Brevet FR2863704A1 — publié le 20050617

PROCEDE ET SYSTEME DE TRAITEMENT DE SIGNAUX DE MESURE POUR CARACTERISER L'ETAT D'OCCUPATION D'UN SIEGE DE VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention est relative aux procédés et aux systèmes de traitement de signaux de mesure issus d'une nappe de détection comportant au moins un capteur, pour caractériser l'état d'occupation d'un siège de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de traitement de signaux de mesure issus d'une nappe de détection comportant au moins un capteur, pour caractériser l'état d'occupation d'un siège de véhicule automobile. Ce procédé comporte une opération de classification de l'état d'occupation du siège, au cours de laquelle une analyse d'un signal de mesure issu de la nappe de détection fournit une première information sur l'occupation, classée dans une première classe, si le siège est vide ou occupé par un dispositif de retenue d'enfant, et classée dans une deuxième classe, si le siège est occupé par un adulte. Le document "BioVolume: The seat integrated human based system to meet FMBSS208 Automatic Suppression concerns", de Marc Pajon et al. (Society of Automotive Engineers Word Congress 2003, SAE 03B-235) décrit un tel procédé. Ce type de procédé a été mis au point pour fournir des informations, sur la classe morphologique et la position dynamique d'un occupant de siège d'automobile, au système de sécurité passive du véhicule comportant ce siège, afin d'accroître la protection de cet occupant. Ce type d'informations est en particulier pris en compte dans la décision de déployer un coussin de sécurité gonflable ("air bag"), en cas de choc frontal, afin de réduire les risques de lésion par un tel coussin de sécurité, chez les jeunes enfants et les adultes de petite taille. Le procédé indiqué ci-dessus donne entière satisfaction, néanmoins la présente invention a notamment 5 pour but de l'améliorer. A cet effet, on prévoit selon l'invention, un procédé de traitement de signaux de mesure issus d'une nappe de détection, destiné à caractériser l'état d'occupation d'un siège de véhicule automobile, qui, outre les caractéristiques déjà énoncées, est caractérisé par le fait qu'il comprend une opération de correction, au cours de laquelle le signal de mesure issu de la nappe de détection est corrigé au moins partiellement des dérives environnementales relatives à la température et l'humidité avant d'être analysé au cours de l'opération de classification de l'état d'occupation. Grâce à la prise en compte des dérives environnementales relatives à la température et à l'humidité, il est possible de fiabiliser davantage l'opération de classification de l'état d'occupation du siège et donc d'accroître encore la sécurité des occupants d'un véhicule automobile. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - l'opération de correction prend en compte d'éventuelles perturbations engendrées par un contact du passager avec la carrosserie du véhicule; - l'opération de correction prend en compte 30 d'éventuelles perturbations engendrées par la présence d'un obstacle humide; - le procédé comporte une opération de classification de la position de l'occupant dans le siège, au cours de laquelle une analyse du signal issu de l'opération de correction fournit une information sur la position d'un occupant dans le siège; éventuellement une information sur la distance de cet occupant par rapport à au moins un capteur est aussi fournie à ce niveau; - l'opération de classification de la position de l'occupant dans le siège intègre un facteur de fiabilité d'occupation; le procédé comporte en outre une autre opération de classification de la position de l'occupant dans le siège au cours de laquelle sont prises en compte à la fois une information sur la position de l'occupant dans le véhicule et une information résultant d'un modèle statistique sur la morphologie et la cinématique de l'occupant du siège; - l'opération de correction compense les dérives en température à partir du calcul d'un traceur par capteur; - l'opération de correction détecte un obstacle humide par la mise en oeuvre d'une méthode de plan de détection; l'opération de correction compense, pour chaque capteur, les dérives en températures à partir d'un calcul d'un traceur local de température et d'humidité ; et - l'opération de correction compense pour chaque capteur les dérives en températures à partir de l'exploitation de combinaisons de mesures peu sensibles aux conditions environnementales issues du capteur correspondant. Selon un autre aspect, l'invention concerne un logiciel pour la mise en oeuvre du procédé mentionné ci-dessus, destiné à être chargé dans un micro-contrôleur embarqué. Selon encore un autre aspect, l'invention concerne une unité centrale de traitement programmée pour la mise en oeuvre du procédé indiqué ci-dessus. Selon encore un autre aspect, l'invention concerne 35 un siège de véhicule automobile comprenant une telle unité centrale de traitement. Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un système de traitement de signaux de mesure pour caractériser l'état d'occupation d'un siège de véhicule automobile, ce système comportant une nappe de détection intégrée dans le siège comportant elle-même au moins un capteur, ainsi qu'une unité centrale de détection de traitement programmée pour la mise en uvre du procédé indiqué ci-dessus. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un de ses modes de réalisation. L'invention sera également mieux comprise à l'aide des dessins, sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un système de traitement de signaux de mesure, selon l'invention, ce système comportant une unité centrale de traitement et un siège muni d'une nappe de capteurs à mesure capacitive; - la figure 2 représente schématiquement 20 l'organigramme d'un exemple de mise en uvre du procédé selon l'invention, et - la figure 3 représente schématiquement un diagramme des plages de détection ou non d'un obstacle humide. Comme représenté sur la figure 1, le système de traitement de signaux de mesure selon l'invention comporte une nappe de détection 2 et une unité centrale de traitement 4. La nappe de détection 2 comporte une pluralité de capteurs 6 disposés dans une assise 8 et un dossier 10 de siège de véhicule automobile. La nappe de détection 2 est placée entre la garniture 12 et la coiffe 14 du siège. Chaque capteur 6 comporte au moins deux électrodes et le signal mesuré correspond à une mesure de la capacité générée par chaque capteur 6. Des nappes de détection de ce type sont décrites dans le document 15 "Distance corrected capacitives sensors for advanced air bag applications", de Jérôme Lucas et al. (S.A.E. 03B-18). L'unité centrale de traitement 4 est généralement intégrée dans un siège de véhicule automobile. Cette unité centrale de traitement 4 est programmée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Comme représenté sur la figure 2, l'exemple de procédé selon l'invention décrit ici réalise un traitement des mesures issues de chaque capteur 6 selon cinq opérations principales 100, 200, 300, 400 et 500. Selon la première 100 de ces opérations, mise en ouvre par un premier bloc fonctionnel 1000, les signaux générés par chaque capteur 6 sont digitalisés et conditionnés pour fournir des informations insensibles: aux dérives environnementales telles que les dérives en température et les dérives du taux d'humidité, - aux perturbations engendrées par le contact du passager avec la carrosserie du véhicule, et - aux perturbations engendrées par la présence d'un obstacle humide (serviette humide, siège mouillé, etc.). Les dérives environnementales sont compensées par la mise en ouvre de quatre calculs, effectués par un module 1010. Selon le premier calcul, un traceur de température et d'humidité est déterminé pour chaque capteur C. Ce traceur peut s'exprimer, pour chaque capteur C, par la relation: T = P1,c - aPm,c où Pl,c et Pm,c correspondent à des mesures générées par le capteur C à des moments distincts, puis digitalisées. Le coefficient a est la pente, moyennée sur une gamme définie de température et d'humidité, de la relation linéaire liant les mesures PlC et Pmc lorsque l'on fait varier, dans des conditions prédéfinies, les caractéristiques géométriques et la position d'une surface 2863704 6 conductrice sur le siège équipé du système conforme à la présente invention. Ensuite, un deuxième calcul de données compensées en dérive d'offset est réalisé. On obtient alors une 5 nouvelle valeur de la mesure donnée par: Pi,c comp offset Pi,c + ai,cÉ Tc + Pi,c. Les coefficients ai,, et sont respectivement la pente et l'ordonnée à l'origine de la relation linéaire liant et Pi,c et Tc lorsque le siège, équipé du système selon l'invention, et non occupé, se voit soumis à un cycle prédéfini de température et d'hygrométrie. Un troisième calcul de données compensées en dérives d'offset est réalisé par une nouvelle valeur de la mesure donnée par: Dlm,c.comp.offset = Pl, c Ylm,c Pm,c 31m,c Les coefficients ylm,c et 81m,c sont respectivement la pente et l'ordonnée à l'origine de la relation linéaire liant Pl c et Plm, c lorsque le siège, équipé du système de classification d'occupant, et non occupé, se voit soumis à un cycle prédéfini de température et d'hygrométrie. Selon un quatrième calcul, les mesures compensées en dérives d'offset décrites précédemment sont utilisées pour définir des mesures compensées en dérive de gain et d'offset. On obtient alors une mesure totalement compensée des dérives environnementales donnée par: Xi, ccomp.Gain = Xi, c.comp.Offset / [1+Ai,c.Tc+Bi,c.X,c.comp.offset+Ci,c.f Pi,c})] où et C1,C. sont des coefficients déterminés après optimisation sur une ou plusieurs cibles conductrices de géométries et positions spécifiques, l'optimisation étant basée sur un critère de minimisation des dérives de gain pour ces cibles spécifiques, et f((Pj,c)) est une fonction quelconque d'une mesure générée par le capteur C. Ces mesures ainsi corrigées font ensuite l'objet d'une compensation, effectuée par un module 1020, destinée à prendre en compte le fait que l'occupant du siège est en contact électrique ou non avec la carrosserie. Les perturbations engendrées par le contact du passager avec la carrosserie du véhicule sont détectées via le potentiel électrique de l'individu lui-même déterminé à l'aide de deux phases spécifiques appelées UC et UCg, où UC et UCg désignent deux mesures différentes correspondant à deux phases de mesure pendant lesquelles certaines électrodes du capteur sont polarisées. Si la différence UC-UCg est inférieure à une valeur seuil déterminée par analyse d'une base de données, alors on en déduit que l'individu a un potentiel fixe. Il est donc en contact avec la carrosserie du véhicule. Sinon, c'est que l'individu est à un potentiel flottant. Le premier bloc fonctionnel 1000 fournit non seulement des mesures corrigées et compensées des différentes perturbations, mais aussi un niveau de perturbation. En particulier, le premier bloc fonctionnel 1000 fournit des informations sur le niveau des perturbations détectées: température ou humidité extrême, présence d'obstacle humide (OH sur la figure 2), etc. Les mesures corrigées par les calculs précédents servent alors à détecter les obstacles humides à l'aide d'une méthode appelée "plan de détection" bien connue de l'Homme du Métier. Comme représenté sur la figure 3, il est possible par un choix judicieux de combinaisons linéaires des mesures corrigées, selon cette méthode, de séparer le plan en deux zones: une zone ne correspondant qu'à des cas sans obstacle humide détecté et une autre zone ne correspondant qu'à des cas où un obstacle humide est détecté. Il en est déduit le niveau de perturbation. Le niveau de perturbation indique en particulier si un obstacle humide a été détecté ou non. Cette information sur la détection d'un obstacle humide est transmise à un deuxième bloc fonctionnel 2000. Les mesures corrigées sont également transmises au deuxième bloc fonctionnel 2000 pour subir une deuxième opération 200 permettant de réaliser une première classification de l'état d'occupation du siège. Cette première classification correspond à une première information sur l'occupation du siège (DRE sur la figure 2), classée dans une première classe, si le siège est vide ou occupé par un dispositif de retenue d'enfant, et classée dans une deuxième classe, si le siège est occupé par un adulte. On considère comme adulte un individu de morphologie supérieure ou égale à celle d'un 5ème percentile femme. La mise en uvre de cette classification de l'état d'occupation est décrite dans le document précité de Marc Pajon et al. Cette première classification 200 intègre le fait qu'un obstacle humide a été détecté ou non au niveau du premier bloc fonctionnel 1000. Dans le cas où aucun obstacle humide n'a été détecté, le test, effectué par un module 2010, permettant de distinguer entre la première et la deuxième classes est le suivant: Si EE (pi,, . Pi, e) >A, où pi,e et A sont constants, alors i c on a une classification de l'information dans la première classe, sinon l'information est classée dans la deuxième classe. Les pi,, sont déterminés en analysant une base de données de plusieurs individus, plusieurs DRE, plusieurs obstacles humides, plusieurs obstacles secs, Une fois l'analyse terminée, ces paramètres sont des constantes. Lorsqu'un obstacle humide est détecté, le test effectué par un module 2020 est identique, seuls les coefficients pi,, sont remplacés par d'autres constantes Pi, c Si, à l'étape précédente, un individu a été détecté comme occupant le siège, une estimation de la position de l'occupant dans le siège est générée au niveau d'un module 3010. Cette estimation est générée en prenant en compte la mesure faite par chaque capteur et corrigée selon la première opération 100. La méthode de mise en oeuvre de cette estimation est décrite dans le document précité de Marc Pajon et al. Cette estimation de la position de l'occupant dans le siège et l'information selon laquelle le siège est occupé, générée par le bloc fonctionnel 2000, servent ensuite à corriger une nouvelle fois les mesures pour prendre en compte la distance de l'occupant au capteur 6 duquel est issue la mesure et réaliser sur les mesures, au niveau d'un module de correction en distance 3020, la compensation correspondante avant d'en déduire des informations sur la morphologie de l'occupant. En fait, le module de correction en distance 3020 a besoin d'avoir une information sur la position de l'occupant dans le siège. Celle-ci est fournie par le module 3010. L'algorithme de correction en distance est identique quelle que soit la position, mais les paramètres de l'algorithme sont fonction de la position de l'occupant dans le siège. Ces paramètres sont mis au point en analysant une base de données expérimentales. A partir de ces informations, le procédé selon l'invention établit une deuxième classification 300 selon laquelle la première classe correspond au cas où le siège est vide ou occupé par un dispositif de retenue d'enfant ou encore occupé par un enfant de trois à six ans, et une deuxième classe correspondant au cas où le siège est occupé par un adulte de morphologie supérieure ou égale à celle d'un 5 ème percentile femme. Cette classification est décrite dans le document précité de Marc Pajon et al. En outre, cette deuxième classification 300, qui est une classification instantanée, est pondérée par une information sur la fiabilité de cette classification. Cette information sur la fiabilité de cette classification est elle-même une fonction de la position de l'occupant sur le siège. En effet, en analysant les bases de données expérimentales, on peut observer que le taux d'erreur (correspondant à des classifications erronées) est plus important dans certaines positions que dans d'autres. Pour ces positions, l'indice de confiance est alors plus faible. Par exemple, si le passager est assis sur le nez de l'assise, la fiabilité de l'information de la deuxième classification est plus faible que celle obtenue avec le même individu mais assis correctement dans le siège, qui correspond au cas où de plus nombreux capteurs 6 sont opérationnels. Une classification finale 310 est alors fournie en fonction de la première classification 200 et de la deuxième classification 300 instantanée pondérée par l'information de fiabilité. Cette classification finale 310 correspond à une classification sur la morphologie de l'occupant du siège. Selon une quatrième opération 400 optionnelle, mise en uvre par un quatrième bloc fonctionnel 4000, une nouvelle classification de la position de l'occupant du siège, par rapport au référentiel du véhicule, est établie à partir: - de l'estimation, effectuée par le module 3010, de la position de l'occupant dans le siège résultant de la classification finale issue du troisième bloc fonctionnel 3000, - d'informations sur la position du siège (position du siège sur les glissières, position du dossier par 30 rapport à l'assise, etc.) fournies par des capteurs externes au niveau d'un module 4010, et - d'une étude statistique sur la morphologie et la cinématique de l'occupant intégrée au niveau d'un module 4020. La classification de la position de l'occupant du siège par rapport au véhicule est décrite dans le document précité de Marc Pajon et al. Selon une cinquième opération 500 mise en uvre par un cinquième bloc fonctionnel, une synthèse des informations est réalisée. Cette synthèse, réalisée par un module 5010, prend en compte la classification de la position de l'occupant dans le siège issue de la quatrième opération 400, la classification morphologique issue de la classification finale 310, et éventuellement l'information issue de la deuxième opération 200 selon laquelle le siège est vide ou occupé par un dispositif de retenue d'enfant. Cette synthèse est communiquée par un module 5020, à un système de gestion de décision du véhicule pour contrôler par exemple le déclenchement d'un dispositif de coussin de sécurité gonflable. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de signaux de mesure issus d'une nappe de détection (2) comportant au moins un capteur (6), pour caractériser l'état d'occupation d'un siège de véhicule automobile, procédé comportant une opération de classification de l'état d'occupation (200) du siège, au cours de laquelle une analyse d'un signal de mesure issu de la nappe de détection fournit une première information sur l'occupation, classée dans une première classe, si le siège est vide ou occupé par un dispositif de retenue d'enfant, et classée dans une deuxième classe, si le siège est occupé par un adulte, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une opération de correction (100), au cours de laquelle le signal de mesure issu de la nappe de détection (2) est corrigé au moins partiellement des dérives environnementales relatives à la température et l'humidité avant d'être analysé au cours de l'opération de classification de l'état d'occupation (200). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'opération de correction (100) prend en comte en outre des éventuelles perturbations engendrées par un contact du passager avec la carrosserie du véhicule. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'opération de correction (100) prend en comte en outre des éventuelles perturbations engendrées par la présence d'un obstacle humide. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre une opération de classification de la position (300,310) de l'occupant dans le siège, au cours de laquelle une analyse du signal issu de l'opération de correction (100) fournit une information sur la position d'un occupant dans le siège. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'opération de classification de la position (300) de l'occupant dans le siège fournit en outre une information sur la distance de cet occupant par rapport à au moins un capteur (6). 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel l'opération de classification de la position (300,310) de l'occupant dans le siège intègre un facteur de fiabilité d'occupation. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 et 6, comportant une autre opération de classification de la position (400) de l'occupant dans le siège, au cours de laquelle sont prises en compte à la fois une information sur la position de l'occupant dans le véhicule et une information résultant d'un modèle statistique. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'opération de correction (100) compense les dérives en température à partir du calcul d'un traceur par capteur. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'opération de correction (100) détecte un obstacle humide par la mise en oeuvre d'une méthode de plan de détection. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'opération de correction (100) compense, pour chaque capteur (6), les dérives en températures à partir d'un calcul d'un traceur local de température et d'humidité. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'opération de 30 compense pour chaque capteur (6) températures à partir de l'exploitation de combinaisons de mesures peu sensibles aux conditions issues du capteur (6) correspondant. 12. Unité centrale de traitement 35 mise en oeuvre du procédé selon l'une des correction les dérives (100) en environnementales programmée pour la revendications 1 à 11. 13. Système de traitement de signaux de mesure pour caractériser l'état d'occupation d'un siège de véhicule automobile, ce système comportant une nappe de détection (2) intégrée dans le siège et comportant elle-même au moins un capteur (6) , ainsi qu'une unité centrale de traitement (4) selon la revendication 12. 14. Siège de véhicule automobile comprenant une unité centrale de traitement selon la revendication 12.