Estimation de l’état du trafic en temps réel à partir de smartphones
A l’université de Californie, Berkeley, l’équipe du Professeur Bayen développe de nouveaux algorithmes d’estimation de l’état du trafic sur autoroutes et routes secondaires. Afin d’identifier en temps réel de manière précise les ralentissements, toutes causes confondues, affectant les conditions de circulation, les chercheurs du Lagrangian Sensor Systems Laboratory, dirigé par le professeur Bayen, associent des mesures en temps réel avec des modèles d’évolution du trafic. Ces modèles représentent une connaissance a priori, pouvant être empirique, statistique ou physique, de la nature des phénomènes routiers.

Un nouveau paradigme pour la collecte de données
La récente explosion de téléphones portables équipés d’une multitude d’outils de mesure et de nouvelles capacités de communication, fournit une manne de capteurs arpentant en permanence le réseau routier. Ainsi le système Mobile Millennium reçoit chaque jour autour de 60 millions de mesures de vitesse provenant de smartphones. Par leur nature, ces données collectées par des utilisateurs créent un changement de paradigme nécessitant une adaptation des techniques d’estimation. Par le passé,  quelques capteurs fixes, disposés à des position-clefs du réseau, échantillonnaient l’ensemble du trafic (contexte eulérien). L’apparition de smartphones fournit des données collectées par des capteurs mobiles, dispersé sur le réseau, et sujets aux conditions de trafic (contexte lagrangien).

Mobile Century
En 2008, dans le cadre d’un partenariat entre Nokia, le ministère des transports de Californie, et l’université de Berkeley, l’expérience Mobile Century illustre pour la première fois en conditions réelles que les signaux GPS provenant d’une minorité de smarpthones sont suffisants pour avoir une représentation complète du champ de vitesse sur autoroute. Le 8 février 2008,160 étudiants équipés de téléphones Nokia sont déployés sur une section de 10 km d’autoroutes dans la région de la Baie de San Francisco. Ils conduisent en boucle 100 véhicules pendant une journée à travers les embouteillages. Les résultats montrent que même à des taux de pénétration aussi faibles, les algorithmes utilisés permettent à bas coût une connaissance, précise et en temps réel, du temps de trajet des usagers.

Respect de la vie privée : les Virtual Trip Lines
Afin de ne pas porter atteinte à la vie privée des utilisateurs, dans le cadre de l’expérience Mobile Century, les chercheurs du Nokia Research Center, à Palo Alto, ont développé une méthode d’échantillonnage spatial différant des techniques d’échantillonnage temporel classiques. Le smartphone ne reporte sa vitesse qu’à des points spécifiques de sa trajectoire, définis par des couples de coordonnées GPS chargés dynamiquement en mémoire, et non périodiquement en temps. Ainsi les usagers ne sont à aucun moment tracés par le système.
Suite au succès de l’expérience Mobile Century, le projet Mobile Millennium propose actuellement des estimations de l’état du trafic en temps réel dans toute la baie de San Francisco. De multiples types de mesures (vitesse, densité, flux, conditions climatiques…) venant de différentes sources (particuliers, flottes de véhicules, radars, boucles magnétiques…) sont traitées dans le système par des algorithmes d’estimation reposant sur des techniques d’équation aux dérivées partielles, de contrôle optimal, de mécanique des fluides et de machine learning, afin de fournir aux utilisateurs des estimations précises des conditions de trafic, et bientôt des niveaux de pollution locaux en temps réel.

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Sébastien Blandin est en 3e année de doctorat dans l’équipe du professeur Alexandre Bayen à l’UC Berkeley. Sa recherche se concentre sur la modélisation et l’estimation du trafic au sein de l’équipe Mobile Millennium. Sébastien est titulaire d’un diplôme de l’Ecole Polytechnique, et d’un Master en Analyse Numérique de l’Université Pierre et Marie Curie.

• En savoir plus :
  - A traffic model for velocity data assimilation, D. Work, S. Blandin, O.-P. Tossavainen, B. Piccoli and A. Bayen, Applied Mathematics Research eXpress (AMRX), 2010(1), pp. 1-35, April 2010. doi:10.1093/amrx/abq002″ (pour plus de details sur un des modèles implémentés dans Mobile Millennium).
  - Evaluation of traffic data obtained via GPS-enabled mobile phones: the Mobile Century field experiment, J.-C. Herrera, D. Work, X. Ban, R. Herring, Q. Jacobson and A. Bayen. Transportation Research C, 18, pp. 568–583, 2010. doi:10.1016/j.trc.2009.10.006″ (pour plus de détails sur l’experience Mobile Century).

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