Brevet FR2704664A1 — publié le 19941104

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETERMINATIQN DU NIVEAU DE CONSCIENCE D'UN PILOTE DE vKHICULE. La présente invention à pour objet un procédé et un dispositif permettant de déterminer le niveau de conscience d'un pilote de véhicule. La conduite d'un véhicule nécessite un niveau de conscience important pour assurer un niveau de sécurité correct. En effet, sous l'empire de drogues, d'alcool ou sous l'effet de la fatigue, le niveau de conscience diminue progressivement. I1 est possible de déterminer à l'aide d'électro-encéphalogrammes l'état de sommeil ou d'éveil, mais il est très difficile de déterminer le niveau de conscience d'un sujet. Or certaines agressions physiologiques comme les facteurs de charges importants ou à forts gradiens peuvent faire perdre conscience au pilote. Les conséquences peuvent être catastrophiques. Il existe de nombreux systèmes qui ont été testés pour déterminer objectivement le niveau de conscience d'un pilote de véhicule. Certains systèmes consistent à placer derrière l'oreille un interrupteur à mercure actionnant une sonnerie lorsque la tête penche vers l'avant. En effet lorsqu'un conducteur de voiture ou camion s'endort au volant, la tête à naturellement tendance à tomber vers l'avant. Le positionnement de la tête actionne une sonnette, qui réveille le conducteur. Malheureusement ce système n'est pas fiable dans la mesure où le conducteur qui baisse la tête pour se gratter le dos ou ramasser un crayon sur le plancher de son véhicule déclanche également l'alarme qu'il soit conscient ou inconscient. Les systèmes basés sur les électro-encéphalogrammes sont lourds, chers et difficilement embarcables sur véhicules. D'autres systèmes prennent en compte la pression exercée par les doigts de la main serrant une manette plus ou moins selon le niveau de conscience du pilote du véhicule. Tous ces systèmes ne sont pas fiables car ils ne permettent pas de façon indubitable et indépendante du sujet de déterminer le niveau de conscience du sujet. Un but de l'invention est la détermination du niveau de conscience d'un pilote de véhicule. Par définition un être est conscient lorsqu'il est apte à réagir dans un temps très court à un évènement extérieur. A contrario un être est inconscient lorsqu'il n'est pas capable de réagir dans un temps court donné à un évènement extérieur. I1 est nécessaire d'être conscient pour piloter un véhicule. Au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'état d'inconscience, la conduite du véhicule devient de plus en plus dangereuse. Le terme accélération de l'habitacle est pris au sens large. I1 inclut les accélérations dues aux mouvements de l'habitacle et à l'attraction terrestre. La valeur de la position d'un point lié au pilote de véhicule est prise par rapport à un repère lié à l'habitacle comme il en est de même pour les dérivées Nienne de cette valeur de la position. Un but de l'invention est la détermination du niveau de conscience d'un pilote de véhicule. Ces buts sont atteints par le procédé selon 1 invention qui est essentiellement caractérisée en ce que le niveau de conscience du dit pilote est déterminé par la valeur de la corrélation d'une fonction de la position d1au moins un point lié au pilote et d'une fonction de l'accélération de l'habitacle au moins dans une direction, respectivement pendant deux intervalles de temps liés l'un à l'autre. Selon un mode de réalisation avantageux, suivant l'invention, la dite fonction de la position est une fonction de la dérivée Nienne de la position d'au moins un point lié au pilote au cours du temps, N étant compris entre 0 et 8. Selon un mode de réalisation avantageux suivant l'invention, la dite fonction de l'accélération est une fonction de la dérivée Mienne de l'accélération de l'habitacle, l'habitacle M étant compris entre 0 et 6. Selon un autre mode de réalisation avantageux suivant l'invention, la dite valeur de la corrélation est obtenue entre une fonction de la dérivée seconde au cours du temps de la coordonnée suivant un axe A-A, d'un point lié au pilote et une fonction de l'accélération de l'habitacle suivant l'axe A-A. Selon un autre mode de réalisation avantageux suivant l'invention, on effectue une transformée de Fourier d'une fonction de la position d'au moins un point lié au pilote et une autre transformée de Fourier d'une fonction de l'accélération de l'habitacle au moins dans une direction et que l'on compare chaque terme de la série de Fourier en réduisant les bruits parasites par filtrage fréquentiel, et ceci pendant un temps court (entre 0,5 et 5 secondes) et pendant plusieurs périodes. Selon un autre mode de réalisation avantageux, suivant l'invention, on obtient la valeur de la position d'un point lié au pilote par la mesure de la distance existant entre un point lié au pilote et un point fixe de l'habitacle où se trouve le pilote. Le point lié au pilote peut avantageusement être un point du casque du porteur. La direction de l'accélération de l'habitacle est préférablement mesurée dans la direction longitudinale avant arrière. Selon un autre mode de réalisation avantageux suivant l'invention la dite valeur de la corrélation est exprimée en pourcents progressivement entre une valeur maximale égale à cent et une valeur minimale égale à zéro, pourcentage qui est une fonction bi-univoque de la corrélation existant entre une fonction de la position d'au moins un point lié au pilote et d'une fonction de l'accélération de l'habitacle au moins dans une direction. Selon un autre mode de réalisation avantageux suivant l'invention la valeur de la position d'au moins un point lié au pilote est obtenue par mesure de la force existant entre le dit point lié au pilote et un point fixe de l'habitacle. L'invention propose également un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus défini comportant - des moyens de détermination permanente dans un intervalle de temps T1, de la position d'au moins un point (4) lié au pilote de véhicule par rapport à l'habitacle ; - des moyens de mesure permanente dans un intervalle de temps T2 de l'accélération de l'habitacle (8), au moins dans une direction - des moyens de traitement et de calcul (9) de la corrélation à partir des informations données par les moyens de détermination permanente de la position d'au moins un point lié au pilote d'une part et des informations données par les moyens de mesure de l'accélération de l'habitacle d'autre part, dans un intervalle de temps T lié à Ti et T2 ; - des moyens de déclanchement d'au moins une alarme (10) lorsque la correlation dépasse un seuil prédéterminé CA pendant un temps au moins égal à T3 compris entre 0,1 et 5 secondes. Afin de déterminer la position d'au moins un point lié au pilote de véhicule par rapport à l'habitacle, on mesure, de façon préférentielle, la distance existant entre un point lié au pilote et un point fixe de l'habitacle où se trouve le pilote. Avantageusement le point lié au pilote est un point du casque du pilote. Avantageusement l'accélération à l'habitacle est considérée dans la direction avant-arrière. Avantageusement la valeur de la corrélation est exprimée en pourcents progressivement entre une valeur minimale égale à zéro et une valeur maximale égale à cent. De façon préférentielle la valeur de la dite position et des dérivées Niennes d'au moins un point lié au pilote est obtenue par mesure de la force existant entre le dit point et un point fixe de l'habitacle relié entre eux par un fil fin élastique. Avantageusement suivant l'invention : - les dits moyens de détermination permanente de la position d'au moins un point (4) lié au pilote sont constitués par un fil fin (5) fixé au casque par une extrémité (4) et enroulé sur un enrouleur (6) à l'autre extrémité, et un enrouleur (6) lié au siège et envoyant des signaux électriques fonction de l'angle de rotation de l'enrouleur au calculateur (9) - les dits moyens de mesure de l'accélération de l'habitacle (8) sont constitués par un accéléromètre envoyant des signaux électriques fonction de l'accélération de la cabine au moins dans une direction - la dite alarme (10) comprend au moins un moyen de suppression d'alarme temporaire (11) accessible par le pilote au moins pendant un temps TA prédéterminé - le calculateur (9) prend le contrôle du véhicule (12) dans la mesure où le pilote n'a pas annulé l'alarme au bout d'un temps maximal prédéterminé TS. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée d'un mode de réalisation illustrée sur les dessins annexés qui représentent respectivement - FIGURE 1 : un pilote 1, protégé par un casque 2, est assis sur un siège 3. Un point 4 situé sur le sommet du casque est relié par un fil 5 à un capteur angulaire enrouleur 6 fixé au siège. Un analyseur de tension 7 mesure les efforts exercés sur le fil 5. Un système 8 mesure les valeurs du champ d'accélération. Un calculateur 9 recueille les informations électriques fournies par le capteur angulaire 6, l'accéléromètre 8 et éventuellement le force mètre 7, et ceci à chaque instant. En fonction du résultat obtenu par le calculateur 9 des signaux électrique sont envoyés à un système d'alarme, auditif ou visuel 10 comportant un système d'annulation d'alarme 11 accessible par le pilote. Un système de prise de contrôle de la conduite du véhicule 12 peut être activée dans certaines conditions, en fonction des ordres donnés par le calculateur. - FIGURE 2 : La figure 2 présente un ensemble de deux courbes l'une étant l'évolution de la position d'un point du pilote en fonction du temps 12, l'autre étant l'évolution du champ d'accélération auquel est soumis le pilote 13, en fonction du temps. - FIGURE 3 : La figure 3 présente un ensemble de trois courbes représentant d'une part l'évolution de l'accélération d'un point lié au pilote par rapport à l'habitacle (courbes (S)) et d'autre part, l'évolution du champ de l'accélération en fonction du temps de l'habitacle (courbes (H)) dans trois cas particuliers. a) FIGURE 3A : Cette figure représente un cas extrême où la liaison entre le point lié au sujet est connecté à l'habitacle de façon très rigide. Alors quelque soit le champ d'accélération imposé à l'habitacle les déplacements et les accélérations par rapport à l'habitacle d'un point du pilote sont nuls ou corrélés au champ d'accélération imposé à l'habitacle. b) FIGURE 3B : Cette figure représente un cas extrême où la liaison entre le point lié au sujet est connecté à l'habitacle de façon très souple. Alors quelque soit le champ d'accélération imposé à l'habitacle, les accélérations par rapport à l'habitacle d'un point du pilote seront opposées et correlées au champ d'accélération imposé à l'habitacle. c) FIGURE 3C : Cette figure représente un cas intermédiaire où la liaison entre le point lié au pilote est relié par des systèmes actifs musculaires à l'habitacle. Alors l'accélération du point lié au pilote est partiellement corrélée à la valeur du champ d'accélération subi par l'habitacle. La courbe (S) étant alors intermédiaire entre les deux courbes (S) des figures 3A et 3B. Suivant un mode préférentiel et non limitatif suivant l'invention, illustré par la figure 1, un porteur 1 est assis sur un siège 3. Sa tête est protégée par un casque 2. Un fil fin 5 relie un point du casque avec le siège 3 par l'intermédiaire d'un enrouleur 6 mesurant avec précision l'angle de rotation de cet enrouleur. Des capteurs très précis existent permettant d'obtenir facilement une précision de ± 12 secondes d'arc, ce qui correspond à une mesure de distance précise à mieux que le centième de millimètre. L'électronique associée permet de fournir plusieurs centaines de mesures par seconde. Une centrale de mesure 8 permettant de donner la valeur du champ d'accélération de l'habitacle dans une direction sensiblement parallèle au ìl 5 est placée dans l'habitacle ou sur le siège. Un calculateur traite, compare et vérifie le niveau de correlation entre les signaux fournis par le capteur 6 et la centrale de mesure 8. Dans le cas d'une corrélation proche de cent pourcents par exemple dans le cas ou les deux courbes représentant l'accélération du point du casque et le champ d'accélération imposé à l'habitacle sont proches d'être dans la configuration de la figure 3B alors le calculateur déclenche une alarme sonore et/ou auditive et/ou respiratoire et/ou physique "réveillant" le pilote et/ou les systèmes extérieurs surveillant à distance le véhicule. Cette alarme peut, être annulée pendant un temps prédéterminé par le pilote du véhicule. Si l'alarme n'est pas annulée dans un temps donné par le pilote alors le calculateur peut prendre le contrôle de la machine en imposant des consignes d'urgence (maintient d'une altitude pour un avion, freinage doux pour un camion..). Les applications sont nombreuses, et concernent les domaines aussi variés que les domaines aéronautiques, astronautiques, les véhicules marins ou terrestres, les installations d'essais comme les centrifugeuses. REVENDICATIONS 1) Procécé de détermination du niveau de conscience d'un pilote de véhicule caractérisé en ce que le niveau de conscience du dit pilote est déterminé par la valeur de la corrélation d'une fonction de la position d'au moins un point lié au pilote et d'une fonction de l'accélération de l'habitacle, au moins dans une direction, respectivement pendant deux intervalles de temps lié l'un à l'autre. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la dite fonction de la position d'au moins un point lié au pilote est une fonction de la dérivée Nienne de la position d'au moins un point lié au pilote au cours du temps, N étant compris entre O et 8. 3) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la dite fonction de l'accélération est une fonction de la rérivée Mienne de l'accélération de l'habitacle, M étant compris entre O et 6. 4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la dite valeur de la corrélation est obtenue entre une fonction de la dérivée seconde au cours du temps de la coordonnée suivant un axe A-A, d'un point lié au pilote et une fonction de l'accélération de l'habitacle suivant l'axe A-A. 5) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on effectue une transformée de Fourier d'une fonction de la position d'au moins un point lié au pilote et une autre transformée de Fourier d'une fonction de l'accélération de l'habitacle au moins dans une direction et que l'on compare chaque terme de la serie de Fourier en réduisant les bruits pararistes par filtrage fréquentiel, et ceci pendant un temps court (entre 0,1 et 5 secondes) et pendant plusieurs périodes. 6) Dispositif de détermination du niveau de conscience d'un pilote de véhicule (1) caractérisé en ce qu il comporte - des moyens de détermination permanente dans un intervalle de temps T1, de la position d'au moins un point (4) lié au pilote de véhicule par rapport à l'habitacle - des moyens de mesure permanente dans un intervalle de temps T2 de l'accélération de l'habitacle (8), au moins dans une direction ; - des moyens de traitement et de calcul (9) de la corrélation à partir des informations données par les moyens de détermination permanente de la position d'au moins un point lié au pilote d'une part et des informations données par les moyens de mesure de l'accélération de l'habitacle d'autre part, dans un intervalle de temps T lié à Tl et T2 - des moyens de déclanchement d'au moins une alarme (10) lorsque la correlation dépasse un seuil prédéterminé CA pendant un temps au moins égal à T3 compris entre 0,1 et 5 secondes. 7) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que les dits moyens de détermination permanente de la position d'au moins un point lié au pilote de véhicule par rapport à l'habitacle consistent en la mesure de la distance existant entre un point lié au pilote et un point fixe de l'habitacle où se trouve le pilote. 8) Dispositif selon les revendications 6 et 7 caractérisé en ce que le dit point lié au pilote de véhicule est un point (4) du casque du pilote et que la dite direction dans laquelle la dite mesure permanente de l'accélération est mesurée est la direction avant-arrière (direction X). 9) Dispositif selon la renvendication 6 caractérisé en ce que - les dits moyens de détermination permanente de la position d'au moins un point (4) lié au pilote sont constitués par un fil fin (5) fixé au casque par une extrémité (4) et enroulé sur un enrouleur (6) à l'autre extrémité, et un enrouleur (6) lié au siège et envoyant des signaux électriques, fonction de l'angle de rotation de ltenrouleur, au calculateur (9) - les dits moyens de mesure de l'accélération de l'habitacle (8) sont constitués par un accéléromètre envoyant des signaux électriques fonction de l'accélération de la cabine au moins dans une direction - la dite alarme (10) comprend au moins un moyen de suppression d'alarme temporaire (11) accessible par le pilote au moins pendant un temps TA prédéterminé - le calculateur (9) prend le contrôle du véhicule (12) dans la mesure où le pilote n'a pas annulé l'alarme au bout d'un temps prédéterminé TS.