FR3093577A1 - Procédé de détection préventive du mal des transports pour un occupant d’un véhicule, et véhicule associé - Google Patents

Procédé de détection préventive du mal des transports pour un occupant d’un véhicule, et véhicule associé Download PDF

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Aurore Bourrelly
Gabriel Crehan
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Aix Marseille Universite
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Abstract

Ce procédé comporte les étapes : a) utiliser un premier ensemble de capteurs (CO), agencé pour observer un comportement postural et un comportement facial de l’occupant (OV), et délivrant un premier ensemble de signaux de mesure ; b) utiliser un deuxième ensemble de capteurs (CV), agencé pour mesurer des mouvements associés au véhicule (VA), et délivrant un deuxième ensemble de signaux de mesure ; c) comparer les premier et deuxième ensembles de signaux de mesure à des données de référence, correspondant à un état d’inconfort de l’occupant (OV) ; d) informer l’occupant (OV) lorsque l’état d’inconfort est établi à l’issue de l’étape c). Figure 2

Description

Procédé de détection préventive du mal des transports pour un occupant d’un véhicule, et véhicule associé
L’invention se rapporte au domaine technique de la détection préventive du mal des transports pour un occupant d’un véhicule, visant l’anticipation de l’apparition des premiers symptômes du mal des transports.
L’invention trouve notamment son application dans le domaine de l’automobile. Cependant, l’invention peut être mise en œuvre pour tous les modes de transport avec habitacle, susceptibles d’occasionner le mal des transports (e.g. bus, train, bateau, avion…).
État de l’art
La description du comportement postural des occupants (i.e. l’attitude et les positions du tronc, de la tête et de l’assise) à l’intérieur d’un véhicule en mouvement, est un premier facteur important à prendre en compte dans cette détection. Elle a fait l’objet de plusieurs études et de publications scientifiques.
Le document Zikovitz et Harris, «Head t ilt during driving», Ergonomics, 42(5), 740-746, 1999 (ci-après D1) décrit les stratégies de mouvements de la tête des occupants d’un véhicule selon qu’ils sont conducteurs ou passagers, lors de la prise de virage du véhicule pour différents rayons de courbures et à différentes vitesses du véhicule.
D1 enseigne que les inclinaisons de la tête des conducteurs sont fortement corrélées avec l’estimation visuelle de la courbure de la route mais pas avec la force centripète. A l’inverse, les inclinaisons de la tête des passagers sont inversement corrélées aux forces latérales (la tête des passagers est inclinée dans le sens de la force centrifuge) et semblent refléter un balancement passif, caractéristique d’un mouvement subi par l’occupant. D1 souligne la mise en place de deux stratégies posturales bien distinctes selon que l’occupant est conducteur ou passager du véhicule ; le conducteur semblant adopter une attitude proactive en anticipation du mouvement de la voiture à venir (sur la base de sa vision), tandis que le passager subit ce mouvement.
Cette observation est très importante au regard de l’apparition effective des premiers symptômes du mal des transports. En effet, les études montrent que les passagers sont le plus fréquemment sujets au mal des transports alors que les conducteurs ne sont que peu concernés par le mal des transports. Ainsi, un lien semble être suggéré entre l’implication ou non de l’occupant dans le contrôle du mouvement de son véhicule et le risque d’être sujet au mal des transports (implication active vs. passive de l’occupant).
D’autres études ont permis de supporter cette observation, que ce soit au sein d’un laboratoire, cf. le document Rolnick et Lubow, «Why is the driver rarely motion sick ? The role of controllability in motion sickne ss », Ergonomics, 34(7), 867-879, 1999 (ci-après D2) ou bien dans un véhicule réel, cf. le document Wada et Yoshida, «Effect of passengers ’ active head tilt and opening / closure of eyes on motion sickness in lateral acceleration environment of cars. », Ergonomics, 59(8), 1050-1059, 2016 (ci-après D3).
Une sensibilité plus importante au mal des transports est observée chez un occupant qui subit (passivement) des mouvements de tête imposés par ceux d’un conducteur actif (via un dispositifs de casques appariés permettant de coupler mécaniquement les mouvements de tête d’un pilote et de son passager (cf. D2) ou bien en voiture réelle, lorsque la tête d’un passager s’incline dans le sens opposé au virage (effet force centrifuge ; ce qui se produit lors d’un comportement passif (cf. D3). D3 montre également une sensibilité plus importante au mal des transports lorsqu’on demande aux participants de l’expérience, de maintenir les « yeux fermés » par rapport à garder les « yeux ouverts », ce qui souligne aussi l’importance de l’anticipation visuelle du mouvement comme facteur permettant d’anticiper l’apparition du mal des transports.
On connait du document CN105607742A, un procédé basé sur des mesures comportementales de mouvement des occupants du véhicule exploitant une technologie de réalité virtuelle. Le procédé comprend des étapes de détection par capteur du mouvement de la tête d’un occupant du véhicule, de traitement du signal, de contrôle dynamique de l'image virtuelle et de son affichage sur écran (comme par exemple, sur le tableau de bord).
On connait également du document JP2017071369A un système de détection du mouvement du véhicule basé sur l’analyse de la dynamique et du comportement du véhicule, de son environnement (comme le type de route, etc.) destiné à cibler et à prévenir les zones critiques en terme de risque d’apparition du mal des transports, ou le suivi d’une trajectoire de route non nauséogène préétablie. Ledit système utilise un boitier de mesure ou un ensemble de capteurs disposés dans l’habitacle.
Les solutions proposées pour prévenir le mal des transports, mettent jusqu’à présent en avant des procédés basés indépendamment :
- sur des mesures comportementales de mouvements des occupants du véhicule, tel que décrit dans le document CN105607742A : basé sur le mouvement de la tête des occupants ;
- sur des mesures de la dynamique de mouvements du véhicule (données CAN) tel que décrit dans le document JP2017071369A.
Ces solutions ne prennent en compte que l’un ou l’autre types de mesures de mouvements (mouvements humains et dynamique véhicule) pour la détection du mal des transports. De plus, ces solutions ne prennent en compte qu’une seule mesure comportementale du mouvement humain à savoir les mouvements de la tête.
L’invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de détection préventive du mal des transports pour un occupant d’un véhicule, comportant les étapes :
a) utiliser un premier ensemble de capteurs, agencé pour observer un comportement postural et un comportement facial de l’occupant, et délivrant un premier ensemble de signaux de mesure ;
b) utiliser un deuxième ensemble de capteurs, agencé pour mesurer des mouvements associés au véhicule, et délivrant un deuxième ensemble de signaux de mesure ;
c) comparer les premier et deuxième ensembles de signaux de mesure à des données de référence, correspondant à un état d’inconfort de l’occupant ;
d) informer l’occupant lorsque l’état d’inconfort est établi à l’issue de l’étape c).
Ainsi, un tel procédé selon l’invention permet de tenir compte de deux types de mesures :
(i) comportements postural et facial de l’occupant,
(ii) mouvements associés au véhicule.
Le premier type (i) de mesures prend en compte l’ensemble des mouvements posturaux du corps des occupants, le corps humain pouvant être décomposé en plusieurs segments : tête, tronc, assise etc. L’évolution de ces mouvements peut être considérée pour chacun de ces segments de manière séparée (indicateurs simples, marqueur unitaire) et/ ou de manière combinée (coordination complexe, marqueur plus global) de façon à identifier une « signature » posturale spécifique au mal des transports. Le premier type (i) de mesures peut également intégrer un indicateur lié aux mouvements des yeux, comme un marqueur simple du mal des transports et/ou associé aux autres marqueurs posturaux. Le premier type (i) de mesures intègre également le comportement facial de l’occupant avec la présence de marqueurs faciaux traduisant par exemple l’inconfort, le dégoût, la nausée, le niveau d’éveil ou de somnolence.
La présente invention vise à anticiper le mal des transports en se basant sur un couplage simultané des mesures de mouvements : mouvements humains et la dynamique du véhicule, et en utilisant plusieurs marqueurs posturaux et faciaux.
Définitions
- Par « véhicule », on entend tout type de véhicule (pas seulement automobile, e.g. terrestre, fluvial, maritime, aérien, spatial) comportant un habitacle adapté pour recevoir au moins un occupant transporté par le véhicule.
Le procédé selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier ensemble de capteurs utilisé lors de l’étape a) comporte des capteurs agencés pour mesurer l’évolution de la couleur de la peau de l’occupant.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier ensemble de capteurs utilisé lors de l’étape a) comporte des capteurs agencés pour reconnaître des expressions faciales émotionnelles de l’occupant.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier ensemble de capteurs utilisé lors de l’étape a) comporte des capteurs agencés pour mesurer des données physiologiques de l’occupant.
Selon une caractéristique de l’invention, les données physiologiques de l’occupant sont sélectionnées parmi les données d’un électrocardiogramme, les données d’un électrogastrogramme, les données d’un électroencéphalogramme, la température cutanée, la pression sanguine, la conductance cutanée.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier ensemble de capteurs utilisé lors de l’étape a) comporte des capteurs agencés pour mesurer des amplitudes et des directions des mouvements de l’occupant.
Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième ensemble de capteurs utilisé lors de l’étape b) comporte des capteurs agencés pour mesurer des données associées au véhicule, sélectionnées parmi les vibrations, les accélérations ou décélérations, les rotations, les coordonnées de géolocalisation, le type de route parcourue.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape d) est exécutée de manière visuelle ou sonore.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape d) est suivie d’une étape consistant à activer une contre-mesure à l’état d’inconfort.
L’invention a également pour objet un véhicule, comportant :
- un premier ensemble de capteurs, agencé pour observer un comportement postural et un comportement facial d’un occupant, et délivrant un premier ensemble de signaux de mesure ;
- un deuxième ensemble de capteurs, agencé pour mesurer des mouvements associés au véhicule, et délivrant un deuxième ensemble de signaux de mesure ;
- des moyens de calcul, configurés pour comparer les premier et deuxième ensembles de signaux de mesure à des données de référence, correspondant à un état d’inconfort de l’occupant ;
- des moyens d’information, configurés pour informer l’occupant lorsque l’état d’inconfort est établi par les moyens de calcul.
D’autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans l’exposé détaillé de différents modes de réalisation de l’invention, l’exposé étant assorti d’exemples et de références aux dessins joints.
Figure 1 est un logigramme illustrant les principales étapes d’un procédé selon l’invention.
Figure 2 est une vue schématique de dessus d’un véhicule selon l’invention, représenté dans un référentiel XY.
Exposé détaillé des modes de réalisation
Les éléments identiques ou assurant la même fonction porteront les mêmes références pour les différents modes de réalisation, par souci de simplification.
Un objet de l’invention est un procédé de détection préventive du mal des transports pour un occupant OV d’un véhicule VA, comportant les étapes :
a) utiliser un premier ensemble de capteurs CO, agencé pour observer un comportement postural et un comportement facial de l’occupant OV, et délivrant un premier ensemble de signaux de mesure ;
b) utiliser un deuxième ensemble de capteurs CV, agencé pour mesurer des mouvements associés au véhicule VA, et délivrant un deuxième ensemble de signaux de mesure ;
c) comparer les premier et deuxième ensembles de signaux de mesure à des données de référence, correspondant à un état d’inconfort de l’occupant OV ;
d) informer l’occupant OV lorsque l’état d’inconfort est établi à l’issue de l’étape c).
L’étape a) est illustrée par la case 10 du logigramme de la figure 1. L’étape b) est illustrée par la case 20 du logigramme de la figure 1. L’étape c) est illustrée par la case 30 du logigramme de la figure 1. L’étape d) est illustrée par la case 40 du logigramme de la figure 1.
Premier ensemble de capteurs
Le comportement facial de l’occupant OV peut être observé notamment par des mesures des expressions faciales, de la couleur de la peau, et des mesures physiologiques.
Le premier ensemble de capteurs CO utilisé lors de l’étape a) comporte avantageusement des capteurs, par exemple des colorimètres, agencés pour mesurer l’évolution de la couleur de la peau de l’occupant OV. De tels capteurs permettent notamment de quantifier la pâleur du visage de l’occupant OV pour traduire un état d’inconfort de l’occupant OV.
Le premier ensemble de capteurs CO utilisé lors de l’étape a) comporte avantageusement des capteurs agencés pour reconnaître des expressions faciales émotionnelles de l’occupant OV.
Le premier ensemble de capteurs CO utilisé lors de l’étape a) comporte avantageusement des capteurs agencés pour mesurer des données physiologiques de l’occupant OV. Les données physiologiques de l’occupant OV sont avantageusement sélectionnées parmi les données d’un électrocardiogramme, les données d’un électrogastrogramme, les données d’un électroencéphalogramme, la température cutanée, la pression sanguine, la conductance cutanée.
Le premier ensemble de capteurs CO utilisé lors de l’étape a) comporte avantageusement des capteurs agencés pour mesurer des amplitudes et des directions des mouvements de l’occupant OV. De tels capteurs exploitent des technologies permettant de détecter les mouvements humains dans l’habitacle H du véhicule VA : détection par caméra vidéo, des capteurs de pression ou des nappes de pression sous l’assise, des centrales gravito-inertielles, des capteurs de mouvement sur la ceinture, capteurs de mouvement des yeux, etc.
Deuxième ensemble de capteurs
Le deuxième ensemble de capteurs CV utilisé lors de l’étape b) comporte avantageusement des capteurs agencés pour mesurer des données associées au véhicule VA, sélectionnées parmi les vibrations, les accélérations ou décélérations, les rotations, les coordonnées de géolocalisation, le type de route parcourue.
Le deuxième ensemble de capteurs CV utilisé lors de l’étape b) sont avantageusement embarqués dans le véhicule VA. Le deuxième ensemble de capteurs CV utilisé lors de l’étape b) peut comporter des capteurs propres aux organes du véhicule VA ou des capteurs externes embarqués. Le deuxième ensemble de signaux de mesure transite préférentiellement via le bus de communication du véhicule VA, par exemple le bus CAN («Controller Area Network» en langue anglaise), ou est transmis à un ou des processeurs du véhicule VA par voie d’onde et/ou par voie filaire autre que le bus CAN.
Etape c)
Les premier et deuxième ensembles de signaux de mesure sont reçus et traités par un processeur implémentant un algorithme AS de traitement du signal capable de délivrer à partir des résultats de cette comparaison, un niveau de risque d’apparition du mal des transports correspondant à un état d’inconfort de l’occupant OV.
Ce niveau de risque est établi à partir des modifications des expressions faciales et/ou de la couleur de la peau et/ou des mesures physiologiques, et des écarts de posture de l’occupant OV par rapport aux mouvements courants ou bien à venir du véhicule (synchronisation temporelle : mouvements du véhicule VA et du corps de l’occupant OV synchronisés ou désynchronisés) ainsi que des amplitudes de mouvements et de leurs directions. Ces écarts sont analysés lors de l’étape c) pour notamment déterminer s’ils sont en phase ou en décalage de phase, notamment en opposition de phase, entre les mouvements de l’occupant OV et les mouvements du véhicule VA.
Le résultat du traitement effectué lors de l’étape c) par l’algorithme AS permet d’établir un diagnostic. L’algorithme AS effectue donc un diagnostic de l’état d’inconfort de l’occupant OV (sur la base des anticipations posturales et faciales face aux futurs mouvements du véhicule VA) et définit si l’occupant OV est susceptible ou non de déclencher le mal des transports dans les prochaines minutes.
Etape d)
L’étape d) est avantageusement exécutée de manière visuelle ou sonore. Le diagnostic établi lors de l’étape c) est avantageusement restitué à l’occupant OV lors de l’étape d) via une interface (sonore, haptique et/ou visuelle) pour l’informer du degré de susceptibilité à déclencher le mal des transports ou de manière alternative voire conjuguée, d’autoriser le déclenchement d’une solution de contre-mesure.
En effet, l’étape d) est avantageusement suivie d’une étape consistant à activer une contre-mesure à l’état d’inconfort. A titre d’exemples non limitatifs, la contre-mesure est sélectionnée parmi la modification des suspensions du véhicule VA, la sélection d’un nouvel itinéraire de voyage, une régulation posturale de l’occupant OV.
Véhicule
Un objet de l’invention est un véhicule VA, comportant :
- un premier ensemble de capteurs CO, agencé pour observer un comportement postural et un comportement facial d’un occupant OV, et délivrant un premier ensemble de signaux de mesure ;
- un deuxième ensemble de capteurs CV, agencé pour mesurer des mouvements associés au véhicule VA, et délivrant un deuxième ensemble de signaux de mesure ;
- des moyens de calcul, configurés pour comparer les premier et deuxième ensembles de signaux de mesure à des données de référence, correspondant à un état d’inconfort de l’occupant OV ;
- des moyens d’information, configurés pour informer l’occupant OV lorsque l’état d’inconfort est établi par les moyens de calcul.
Le comportement facial de l’occupant OV peut être observé notamment par des mesures des expressions faciales, de la couleur de la peau, et des mesures physiologiques.
Le premier ensemble de capteurs CO comporte avantageusement des capteurs agencés pour enregistrer des mouvements de l’occupant OV dans l’habitacle H du véhicule VA. De tels capteurs peuvent mettre en œuvre des technologies permettant de détecter les mouvements de l’occupant OV dans l’habitacle H. De tels capteurs peuvent être déportés ou bien embarqués sur l’occupant OV. Les capteurs déportés sont par exemple : une caméra vidéo, une caméra proche infrarouge, une caméra temps de vol («Time of Flight» en langue anglaise), des capteurs de pression ou des nappes de pression sous l’assise, des capteurs de mouvement sur la ceinture, etc. Les capteurs embarqués sont par exemple : des centrales de mouvement i.e. des centrales gravito-inertielles, gyroscope, accéléromètre, etc.
Le deuxième ensemble de capteurs CV comporte avantageusement des capteurs agencés pour enregistrer des mouvements du véhicule VA. A titre d’exemples non limitatifs, de tels capteurs peuvent être des accéléromètres, des gyroscopes, des centrales gravito-inertielles. De tels capteurs peuvent être embarqués dans un ou des calculateurs du véhicule VA, ou connectés à des dispositifs externes.
Les moyens de calcul comportent avantageusement un calculateur CP (le calculateur peut être embarqué sur l’occupant OV) implémentant l’algorithme AS qui effectue la synthèse de tous les mouvements permettant d’analyser et de traiter les mouvements de l’occupant OV au regard des mouvements de la voiture VA et de définir l’état d’inconfort de l’occupant OV sur la base de l’identification d’une « signature posturale » et d’une « signature faciale » du mal des transports. L’algorithme AS est capable d’établir un diagnostic de susceptibilité de l’occupant OV à déclencher le mal des transports. Plusieurs capteurs de technologies différentes peuvent être utilisés pour apporter une certaine redondance dans la détection des mouvements de l’occupant OV afin de définir une signature posturale et une signature faciale plus fines, caractéristique du mal des transports, basée sur l’évolution de plusieurs indicateurs du comportement postural et du comportement facial.
Les moyens d’information comportent une interface homme/machine IHM capable de restituer aux occupants OV du véhicule VA, un diagnostic effectué par l’algorithme AS sur leur état d’inconfort c'est-à-dire leur état vis-à-vis de leur susceptibilité à déclencher le mal des transports (exemple : affichage visuel, signal sonore, haptique, combinaison de plusieurs modalités, etc.) et/ ou permettant d’actionner un dispositif de contre-mesure du mal des transports. L’interface homme/machine IHM peut également être utilisée pour recueillir des appréciations subjectives de l’occupant OV concernant un éventuel état d’inconfort.
En synthèse, les avantages apportés par l’invention sont décrits ci-dessous.
L’invention, au fondement très pragmatique fait appel à des mesures simples, facilement accessibles (dynamique du véhicule VA et comportements postural et facial de l’occupant OV), visant à mettre en évidence le risque de survenue des symptômes liés au mal des transports. Le procédé décrit dans cette invention fait appel à des principes comportementaux simples et non invasifs pour l’occupant OV. En outre, des fonctionnalités personnalisables en termes de restitution du diagnostic établi par l’algorithme AS de traitement peuvent être envisagées (visuel, sonore, haptique ou multimodale).
Cette invention s’inscrit particulièrement bien dans la durée puisque son développement s’intègre parfaitement dans les problématiques du mal des transports et particulièrement au regard des nouveaux modes d’usages de la voiture suscités par le développement du véhicule autonome (les conducteurs deviendront concernés par le mal des transports : plus de 90 % des occupants des véhicules seront désormais concernés).
L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation exposés. L’homme du métier est mis à même de considérer leurs combinaisons techniquement opérantes, et de leur substituer des équivalents.

Claims (10)

  1. Procédé de détection préventive du mal des transports pour un occupant (OV) d’un véhicule (VA), comportant les étapes :
    a) utiliser un premier ensemble de capteurs (CO), agencé pour observer un comportement postural et un comportement facial de l’occupant (OV), et délivrant un premier ensemble de signaux de mesure ;
    b) utiliser un deuxième ensemble de capteurs (CV), agencé pour mesurer des mouvements associés au véhicule (VA), et délivrant un deuxième ensemble de signaux de mesure ;
    c) comparer les premier et deuxième ensembles de signaux de mesure à des données de référence, correspondant à un état d’inconfort de l’occupant (OV) ;
    d) informer l’occupant (OV) lorsque l’état d’inconfort est établi à l’issue de l’étape c).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier ensemble de capteurs (CO) utilisé lors de l’étape a) comporte des capteurs agencés pour mesurer l’évolution de la couleur de la peau de l’occupant (OV).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier ensemble de capteurs (CO) utilisé lors de l’étape a) comporte des capteurs agencés pour reconnaître des expressions faciales émotionnelles de l’occupant (OV).
  4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le premier ensemble de capteurs (CO) utilisé lors de l’étape a) comporte des capteurs agencés pour mesurer des données physiologiques de l’occupant (OV).
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les données physiologiques de l’occupant (OV) sont sélectionnées parmi les données d’un électrocardiogramme, les données d’un électrogastrogramme, les données d’un électroencéphalogramme, la température cutanée, la pression sanguine, la conductance cutanée.
  6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le premier ensemble de capteurs (CO) utilisé lors de l’étape a) comporte des capteurs agencés pour mesurer des amplitudes et des directions des mouvements de l’occupant (OV).
  7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le deuxième ensemble de capteurs (CV) utilisé lors de l’étape b) comporte des capteurs agencés pour mesurer des données associées au véhicule (VA), sélectionnées parmi les vibrations, les accélérations ou décélérations, les rotations, les coordonnées de géolocalisation, le type de route parcourue.
  8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel l’étape d) est exécutée de manière visuelle ou sonore.
  9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel l’étape d) est suivie d’une étape consistant à activer une contre-mesure à l’état d’inconfort.
  10. Véhicule (VA), comportant :
    - un premier ensemble de capteurs (CO), agencé pour observer un comportement postural et un comportement facial d’un occupant (OV), et délivrant un premier ensemble de signaux de mesure ;
    - un deuxième ensemble de capteurs (CV), agencé pour mesurer des mouvements associés au véhicule (VA), et délivrant un deuxième ensemble de signaux de mesure ;
    - des moyens de calcul (CP), configurés pour comparer les premier et deuxième ensembles de signaux de mesure à des données de référence, correspondant à un état d’inconfort de l’occupant (OV) ;
    - des moyens d’information, configurés pour informer l’occupant (OV) lorsque l’état d’inconfort est établi par les moyens de calcul.
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