environnement réel :
2.2.5 Analyse des variations temporelles du le canal radio TPMS a-Influence des passagers dans l’environnement interne:
L’analyse du canal de propagation pour le système TPMS réalisée précédemment, nous a permis de bien cerner les caractéristiques du lien radio pour la configuration du véhicule vide. A noter que l’environnement automobile subit des variations significatives dans le temps. La position et le nombre de passagers peuvent introduire des fluctuations et changer ainsi le profil du canal initial [11]. Afin de caractériser finement la
transmission radio et évaluer la robustesse du système, ces variations doivent êtres prises en compte.
Dans cette partie de l’étude, nous exposons les différentes expérimentations qui ont permis d’analyser les variations temporelles du canal TPMS : première expérimentation de l’effet de la taille du conducteur sur la signature RF ainsi qu’une comparaison avec un mannequin (rempli d’eau) a été porté à l’étude. Deuxième expérimentation, les variations temporelles dues au nombre de passagers et leurs position dans le véhicule [13].
Dans un premier temps, l’évaluation de l’influence de la taille de la personne sur la signature angulaire de la roue a été effectuée. Plusieurs mesures ont été réalisées en présence de deux personnes de différentes tailles (forte et mince). Nous avons comparé les signatures collectées du canal radio vide et occupé par deux personnes et un mannequin. Les résultats de cette campagne sont représentés dans la figure.2.36 pour la roue RRW.
Figure.2.36 : comparaison entre la signature relevée dans un canal pour la roue RRW (voiture vide et occupée)
La figure.2.36 illustre la déformation temporelle de la signature angulaire subie par l’occupation du canal. Nous observons un important changement du profil du canal de propagation avec la présence d’un conducteur. La corpulence de la personne change que légèrement la variation angulaire, et nous pouvons substituer la présence humaine avec un mannequin rempli d’eau. Nous avons ensuite cherché à évaluer les fluctuations temporelles du signal en fonction du nombre de personnes présentes dans le véhicule : plusieurs séries d’expérimentations ont été réalisées. Nombre de mannequins dans le
véhicule : de 1 et 4. La figure.2.37 illustre les positions des mannequins dans la surface du véhicule, ces mannequins sont placés selon 4 différentes configurations:
Figure.2.37 : procédure d’expérimentation de l’influence du nombre de personnes sur le canal de propagation TPMS
Pour ces essais, le récepteur a été positionné dans la zone avant gauche et nous avons collecté pour chaque situation du canal (selon le nombre des mannequins présents dans le véhicule) les signatures angulaires des 4 roues.
Nous avons mesuré pour chaque situation du canal (canal vide, canal occupé avec un, deux, trois et quatre mannequins) la dynamique du canal radio des 4 roues. La figure.2.38 présente les niveaux de la dynamique relevés pour chaque configuration.
Figure.2.38 : dynamiques mesurées des 4 roues pour chaque configuration.
Dans la figure.2.38 nous remarquons premièrement des dynamiques différentes pour chaque configuration du canal radio. Ces formes particulières des signatures obtenues peuvent être expliquées par le caractère inhomogène du canal. Les mannequins ajoutent une dispersion additionnelle, causée par le masquage des principaux trajets multiple dans le canal [12]. Ces masquages peuvent influencer la couverture radio en créant des
‘fadings’ supplémentaires qui n’étaient pas présents dans un environnement du véhicule vide. Exemple: sur la roue RFW, nous passons d’une couverture dans un canal vide obtenue sans zone d’ombre avec une puissance reçue minimale de -83 dBm), à une couverture dégradée par la présence d’une zone d’ombre avec une puissance minimale de -94 dBm avec 2 à 3 mannequins supplémentaires.
Toutefois, le profil du canal radio TPMS peut être impacté par la présence des voitures voisines et l'orientation de la roue. Dans la suite, nous allons essayer de mettre en évidence l'influence de l'environnement externe sur le canal radio TPMS.
b- Influence de l’environnement externe et l’orientation de la roue : La source RF TPMS est située à l’extérieur du véhicule, il est donc très probable qu’une quantité importante de l’énergie ne pénètre pas dans le véhicule. Afin d’illustrer cela, nous avons modélisé sous EMPIRE en champ lointain la forme de rayonnement d’une source TPMS. La figure.2.39 montre le rayonnement en champ lointain de la roue arrière gauche:
Figure.2.39: modèle électromagnétique du rayonnement d’une source TPMS
La simulation électromagnétique sous EMPIRE illustrée dans la figure.2.39, confirme qu’une importante partie de l’énergie reste à l’extérieur du véhicule. De ce fait, la présence d’un obstacle à proximité, peut générer des réflexions supplémentaires vers l’antenne réceptrice et influencer ainsi le profil du canal radio TPMS. Le tableau.2.3, présente les résultats mesurés de l’influence d’une véhicule à proximité (coté droite), sur les signatures RF de deux roues situées du même côté :
Différence de CDF à 10 % Différence de dynamique
RFW RRW RFW RRW
Présence d’une voiture sur le coté
droit
-0.9 dB -0.2 dB -4 dB -1 dB
Tableau.2. 3 : influence de l’environnement externe (présence d’une voiture) sur le profil du canal radio TPMS
Les résultats illustrés dans le tableau.2.3, montrent que la présence d’une voiture à
Puissance (dBm)
radio. Statistiquement, une différence de CDF égale à 0.9 dB maximum est relevée (différence à 10% entre le canal initial caractérisé dans une zone dégagée et le canal mesuré en présence du véhicule). On notera, en outre que la différence de dynamique s’atténue de 4 dB pour la roue RFW et de 1 dB pour la roue RRW.
Dans la suite, l’effet de l’orientation de roue sur le canal de communication radio sera analysé expérimentalement. En effet, durant le roulage, l’inclinaison de la roue peut changer sa variation de puissance angulaire. Le tableau.2.4 montre les résultats obtenus lors de braquage des roues de 30° RFW et RRW vers la droite :
Différence de CDF à 10 % Différence de dynamique
RFW RRW RFW RRW
Orientation de la roue vers la droite
de 30°
-7.8 dB* +0.3 dB -16 dB* +2 dB
* apparition d’un évanouissement angulaire
Tableau.2.4 : influence de l’orientation des roues sur le profil du canal
L’effet du braquage de la roue de 30°, est présenté dans le tableau. 2.4. Les signatures angulaires traitées avec le CDF à 10% montrent un important changement du profil pour la roue RFW d’environ 7.8 dB. La dynamique de la signature radio se dégrade de 16 dB pour la RFW et fait ainsi apparaitre un évanouissement angulaire profond à environ -104 dBm pour le canal de propagation. Cependant, l’allure du canal reste inchangée pour la roue RRW avec une légère différence de CDF et de dynamique.
Les expérimentations et les modélisations décrites dans ce chapitre nous ont permis d’étudier précisément le canal de propagation TPMS dans l’environnement réel du véhicule. Les premiers résultats obtenus par les mesures ont été affinés par plusieurs modélisations théoriques plus approfondies. A total plus que 400 000 mesures RSSI ont été collectées en configuration externe et interne, et plus que 500 heures de simulations électromagnétiques sous EMPIRE ont été traitées. Dans la première partie de cette étude nous avons analysé l’impact de la rotation de roue et du sol sur la variation spatiale du canal TPMS. Nous avons montré que la variation angulaire du canal dans une configuration LOS est impactée par la désorientation de l’antenne (phénomène de dépolarisation) avec une variation plate du canal. L’analyse de la propagation radio (caractérisation et modélisation) à l’intérieur du véhicule a montré une grande variabilité spatiale et angulaire avec un important phénomène de dépolarisation. Les mesures réalisées sur un lien radio TPMS en présence de passagers nous ont permis d’observer un masquage important des principaux trajets dans notre canal. Nous avons montré que les passagers peuvent générer des évanouissements additionnels (figure.2.38). L’analyse de l’influence d’une voiture proche des sources rayonnantes à montré que la présence d’un véhicule n’impacte pas le profil du canal de propagation. L’analyse de l’influence du braquage des roues, montre que l’orientation de la roue peut générer des évanouissements angulaires profonds et détériorer ainsi la qualité de communication entre les capteurs et le récepteur en dynamique.
Le degré de corrélation entre les différents trajets et la structure du canal de propagation conditionne le profil du canal radio. Ce dernier dépend de plusieurs
paramètres tels que la position de l’émetteur et du récepteur. Il est évident alors que l’étude de la couverture externe demande une analyse différente de l’approche utilisée pour le système TPMS. Nous proposons dans la prochaine partie, une étude du canal de propagation radio pour les systèmes d’accès sans fil (badge RF).