Brevet FR2789884A1 — publié le 20000825

PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMMANDE DE LA PRESENTATION D'INFORMATIONS A UN CONDUCTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention est relative à un procédé de commande de la présentation d'informations à un conducteur de véhicule automobile et à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'attention d'un conducteur automobile est normalement sollicitée par de nombreuses sources d'informations internes au véhicule (compteur de vitesse, voyants, etc...) ou externes à ce véhicule (trafic routier, feux de circulation, croisements, etc...). De plus en plus s'ajoutent à ces informations des informations d'origine télématique ou de type multimédia (conseils de guidage fournis par un système de navigation, appels téléphoniques entrants, bulletins d'informations concernant le trafic routier, etc...). Ces dernières informations sont transmises au conducteur à des moments choisis par les systèmes qui les produisent. Cela a pour inconvénient de provoquer parfois une surcharge de l'attention du conducteur, quand celle- ci est mobilisée par la surveillance d'un trafic dense par exemple, avec pour conséquence une réduction de la sécurité de conduite du véhicule. A cet égard, on connaît de la demande internationale de brevet WO 97/46158 un système de surveillance de la capacité de perception d'informations du conducteur d'un véhicule automobile, propre à alerter le conducteur quand cette capacité sort de normes prédéfinies, de manière à prévenir ce dernier qu'il n'est plus en état de conduire son véhicule en toute sécurité. Le système décrit dans ce document présente l'inconvénient de n'avoir qu'un caractère curatif et non préventif. En outre ce système ne prend pas en compte, dans l'évaluation de la capacité de perception d'informations du conducteur, de l'activité que ce conducteur consacre de plus en plus à la consultation ou au traitement d'informations délivrées par des équipements de communication (téléphone par exemple) ou de confort (récepteur radio, lecteur de supports d'enregistrement, etc.) non directement liés à la conduite du véhicule. Pour moduler le flux des informations adressées par un ordinateur à un utilisateur de ces informations, dans un interface homme-ordinateur, on propose dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 447 166 de mesurer en continu l'activité encéphalographique de l'utilisateur et de modifier une partie du programme exécuté par l'ordinateur de manière à ne pas surcharger l'attention de l'utilisateur. Le procédé décrit dans ce document n'est pas utilement exploitable dans l'environnement d'un véhicule automobile car il néglige des données extérieures au conducteur du véhicule (conditions climatiques, état du trafic routier, etc...) qui influencent de manière importante l'activité de ce conducteur. En outre, il implique l'utilisation d'électrodes implantées sur la tête de l'utilisateur, ce qui en fait un procédé peu pratique dans l'environnement d'un véhicule automobile. La présente invention a pour but de fournir un procédé de commande de la présentation d'informations au conducteur d'un tel véhicule qui ne présente pas les inconvénients évoqués ci-dessus et qui, en particulier, assure la présentation de ces informations suivant un flux compatible avec la capacité de traitement de ces informations par le conducteur, et ceci à tout instant. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé qui soit capable d'anticiper ce flux et cette capacité, de hiérarchiser l'information à présenter au conducteur et de déterminer le mode d'interaction (visuel, auditif, kinesthésique) le mieux adapté à la transmission de l'information au conducteur. La présente invention a encore pour but de fournir un tel procédé qui soit adaptable aux spécificités actuelles et/ou futures du conducteur, à l'introduction dans le véhicule de nouveaux équipements générateurs de messages, et qui soit en outre de mise en oeuvre économique et n'implique pas l'utilisation d'organes intrusifs tels que des électrodes. La présente invention a également pour but de fournir un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé de commande de la présentation d'informations à un conducteur de véhicule automobile, ce procédé étant remarquable en ce que a) on évalue continûment la charge cognitive du conducteur attachée à la conduite du véhicule, b) on évalue continûment la charge cognitive supplémentaire du conducteur attachée à la perception et à l'interprétation de messages d'informations émis aléatoirement à son intention, et c) on commande la présentation desdits messages au conducteur de manière à maintenir continûment la charge cognitive totale dudit conducteur en dessous d'un seuil prédéterminé. Le procédé suivant l'invention permet, à partir des mesures de la charge cognitive nécessaire à la conduite du véhicule et de la charge cognitive nécessaire à la compréhension des messages à transmettre à l'utilisateur et de l'urgence de ces messages, de décider quand un message particulier peut être présenté à l'utilisateur, sans risque de saturation de sa charge cognitive, c'est- à-dire de sa capacité à saisir la masse d'informations qui lui est nécessaire pour exécuter en sécurité sa tâche actuelle de conduite de son véhicule. Suivant une autre caractéristique du procédé selon l'invention, à l'étape a) énoncée ci-dessus, on évalue en outre, par anticipation, la charge cognitive attachée à la conduite du véhicule sur un horizon de temps prédéterminé. Cette évaluation est avantageusement fonction de caractéristiques individuelles attachées au conducteur, de même que le seuil prédéterminé utilisé à l'étape c) énoncée ci-dessus. Suivant encore une autre caractéristique du procédé selon l'invention, on distribue les charges cognitives à transmettre sur une pluralité de canaux de communication de manière à empêcher la saturation desdits canaux. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est un diagramme d'un système de fonctions mises en oeuvre dans un véhicule automobile équipé du dispositif suivant l'invention, et - la figure 2 est un diagramme fonctionnel de ce dispositif. On se réfère au diagramme fonctionnel de la figure 1 o l'on a représenté un système de fonctions classiques, ou appelées à le devenir, attachées à un véhicule automobile. Pour mettre en oeuvre ces fonctions, le système représenté comprend ainsi: - des capteurs et des actionneurs li (i de 1 à n), délivrant des signaux, - des calculateurs 2i exploitant ces signaux pour commander l'exécution de diverses fonctions, et - un bus multiplexé 3, constituant un réseau local de communication d'informations entre lesdits capteurs, actionneurs et calculateurs, de tels réseaux étant connus dans la technique automobile sous le nom de VAN ou de CAN, par exemple. On a ainsi représenté à la figure 1, à titre d'exemple, un capteur ll de position d'une pédale d'accélérateur du véhicule dont la sortie alimente un calculateur 21 du temps d'ouverture d'injecteurs de carburant dans le moteur du véhicule, un capteur 12 de position d'une pédale de frein connecté à un calculateur 22 associé à un dispositif d'antiblocage de roues, un dispositif 13 de commande d'une boîte de vitesses 23, un radar 14 délivrant un signal à un dispositif de contrôle de vitesse ACC ou anticollision, une caméra vidéo radar connectée à un dispositif de commande de "suivi de voie", un dispositif de localisation du véhicule 17 connecté à un système de navigation embarqué 27, une antenne de réception 18 connectée à un dispositif 28 de diffusion d'informations relatives au trafic routier, une source 19 d'informations externes connectée à un dispositif de transmission de services informatiques diffusés par un réseau de télécommunications externe au véhicule, etc... Les capteurs, actionneurs et calculateurs listés ci- dessus sont donnés à titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement, cette liste pouvant être accrue ou réduite selon les besoins à satisfaire. Les calculateurs ont pour fonction 1) de mettre à la disposition des autres calculateurs, sur le bus 3, des informations issues des différents capteurs et actionneurs, représentatives, notamment, du contexte de circulation du véhicule, 2) de générer des informations, ou messages, à présenter au conducteur. On remarquera que certains calculateurs cumulent deux fonctions: le calculateur 27 dévolu à la navigation présente des conseils de guidage au conducteur et peut aussi servir de capteur de localisation, de type de route, de détection de virages ou d'intersections à venir, etc...). Les informations et messages précités sont traités dans le dispositif de commande de présentation d'informations suivant l'invention qui prend la forme d'un calculateur 26, dit d'interface homme-machine (IHM) connecté au bus 3, comme représenté à la figure 1, et connecté à une source 16 d'informations diverses, telles que des données spécifiques au conducteur du véhicule. La fonction dite IHM, de ce calculateur, est de recueillir les données issues de l'exécution des différentes autres fonctions décrites en liaison avec la figure 1 ainsi que les demandes de présentation d'informations, ou messages, au conducteur. En utilisant un raisonnement à base de règles, exprimées par exemple en logique floue, la fonction IHM déduit de ces données un niveau d'attention nécessaire au conducteur pour mener à bien la seule tâche de conduite du véhicule. Les messages à présenter au conducteur étant eux aussi classés sur une échelle de niveaux d'attention, la fonction IHM détermine quels messages peuvent être présentés au conducteur sans que celui-ci ne souffre d'une surcharge cognitive préjudiciable à la sécurité du véhicule et de ses passagers. La fonction IHM évalue ainsi un niveau d'attention instantanée nécessaire au conducteur. Suivant l'invention, grâce à des fonctions prédictives telles que celles repérées 24 et 27 à la figure 1, la fonction IHM peut déterminer aussi ce niveau d'attention à plus long terme, sur un horizon de temps prédéterminé. Des données spécifiques à l'utilisateur (âge, acuité visuelle, stress, fatigue, etc...), provenant par exemple d'une carte à mémoire (non représentée) ou encore d'un système de mesure de la fatigue ou du stress du conducteur, permettent de personnaliser cette échelle de niveau d'attention, selon les caractéristiques individuelles, ou capacités, actuelles du conducteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la fonction IHM module la présentation d'un message particulièrement long en fonction des données issues des capteurs et montrant une modification de la charge de conduite. Cette modulation peut même aller jusqu'à l'interruption de cette présentation, notamment dans le cas o un message plus prioritaire doit être présenté au conducteur. A titre d'exemple illustratif, la présentation de prévisions météorologiques par l'intermédiaire du calculateur 28, demandée par le conducteur, est retardée par le dispositif suivant l'invention dans le cas o le conducteur active un feu clignotant de manière que le conducteur puisse consacrer alors toute son attention à la conduite de son véhicule pendant la manoeuvre de changement de voies qui suit cette activation. Par contre, si le véhicule roule sur une autoroute à vitesse modérée et que le radar 14 ne détecte aucune situation de danger à court terme, les prévisions météorologiques pourront alors être transmises au conducteur. De manière similaire, le dispositif suivant l'invention adapte les modes de présentation de l'information à la situation présente. C'est ainsi que si le véhicule est à l'arrêt, le dispositif permet la présentation d'un courrier électronique sous forme écrite sur un afficheur alors que si le véhicule roule, ce courrier sera présenté sous forme sonore par un dispositif de synthèse vocale. On se réfère maintenant à la figure 2 du dessin annexé o l'on a représenté un diagramme fonctionnel du dispositif suivant l'invention, comprenant une unité de traitement 4 de données délivrées par des capteurs et actionneurs, une unité de traitement 5 de messages destinés au conducteur, une unité 6 de sommation des sorties de ces unités de traitement, et une unité de comparaison 7 de la sortie de l'unité de sommation à celle d'un générateur de seuil 9, éventuellement réglable. L'unité de comparaison décide de la présentation immédiate du message ou de sa présentation différée. Dans ce dernier cas, le message est renvoyé en haut d'une pile 8 disposée à l'entrée de l'unité 5 de traitement de messages. En cas de présentation d'un message, les caractéristiques du message présenté sont transmises à l'unité 4 de traitement de données. En cas de demande de présentation différée de messages, l'unité de comparaison envoie à l'unité de traitement de messages 5 une demande d'adaptation du message. Les données fournies par les capteurs et actionneurs sont acquises par l'unité de traitement 4 sur le bus 3. A titre d'exemple, ces données peuvent être constituées par la vitesse du véhicule, l'annonce de la proximité d'un carrefour, l'information relative au type de route sur laquelle circule le véhicule, une information sur l'état d'activation des feux clignotants du véhicule, la distance de celui-ci au véhicule précédent, la position de la pédale d'accélérateur du véhicule et/ou de la pédale de frein, les mouvements du volant de direction du véhicule etc..., etc...D'une manière générale, ces données peuvent comprendre toute donnée accessible sur le bus 3. Les messages destinés au conducteur sont constitués par exemple, par un message concernant l'importance du trafic routier, un message de guidage délivré par le système de navigation embarqué, un message d'alerte anticollision délivré par le calculateur 24, un appel téléphonique, une information télématique ou multimedia, un message d'alerte relatif au disfonctionnement d'un organe du véhicule, etc... Ces messages sont reçus par l'unité de traitement 5 o ils sont stockés et hiérarchisés selon un ordre de priorité contenu dans le message. A titre d'exemple, un message d'alerte sera classé comme étant plus prioritaire qu'une information relative au trafic routier. Suivant l'invention encore, on tient compte de la durée de vie de chaque message, ce qui permet d'éliminer de la pile 8 les messages encore non présentés et devenus obsolètes. En outre, les calculateurs générateurs de messages peuvent générer un message spécifique dont la fonction est d'effacer de la pile 8 tel ou tel message précédemment formé et non encore présenté au conducteur. Selon le type de message à présenter, l'unité de traitement 5 attribue au message un "vecteur" (c'est-à- dire un jeu de coefficients) représentant la charge mentale nécessaire à la compréhension de ce message par le conducteur. En variante, ce vecteur peut être déterminé par la fonction génératrice du message exécutée par le calculateur associé, et accompagner ce message. Ce vecteur caractéristique comprend notamment: - des coefficients représentant de façon globale le message (comme par exemple la longueur du message, le temps estimé pour effectuer les actions induites par ce message, etc...), - des séries de coefficients évoluant avec le temps, au fur et à mesure de la présentation de ce message au conducteur. Chaque série correspond à un instant donné dans le temps. Il s'agit notamment de coefficients représentant les charges mentales, visuelles, auditives ou tactiles nécessaires à la bonne compréhension du message et, le cas échéant, aux actions à entreprendre par le conducteur comme suite à la présentation de ce message, etc... Ce vecteur représente donc dans le temps la charge cognitive nécessaire à la compréhension et au traitement d'un message. La sortie de l'unité de traitement 5 est constituée, à chaque instant, du message le plus prioritaire accompagné de son vecteur caractéristique. En parallèle et en permanence, l'unité de traitement 4 reçoit des données des capteurs ou actionneurs précités. Ces données sont des valeurs instantanées brutes des grandeurs mesurées. Elles subissent d'abord une mise en forme. Pour ce faire, on détermine leur durée de vie, on affecte des coefficients correcteurs en fonction de leur importance, on détermine la tendance d'évolution de tel ou tel type de donnée en comparant la donnée actuelle avec les données antérieures. Dans un second temps, on effectue une fusion de données qui permet de définir, à partir de ces données mises en forme, des paramètres représentant la charge de conduite du conducteur, instantanée et à venir. Ces paramètres forment les coefficients d'un vecteur, organisés en séries temporelles de même nature que pour le vecteur représentant chacun des messages issues de l'unité de traitement 5. On peut ainsi assurer une évaluation par anticipation de la charge cognitive du conducteur, suivant un horizon de temps prédéterminé. Cet horizon de temps prédéterminé peut être fonction des données captées. Evidemment, le dispositif suivant l'invention peut être simplifié. C'est ainsi que les unités de traitement 4 et/ou 5 pourraient former des vecteurs ne comprenant qu'une série de coefficients dépendant du temps, ces coefficients constituant alors des valeurs instantanées. Le dispositif suivant l'invention comprend une unité de décision constituée par l'unité de comparaison 7 et un générateur de seuil 9. Cette unité de décision est alimentée par les vecteurs délivrés par les unités de traitement 4 et 5 après sommation en 6 de ces vecteurs. Le résultat de la sommation est comparé à un seuil réglable délivré par le générateur 9. En fonction du résultat de la comparaison, le message est présenté ou non au conducteur. Si l'unité de décision décide de ne pas présenter le message, elle envoie à l'unité de traitement 5 une demande de fourniture d'une version adaptée dudit message, sur les coefficients du vecteur associé qui posent problème (par exemple, si le canal visuel est très sollicité, l'unité de décision demande à l'unité 5 de réduire la charge sur ce canal). En réponse, l'unité 5 peut, soit former la version adaptée ou "dégradée" à transmettre, soit interroger pour ce faire la fonction génératrice du message, via le bus multiplexé par exemple. Si l'unité 5 trouve une version dégradée satisfaisante, un nouveau vecteur est envoyé à l'unité de décision et le message est alors présenté au conducteur dans sa version dégradée. S'il n'existe pas de version dégradée satisfaisante, le message retourne dans la pile 8 à l'entrée de l'unité 5 en attendant un moment plus propice pour être représenté. La décision est également transmise, via le bus 3, à la fonction génératrice du message en cause, afin que celle-ci sache si ledit message a été présenté ou non au conducteur. En outre, si le message est présenté, ses caractéristique sont transmises à l'unité de traitement 4 afin que celle- ci prenne en compte le traitement de ce message pour la détermination des coefficients des vecteurs que cette unité calcule. Le seuil de décision fixé par le générateur 9 est variable car il dépend notamment des caractéristiques individuelles du conducteur (âge, vue, expérience de la conduite, état éventuel de veille, etc..). Ces données peuvent provenir d'un système mesurant le degré de veille d'un conducteur, connu dans la technique, ou d'une clé d'accès au véhicule contenant des données personnelles, ou encore de tout autre moyen de communication de données tel qu'une carte à puces par exemple. Il apparaît maintenant que la présente invention permet bien d'atteindre les buts fixés, à savoir présenter des messages au conducteur quand celui-ci est en état de les interpréter dans de bonnes conditions, ceci par la mise en oeuvre de diverses techniques telle que l'évaluation de la charge de conduite présente et à venir du conducteur, l'évaluation de la charge cognitive nécessaire à a) la compréhension des messages présents et à venir adressés au conducteur et b) à l'exécution éventuelles des actions induites par ces messages, la détermination du canal (visuel, auditif, kinestétique) à utiliser pour la transmission de chaque message et la hiérarchisation des messages. Le procédé suivant la présente invention est en outre adaptable aux spécificités présentes et à venir du conducteur ainsi qu'à l'introduction de nouveaux équipements dans le véhicule (donc à tout véhicule d'une même gamme), tout en étant de mise en oeuvre économique du fait qu'il n'exige que du logiciel. En outre, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est non intrusif pour le conducteur, du fait qu'il n'implique pas l'utilisation d'électrodes fixées sur celui-ci. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi qu'un même calculateur pourrait exécuter plusieurs des fonctions de calcul mises en oeuvre, dans le mode de réalisation décrit, par des calculateurs distincts. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de la présentation d'informations à un conducteur de véhicule automobile, caractérisé en ce que: - a) on évalue continûment la charge cognitive du conducteur attachée à la conduite du véhicule, - b) on évalue continûment la charge cognitive supplémentaire du conducteur attachée à la perception et à l'interprétation de messages d'informations émis aléatoirement à son intention, - c) on commande la présentation desdits messages au conducteur de manière à maintenir continûment la charge cognitive totale dudit conducteur en dessous d'un seuil prédéterminé. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape a), on évalue en outre par anticipation ladites charge cognitive sur un horizon de temps prédéterminé. 3. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape a), ladite évaluation est fonction de caractéristiques individuelles attachées au conducteur. 4. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, à l'étape c), ledit seuil prédéterminé est fonction de caractéristiques individuelles attachées au conducteur. 5. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, suivant lequel lesdites charges cognitives sont transmises à travers une pluralité de canaux de communication, caractérisé en ce qu'on distribue les messages à transmettre au conducteur sur lesdits canaux de manière à empêcher la saturation desdits canaux. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend: - a) des moyens (4) pour évaluer continûment la charge cognitive du conducteur attachée à la conduite du véhicule, - b) des moyens (5) pour évaluer continûment la charge cognitive supplémentaire du conducteur attachée à la perception et à l'interprétation desdits messages aléatoires, et - c) des moyens (7,9) pour commander la présentation des messages au conducteur, dans le respect dudit seuil prédéterminé de charge cognitive. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens (4) d'évaluation de la charge cognitive attachée à la conduite du véhicule assurent ladite évaluation sur un horizon de temps prédéterminé. 8. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que lesdits moyens (4) d'évaluation de la charge cognitive attachée à la conduite du véhicule prennent en compte des caractéristiques individuelles attachées au conducteur. 9. Dispositif conforme à la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que lesdites caractéristiques individuelles sont choisies dans le groupe formé par: le style de conduite, la tension ou la fatigue du conducteur, les capacités du conducteur. 10. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les moyens (4) pour évaluer continûment la charge cognitive du conducteur attachée à la conduite du véhicule comprennent a) des moyens (li,2i) délivrant des données représentatives du contexte de circulation et b) des moyens de formation de vecteurs tirés desdites données et représentatifs chacun d'une donnée particulière, de la charge cognitive attachée à cette donnée et, éventuellement, de son importance relative et de sa durée de vie. 11. Dispositif conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites données sont représentatives de grandeurs ou d'informations choisies dans le groupe formé par: la vitesse du véhicule, les mouvements du volant de direction, la position d'une pédale d'accélérateur du véhicule, la distance du véhicule au prochain carrefour, le type de route, l'état d'activation des feux clignotants du véhicule, la distance du véhicule au véhicule précédent. 12. Dispositif conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens (5) pour évaluer continûment la charge cognitive supplémentaire du conducteur attachée à la perception desdits messages aléatoires comprennent des moyens de formation de vecteurs tirés desdits messages et représentatifs du message, de la charge cognitive attachée à ce message et, éventuellement, de son importance relative et de sa durée de vie. 13. Dispositif conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits messages concernent des informations choisies dans le groupe formé par: les informations diffusées concernant le trafic routier, les informations de guidage du véhicule, les alertes anti- collision, les appels téléphoniques, les informations télématiques, les informations multimedia, les informations relatives à l'état de fonctionnement d'organes du véhicule. 14. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce qu'il comprend une unité (7,9) de décision de présentation de messages alimentée par lesdits moyens d'évaluation (4) et (5), ladite unité de décision (7,9) comprenant des moyens de mesure de la charge cognitive instantanée attachée à la transmission au conducteur desdits messages, et des moyens pour autoriser ou empêcher ladite transmission quand ladite charge cognitive instantanée est inférieure ou supérieure, respectivement, audit seuil prédéterminé de charge cognitive. 15. Dispositif conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que ladite unité de décision (7,9) évalue les charges cognitives à transmettre au conducteur sur des canaux auditif, optique et kinesthésique, respectivement, et commande la transmission des messages au conducteur de manière à empêcher une surcharge de l'un quelconque desdits canaux. 16. Dispositif conforme à la revendication 15, caractérisé en ce que ladite unité de décision commande éventuellement l'étalement dans le temps de la transmission d'un message pour empêcher ladite surcharge.