Brevet FR3028827A1 — publié le 20160527

PROCEDE DE DETECTI ON DE LA PERTE DE VI GI LANCE D'UN CONDUCTEUR DE VEHI CULE L'invention se rapporte à un procédé de détection de la perte de vigilance d'un conducteur de véhicule. Le plus souvent, la perte de vigilance d'un conducteur est due, soit à un endormissement, soit à une distraction traduisant une activité qui est dissociée de celle correspondant au poste de conduite. Or, cette perte de vigilance est responsable d'une grande partie des accidents survenant sur autoroute. Il est donc important de pouvoir détecter en temps réel cette perte de vigilance, afin de mettre en oeuvre instantanément, des signaux d'alerte destinés à ramener l'attention du conducteur sur la conduite de son véhicule. Deux approches sont possibles pour traiter cette perte de vigilance: - Les approches directes qui sont directement focalisées sur le conducteur. Ces approches peuvent consister à mesurer, soit l'état physiologique du conducteur à travers par exemple, sa fréquence cardiaque ou son activité cérébrale, soit son comportement à travers par exemple, le clignement de ses yeux ou l'orientation et le mouvement de sa tête. - Les approches indirectes, qui sont directement focalisées sur certains paramètres du véhicule. Ces approches peuvent consister à déterminer, d'une part, les actions du conducteur à travers par exemple l'angle volant, le couple volant, la position de la pédale d'accélérateur ou de frein, et d'autre part, les actions secondaires sur par exemple les IHM (interactions homme/machine) audio, ou de navigation, ou sur la téléphonie main libre ou sur la climatisation. Ces approches indirectes peuvent également consister à observer la dynamique du véhicule à travers des paramètres tels que par exemple, la distance entre les véhicules, la vitesse du véhicule, et la position du véhicule dans une voie. Dans le cas d'une approche indirecte, basée sur les actions du conducteur, c'est-à-dire un système de diagnostic basé sur l'angle volant par 3028827 2 exemple, l'expérience montre que le signal mesuré par ce capteur ne représente pas uniquement l'action du conducteur. Une composante de ce signal est influencée par l'état de la chaussée se traduisant par des perturbations qui remontent par l'intermédiaire des roues, du train et de la 5 colonne de direction, jusqu'au niveau du volant. Dans le cas d'une chaussée fortement déformée, cette composante du signal est dominante et vient masquer la composante intéressante du signal, c'est-à-dire celle qui reflète l'activité du conducteur en permanence. L'utilisation de ce signal pour détecter l'état du conducteur est alors complètement inadaptée et le diagnostic est 10 erroné. Il convient donc d'être capable de détecter l'état de la chaussée à travers la présence de bosses et/ou d'irrégularités de la surface de la route qui induisent en permanence des perturbations, afin d'inhiber ce diagnostic durant la phase où la mesure est biaisée par l'état de la chaussée. Les procédés permettant de détecter une chaussée déformée existent 15 et ont déjà fait l'objet de brevets. On peut par exemple citer le brevet US4912967, qui se rapporte à un tel procédé et dont le principe consiste à mesurer une différence de vitesse entre les roues arrière et les roues avant. Le signal correspondant à cette différence de vitesse est filtré par un filtre passe-bande, puis est ensuite comparé à une valeur seuil, afin de connaitre l'état de 20 la route. Cette méthode présente l'inconvénient de rendre la valeur seuil uniquement dépendante des caractéristiques du véhicule, comme ses pneus, ses suspensions ou sa masse, et donc de la rendre peu représentative des phénomènes physiques engendrés lors de son interaction avec la route. Un procédé de détection selon l'invention, permet de détecter la perte 25 de vigilance d'un conducteur de façon sûre et fiable, en s'affranchissant des inconvénients relevés dans l'état de la technique. L'invention a pour objet un procédé de détection de la perte de vigilance d'un conducteur de véhicule lorsque ledit véhicule est en phase de roulage sur une route. La principale caractéristique d'un procédé de détection 30 selon l'invention est qu'il comprend les étapes suivantes, - une étape de détermination de l'état de la route en temps réel, - une étape de détection de la perte de vigilance du conducteur si l'état de la route déterminé à l'étape précédente est jugé bon. 3028827 3 Autrement dit, un procédé selon l'invention, permet ainsi de sélectionner, au cours d'un trajet, les différentes phases au cours desquelles la perte de vigilance du conducteur peut être détectée de façon sûre. En effet, si l'état de la route est mauvais, certains paramètres dynamiques du véhicule, 5 tels que par exemple les suspensions, les vitesses de roues et l'angle volant, vont être affectés. Comme de plus, une perte de vigilance du conducteur va engendrer une modification de l'angle volant, il n'est alors plus possible de savoir si la variation de l'angle volant est due au mauvais état de la route ou si elle est due à une perte de vigilance du conducteur. Un procédé de détection 10 selon l'invention vise à faire la distinction entre un comportement singulier du véhicule lié à l'état de la route et le même comportement singulier lié à une perte de vigilance de conducteur. Ainsi, un tel procédé permet de déterminer de façon continue l'état de la route le long d'un trajet, de manière à pouvoir éliminer les phases au cours desquelles cet état est jugé mauvais. De cette 15 manière, un comportement singulier du véhicule, observé lors d'une phase pour laquelle l'état de la route est bon, pourra alors être directement corrélé à une perte de vigilance du conducteur. Un mauvais état de la route peut se traduire par la présence de déformations multiples sur ladite route, disposées de façon ordonnée ou aléatoire, et qui vont directement influencer le 20 comportement du véhicule. Un tel procédé ne présente de l'intérêt que qu'il se déroule en continu, lors d'une phase complète de roulage du véhicule. Avantageusement, l'étape de détermination de l'état de la route s'effectue au moyen d'une comparaison entre au moins un paramètre du véhicule qui est représentatif de l'état de la route et une valeur seuil 25 prédéterminée dudit paramètre. De façon préférentielle, l'étape de détermination de l'état de la route est réalisée à partir de la corrélation temporelle entre au moins deux signaux sensibles à l'état de la route. De cette manière, si cette corrélation temporelle est élevée elle traduit la présence d'une chaussée lisse générant des ondes 30 basse fréquence. Si elle est faible, elle traduit la présence d'une chaussée en mauvais état générant une multitude d'excitations aléatoires. 3028827 4 Préférentiellement, les signaux proviennent de capteurs embarqués sur le véhicule et destinés à mesurer des paramètres dynamiques du véhicule. De façon avantageuse, ces capteurs sont placés à des endroits distincts du véhicule, et sont éloignés les uns des autres de plusieurs dizaines de 5 centimètres. Selon un mode de réalisation préféré d'un procédé de détection selon l'invention, les capteurs sont des accéléromètres montés sur des suspensions du véhicule. Selon un autre mode de réalisation préféré d'un procédé selon 10 l'invention, les capteurs sont des capteurs de mesure de la vitesse des roues, au moins un capteur étant placé sur une roue avant et au moins un capteur étant placé sur une roue arrière. Selon un autre mode de réalisation préféré d'un procédé de détection selon l'invention, les capteurs permettent de mesurer le couple volant et 15 l'angle volant. De façon avantageuse, les deux signaux sont mesurés de façon synchrone sur une période déterminée afin de pouvoir réaliser le calcul de corrélation temporelle. Cette période peut par exemple être de 15 secondes. Avantageusement, le calcul de corrélation synchrone est répété de 20 manière continue dans le temps. En effet, pour être efficace, un procédé de détection selon l'invention doit être réalisé durant toute la durée d'un trajet. Il s'agit préférentiellement d'un procédé itératif se déroulant sur des périodes courtes et répétées le long d'un trajet. Préférentiellement, un procédé de détection selon l'invention comprend 25 une étape supplémentaire de détection d'un phénomène naturel, qui serait susceptible d'influencer le comportement routier du véhicule, sans que la vigilance du conducteur ne soit remise en cause. Avantageusement, le phénomène naturel peut par exemple être constitué par un vent fort. De façon préférentielle, un procédé de détection selon l'invention 30 comprend une étape d'alerte une fois qu'une perte de vigilance du conducteur a été identifiée, de manière à le faire réagir pour qu'il corrige instantanément 3028827 5 la situation. Cette étape d'alerte peut par exemple être réalisée au moyen de signaux visuels et/ou sonores. Elle invite le conducteur à concentrer davantage son attention sur la conduite. On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de 5 réalisation préféré d'un procédé de détection selon l'invention, en se référant aux figures 1 à 4D. - La figure 1 est un logigramme général montrant comment la détection de l'état de la route intervient dans l'algorithme de détection de la vigilance du conducteur, 10 - La figure 2 est un logigramme détaillé montrant les différentes phases de calcul de l'étape de détermination de l'état de la route d'un procédé selon l'invention, - La figure 3 est un logigramme illustrant une étape particulière du calcul de la corrélation temporelle entre deux signaux, 15 - La figure 4A est un diagramme illustrant un premier exemple de la variation du coefficient de corrélation temporelle avec le temps, pour une route lisse, - La figure 4B est un diagramme illustrant un deuxième exemple de la variation du coefficient de corrélation temporelle avec le temps, pour 20 une route lisse, - La figure 4C est un diagramme illustrant un troisième exemple de la variation du coefficient de corrélation temporelle avec le temps, pour une route dotée d'un revêtement sous la forme d'une bande acoustique, - La figure 4D est un diagramme illustrant un quatrième exemple de la 25 variation du coefficient de corrélation temporelle avec le temps, pour une route dotée d'un revêtement sous la forme de dalles romaines. En se référant à la figure 1, un procédé de détection 1 selon l'invention, permet de détecter une perte de vigilance d'un conducteur au moyen d'une approche indirecte se focalisant sur le comportement routier du 30 véhicule. Ce procédé comprend, 3028827 6 - une étape 2 de démarrage, - une étape 3 de détermination de l'état de la route à partir du comportement routier du véhicule, ledit comportement étant évalué à partir de la corrélation temporelle entre deux signaux provenant de 5 deux capteurs de mesure embarqués sur le véhicule. Ces capteurs peuvent par exemple être constitués par, - des accéléromètres montés sur la suspension, - des capteurs de mesure de la vitesse de rotation des roues, l'un permettant de mesurer la vitesse des roues avant et l'autre 10 permettant de mesurer la vitesse des roues arrière, - des capteurs qui permettent de mesurer le couple volant et l'angle volant. La corrélation temporelle, ou corrélation croisée, est une grandeur « classique » qui peut être obtenue par traitement du signal. Elle s'applique 15 donc aussi bien à une mauvaise route qui génère des perturbations basses fréquences que hautes fréquences. Elle repose essentiellement sur des considérations physiques : ainsi, une faible corrélation entre 2 signaux signifie qu'il n'existe pas de structure de grande extension spatiale qui corrèlent les 2 signaux. 20 La corrélation temporelle est similaire à la cohérence qui représente, dans le domaine fréquentiel, l'énergie commune à 2 signaux. L'étape de détermination de l'état de la route s'effectue sur des périodes successives courtes, pouvant par exemple être de 15 secondes, et qui sont répétées en continu tout le long du trajet du véhicule. 25 De cette manière, si la valeur de cette corrélation temporelle traduit une route en mauvaise état sur une période donnée, le procédé selon l'invention ne sera pas en mesure de diagnostiquer une perte de vigilance du conducteur sur ladite période, car le comportement routier dudit véhicule sera alors directement imputable à l'état de la route. 3028827 7 A l'inverse, si la corrélation temporelle révèle une route en bon état sur une période donnée, alors le procédé de détection selon l'invention met en oeuvre, - une étape de détection 4 d'une perte de vigilance du conducteur sur 5 ladite période, - et une étape d'alerte 5 une fois qu'une perte de vigilance du conducteur a été identifiée, de manière à refocaliser instantanément l'attention dudit conducteur sur la situation de son véhicule sur la route. Le conducteur peut alors réagir en corrigeant la trajectoire de son 10 véhicule et/ou en ralentissant de manière à se retrouver en situation de sécurité. Il faut souligner que si l'état de la route est bon, un procédé de détection selon l'invention, peut mettre en oeuvre une étape supplémentaire de détection 6 d'un phénomène naturel, tel que par exemple du vent, qui serait 15 susceptible d'influencer le comportement routier du véhicule, sans que la vigilance du conducteur ne soit remise en cause. En se référant à la figure 2, l'algorithme utilisé pour la détermination de l'état de la route, suit les différentes étapes suivantes : 20 1. Mesure des 2 signaux, notés X et Y, durant une durée T (T= 15s par exemple), de manière synchrone afin de pouvoir réaliser le calcul de corrélation temporelle. Idéalement, le pas de temps de mesure des 2 signaux est identique pour ne pas avoir à réaliser d'opération de sous-échantillonnage par exemple. On peut supposer que sur une durée T, le 25 signal comporte N échantillons temporels, soit T = N.dt, dt étant le pas de temps d'échantillonnage du signal temporel. 2. Calcul et analyse du glissement des roues 3. Si on observe un glissement excessif des roues, le calcul est inhibé car cela signifie qu'il y a patinage et donc une faible adhérence des roues. 30 Dans ce cas, le procédé n'effectue pas de diagnostic sur une perte de vigilance du conducteur. 4. Suppression de la valeur moyenne des signaux mesurés sur une durée T 3028827 8 Ainsi, si on note X k les valeurs prises par le signal X à différents instants successifs tk =k.dt alors la valeur moyenne est donnée par N-1 = -1 X . Le nouveau signal est alors x = X N k=0 N-1 5. Calcul de l'auto-corrélation temporelle définie par CL,(0)=Ixk.xk pour k=0 5 chacun des 2 signaux x et y, x* étant le complexe conjugué du signal x 6. Acquisition de la vitesse longitudinale V du véhicule 7. Lecture dans une table de la valeur de Cseuii pour cette vitesse V 8. Test sur l'amplitude du signal : si CL,(0).Cyy(0) > C','i alors on passé à l'étape suivante, sinon, on arrête car le calcul de la corrélation croisée 10 n'aura pas de sens. 9. Calcul de la corrélation croisée normalisé entre les 2 signaux x et y : Cxy(r). Ce calcul comporte plusieurs sous-étapes décrites en Figure 3: a. Initialisation du retard T à la valeur T=0. b. Boucle sur T : tant que 0 r r0 (avec ro N 3s) 15 i. Calcul du coefficient de corrélation croisée N-m-1 C', (z = rn.dt)= xk+,'.y; si 0 m 2N -1 k=0 (on ne calcule pas ce coefficient pour des valeurs négatives de T mais on aurait dans ce cas: Cy*x(-m.dt)si m Zseutl : l'état de la route est bon. b. Si r' REVENDICATIONS1. Procédé (1) de détection d'une perte de vigilance d'un conducteur de véhicule lorsque ledit véhicule est en phase de roulage sur une route, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes, - une étape de détermination (3) de l'état de la route en temps réel, - une étape de détection (4) de la perte de vigilance du conducteur si l'état de la route déterminé à l'étape précédente est jugé bon. 2. Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination de l'état de la route s'effectue au moyen d'une comparaison entre au moins un paramètre du véhicule qui est représentatif de l'état de la route et une valeur seuil prédéterminée dudit paramètre. 3. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de détermination de l'état de la route est réalisée à partir de la corrélation temporelle entre au moins deux signaux sensibles à l'état de la route. 4. Procédé de détection selon la revendication 3, caractérisé en ce que les signaux proviennent de capteurs embarqués sur le véhicule et destinés à mesurer des paramètres dynamiques du véhicule. 5. Procédé de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que les capteurs sont des accéléromètres montés sur des suspensions du véhicule. 6. Procédé de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que les capteurs sont des capteurs de mesure de la vitesse des roues, au moins un capteur étant placé sur une roue avant et au moins un capteur étant placé sur une roue arrière. 7. Procédé de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que les capteurs permettent de mesurer le couple volant et l'angle volant. 3028827 13 8. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les deux signaux sont mesurés de façon synchrone sur une période déterminée afin de pouvoir réaliser le calcul de corrélation temporelle, et en ce que le calcul de corrélation 5 synchrone est répété de manière continue dans le temps. 9. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire de détection (5) d'un phénomène naturel, qui serait susceptible d'influencer le comportement routier du véhicule, sans que la vigilance du conducteur 10 ne soit remise en cause. 10.Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'alerte (6) une fois qu'une perte de vigilance du conducteur a été identifiée, de manière à le faire réagir pour qu'il corrige instantanément la situation. 15