Chercheur principal : Bruno Benevit
Titre original: Applications des drones (véhicules aériens sans pilote) en matière de sécurité routière, de circulation et de gestion des infrastructures autoroutières : progrès récents et défis
Auteurs: Fatma Outay, Hanan Abdullah Mengash et Muhammad Adnan
Lieu de l'intervention : -
Taille de l'échantillon : 91 études
Secteur: Économie des transports
Variable principale d'intérêt : Circulation routière
Type d'intervention : Drones
Méthodologie: Revue systématique
Résumé
Les véhicules aériens sans pilote, communément appelés drones, sont largement utilisés dans divers domaines pour la surveillance et l'amélioration des infrastructures. Le transport terrestre est l'un des secteurs qui en tirent le plus grand profit. Cet article présente un panorama des dernières avancées en matière de drones pour le transport routier, en mettant l'accent sur trois fonctionnalités : l'amélioration de la sécurité routière, la surveillance du trafic et la gestion des infrastructures. L'article aborde les progrès réalisés dans les algorithmes de vision par ordinateur pour l'extraction d'informations à partir de vidéos et d'images capturées par drones, et les relie aux améliorations apportées aux trois principales fonctionnalités analysées dans le secteur. Les auteurs examinent également les obstacles à la généralisation de l'utilisation des drones et les solutions possibles pour les surmonter.
- Problème de politique
L'utilisation des drones s'est largement répandue dans de nombreux secteurs, permettant d'effectuer des tâches plus sûrement et à moindre coût environnemental que les 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) et génère au moins 100 000 emplois aux États-Unis. Leurs applications sont diverses et couvrent des domaines tels que l'immobilier, l'assurance, l'agriculture, la santé et la surveillance.
Dans le secteur des transports, cet outil offre de nombreuses solutions pour son amélioration. Cette technologie permet notamment de surveiller le trafic et le comportement des conducteurs grâce aux données collectées par des caméras embarquées sur des drones. Ces données peuvent être utilisées à diverses fins, telles que la surveillance, la détection des infractions au code de la route, l'aide à la gestion des embouteillages, l'optimisation de la signalisation et l'analyse des trajectoires des véhicules pour répondre à des questions de recherche relatives à l'évaluation des risques d'accidents.
Reconnaissant les avantages de cette technologie, le Congrès américain a rendu obligatoire l'intégration des petits drones dans l'espace aérien en 2012. Depuis, des entreprises comme Amazon ont commencé à les utiliser pour leurs livraisons. Ceci a entraîné une augmentation des financements et des recherches sur les drones, notamment dans le secteur des transports. Il devient donc pertinent de comprendre comment les drones sont utilisés, leurs avantages, les obstacles à leur mise en œuvre et les pistes d'amélioration.
- Méthode
La méthodologie de cet article s'est concentrée sur l'examen 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.
Les auteurs ont donc cherché à rassembler et compiler l'ensemble des documents pertinents disponibles en ligne, notamment les articles de revues, les actes de conférences, les documents de politique générale, les rapports techniques, les livrables de projets, les chapitres d'ouvrages et les pages web. La recherche bibliographique a porté sur la période 2000-2020 dans les bases de données Scopus et Google Scholar. Les études retenues ont été sélectionnées en fonction de leur pertinence pour le sujet spécifique des transports.
La littérature scientifique a ensuite été synthétisée dans des tableaux, mettant en évidence les cas les plus étudiés et soulignant l'évolution des méthodes et des technologies. Les brevets n'ont pas été explicitement pris en compte. Il convient également de noter que l'étude s'est concentrée sur les applications réalisées par de petits drones, généralement équipés d'hélices, qui peuvent décoller de n'importe quel point, plutôt que par des drones à voilure fixe nécessitant des infrastructures telles que des pistes d'atterrissage.
- Sécurité routière
Les études 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. Concernant les enquêtes sur les accidents, cette technologie a permis des avancées significatives dans la reconstitution des scènes à partir de photographies et de vidéos prises par drones. Malgré les difficultés rencontrées par le passé en matière de prise de vue, notamment concernant les angles de prise de vue et l'altitude, les progrès réalisés en matière de drones et de technologies associées ont permis d'obtenir des résultats remarquables. logiciels Le traitement d'images a permis d'accroître la précision. Les méthodologies employées comprennent la planification de vol, la collecte et le transfert de données, le traitement d'images pour générer des modèles 3D et la validation du système. Malgré ces avancées, des études soulignent la nécessité d'une mise en œuvre à grande échelle et de comparaisons entre différents systèmes afin d'optimiser la reconstruction de scènes.
En matière d'évaluation des risques, l'utilisation de drones a permis d'analyser en détail les trajectoires des véhicules, s'affranchissant ainsi des limitations des méthodes traditionnelles, telles que les angles de vue fixes des caméras fixées 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, en intégrant des mesures comme le temps avant collision. Certaines propositions exploitent 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. Par ailleurs, des efforts de priorisation ont également été constatés, avec l'adoption de la modélisation du terrain et l'évaluation des distances de visibilité dans les zones critiques.
- Surveillance et gestion du trafic
En matière de surveillance et de gestion du trafic, la littérature montre que les drones ont joué un rôle important, notamment dans le traitement vidéo pour l'extraction des paramètres de trafic. Ceci est dû aux progrès des algorithmes de vision par ordinateur, tels que l'extraction de caractéristiques d'images et l'apprentissage profond (l'apprentissage en profondeurL'avènement des drones a permis de détecter les véhicules, de suivre leurs trajectoires et de calculer des paramètres tels que la vitesse, la densité et le débit. Les premières études utilisaient des drones à voilure fixe, volumineux et coûteux, mais les progrès réalisés dans le domaine des drones à voilure tournante, plus légers et plus abordables, ont élargi leur champ d'application (OUTAY ; MENGASH ; ADNAN, 2020). Ces appareils permettent la capture d'images et l'analyse en temps réel, ainsi que d'autres types d'analyses. direct.
Les drones sont également utilisés pour l'analyse du 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 intervalles aux intersections, l'identification des ondes de choc aux feux de circulation et l'évaluation des performances des ronds-points. De plus, l'application de modèles d'apprentissage automatique a permis de mieux comprendre les comportements complexes du trafic dans des contextes urbains dynamiques et congestionnés. Des études récentes soulignent également le potentiel de l'utilisation généralisée des drones (« essaims ») pour la collecte de données à grande échelle, couvrant des réseaux urbains complexes et offrant de nouvelles perspectives pour la compréhension de la congestion et de sa propagation.
- 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 l'inspection des ponts, les drones offrent des avantages comme le gain de temps, la réduction des perturbations de la circulation et un moindre besoin en équipements spécialisés. Les drones équipés de caméras haute résolution et de la technologie de thermographie infrarouge peuvent identifier efficacement les dommages structurels et surveiller l'état des ponts. Des méthodes avancées de traitement d'images, telles que des algorithmes de détection de contours améliorés et des réseaux neuronaux profonds, ont démontré une plus grande précision dans la détection des fissures et autres défauts. Par conséquent, cette technologie constitue une alternative plus sûre et plus économique aux méthodes traditionnelles (OUTAY ; MENGASH ; ADNAN, 2020).
Dans le domaine de la surveillance des chaussées, les drones sont utilisés pour cartographier les surfaces routières, identifier les irrégularités et évaluer leur état, notamment les fissures et les déformations. L'intégration des images capturées par drones avec des outils tels que le géoradar et la photogrammétrie a donné des résultats prometteurs pour 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 numériques de chaussée et la détection précise des dégradations. Malgré ces avancées, 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.
- Réglementations, défis et enseignements en matière de politiques publiques
Ces dernières années, les avancées réglementaires, telles que celles proposées par l'Union européenne, ont visé à harmoniser l'utilisation des drones et des technologies associées en milieu urbain. Toutefois, le déploiement à grande échelle des drones se heurte à des obstacles importants, notamment liés à la réglementation de l'espace aérien et aux limitations technologiques. La réglementation impose souvent aux drones d'évoluer dans le champ de vision de l'opérateur et impose des restrictions de poids, d'altitude de vol et de vols de nuit, en plus d'exiger des formations et des certifications spécifiques. Bien que certains pays, comme l'Espagne et la France, aient adopté une réglementation plus souple, l'intégration sécurisée des drones en milieu urbain nécessite des progrès dans les systèmes de détection des pannes et la gestion des conditions météorologiques défavorables. Par ailleurs, l'adoption de plateformes technologiques de gestion du trafic aérien est indispensable, à l'instar du système basé sur le cloud mis en œuvre en Chine.
Outre les défis réglementaires, les limitations technologiques, telles que la faible autonomie des batteries, restreignent également l'utilisation des drones. Les progrès réalisés dans le domaine des batteries au lithium et des piles à combustible à hydrogène, ainsi que l'utilisation de l'énergie solaire, ont été explorés afin d'accroître le temps de vol. Parallèlement, des algorithmes de planification d'itinéraires et d'optimisation énergétique ont été développés pour maximiser l'efficacité des missions. Cependant, des enjeux tels que la cybersécurité et l'acceptation sociale demeurent des défis, soulignant la nécessité d'adopter des approches qui concilient automatisation et interaction humaine dans la gestion du trafic aérien.
Les données issues de la littérature sur les drones présentées dans cet article permettent de mieux comprendre les défis et les solutions possibles pour une adoption à grande échelle de cette technologie, et contribuent à l'élaboration de politiques publiques favorisant une utilisation sûre et efficace. Malgré les obstacles techniques et réglementaires, les drones présentent un fort potentiel pour accroître la productivité et réduire les coûts dans le secteur des transports, transformant ainsi en profondeur la sécurité, la surveillance et la gestion des infrastructures routières.
Références
JOSHI, D. Utilisations et applications des drones commerciaux, industriels et militaires en 2020 et perspectives d'avenirAperçu du rapport de recherche de Business Insider Intelligence intitulé « 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) dans la sécurité routière, la circulation et la gestion des infrastructures routières : progrès récents et défis. Recherche sur les transports Partie A : Politiques et pratiques, v.141, p. 116-129, nov. 2020.
