des drones. Les progrès des batteries au lithium et des piles à combustible à hydrogène, ainsi que l’utilisation de l’énergie solaire, ont été explorés pour augmenter le temps de vol. En parallèle, des algorithmes de planification d’itinéraire et d’optimisation énergétique ont été développés pour maximiser l’efficacité de la mission. Toutefois, des questions telles que la cybersécurité et l’acceptation sociale restent des défis, soulignant la nécessité d’approches qui équilibrent l’automatisation et l’interaction humaine dans la gestion du trafic aérien.

Les preuves issues de la littérature sur les drones présentées dans cet article aident à comprendre les défis et les solutions possibles pour l’adoption à grande échelle des drones, en soutenant la formulation de politiques publiques encourageant l’utilisation sûre et efficace de cette technologie. Malgré les défis techniques et réglementaires, les drones ont un grand potentiel pour augmenter la productivité et réduire les coûts dans le secteur des transports, transformant considérablement la sécurité, la surveillance et la gestion des infrastructures routières.

Références

JOSHI, D. Utilisations et applications de la technologie des drones pour les drones commerciaux, industriels et militaires en 2020 et dans le futur : aperçu du rapport de recherche de Business Insider Intelligence sur les drones pour l'entreprise. [sl : sn]. . Consulté le : 13 janvier. 2025.

OUTAY, F. ; MENGASH, HA; ADNAN, M. Applications des véhicules aériens sans pilote (UAV) à la sécurité routière, à la gestion du trafic et des infrastructures routières : avancées et défis récents. Recherche sur les transports, partie A : Politiques et pratiques , vol. 141, p. 116-129, nov. 2020.