WO2016091367A1 - Systeme pour detecter la presence de doigts a proximite d'un volant de vehicule - Google Patents

Systeme pour detecter la presence de doigts a proximite d'un volant de vehicule Download PDF

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optical sensors
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Pascal Clochard
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Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to systems and methods for detecting the presence of one or more finger (s) and / or hand (s) near the steering wheel of a motor vehicle.
  • the known systems do not provide access to a precise knowledge of the number of fingers in active contact on the steering wheel; the known systems also do not detect that the hands of the driver are not in contact with the steering wheel (steering wheel not held).
  • the systems detecting a torque exerted on the steering wheel can not discriminate if the torque is provided by the hands or another part of the body such as the knees, for example, or if the hands are just placed without effort exerted.
  • a method for detecting the presence of at least one hand of a driver near or in contact with the rim of a driving wheel for a motor vehicle the steering wheel being connected to the steering system. direction of the motor vehicle and comprising a plurality of optical sensors, arranged on the rim of the steering wheel and equipped with infrared emission diodes and receiving photodiodes, the method comprising the following steps:
  • the plurality of optical sensors is formed by a series of optical sensors working in the infrared range, preferably in the wavelength range around 900 nm, possibly formed by an alternation of infrared diodes. emission and receiving photodiodes.
  • the composite information (number of hands, number of fingers) is provided to a system of assisted driving or vigilance monitoring of the vehicle.
  • a system of assisted driving or vigilance monitoring of the vehicle it is possible to inform finely a system of assisted driving or vigilance monitoring of the driver.
  • the method may advantageously comprise the following function:
  • the invention also relates to a system for a motor vehicle, comprising a steering wheel connected to the steering system of the vehicle, the steering wheel comprising a plurality of optical sensors, arranged on the rim of the steering wheel and configured to detect the presence of at least one finger of at least one hand of the driver near or in contact with the rim of the steering wheel, whereby the system makes it possible to precisely determine the number of fingers near or in contact with the rim of the steering wheel, as well as their positions respective to the rim.
  • such a detection system can further determine the condition where no driver's hand clasps the rim of the steering wheel and no finger is in the immediate vicinity of the rim, that is to say the case where the steering wheel is not held by the driver, or that the driver's fingers are at a significant distance from the rim of the steering wheel.
  • a third party system for example a vigilance detection system, and / or for an automated or assisted driving system, such as for example an active warning device.
  • line crossing a system for automatic tracking of lanes in heavy traffic.
  • the optical sensors preferably capture objects up to a distance of at least 2 cm from the steering wheel rim; whereby a condition can be determined where a finger is close to the rim of the steering wheel without necessarily being in contact, which allows to better inform a user system of the situation or intentions of the driver.
  • the optical sensors are preferably spaced from each other by at most 15 mm in the circumferential direction. So it is easy to discriminate. captured objects and this allows a reliable detection of a single finger on the rim or located near the rim and determine the position of this finger (or more) relative to the wheel rim;
  • the optical sensors are arranged on the rim, one after the other, distributed over at least 200 °, or at least 260 °, symmetrically with respect to the upper point of the flywheel. With this, the detection zone is sufficiently wide for the different configurations of conventional handling of the steering wheel.
  • the optical sensors are arranged on the rim on the opposite side to the driver; such a position is optimal to detect the usual and more frequent cases of ways to hold the steering wheel with the fingers; moreover, advantageously the sensors are not visible from the point of view of the driver or the passenger.
  • the plurality of sensors is formed by a series of optical sensors working in the infrared range, preferably in the wavelength range around 900 nm; a mature, inexpensive, well-controlled technology that is not sensitive to electromagnetic disturbances is used.
  • the arrangement of infrared diodes may be formed by alternating infrared transmitting diodes and receiving photodiodes. This allows you to perform comparative analysis on the one hand under natural light and on the other hand under artificial light, namely forced lighting by the use of emission diodes.
  • the system may further comprise a control unit connected to the sensors and configured to handle the sensor information from the sensors and to provide high level information on the number of fingers and hand in contact with the rim of the steering wheel. destination of another system. This effectively informs one or more driver assistance systems.
  • FIG. 1 represents a general diagram of a vehicle steering wheel comprising a detection system according to the invention
  • FIGS. 2A and 2B show two driving configurations, respectively with active holding of the steering wheel and with an unmanned steering wheel
  • FIG. 3 represents a sectional view of the rim of the steering wheel of the system represented in FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a detailed view of an example of optical sensors used in the system represented in FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a functional diagram of the capture device including in particular the sensors
  • FIG. 6 shows a timing diagram illustrating the detection of the fingers of the driver's hands
  • FIG. 7 shows another timing diagram illustrating the optical detection under natural and artificial lighting
  • Figure 1 shows a general diagram of a steering wheel 2 of a motor vehicle; it is the steering wheel of the vehicle, connected to the steering system of the vehicle by an X-axis steering column.
  • the steering wheel 2 comprises a detection device 3 whose main purpose is to detect the quality of grip. steering wheel by a driver, but also to detect that the driver does not hold the steering wheel.
  • the flywheel 2 comprises a central portion 61 called hub and a rim 25 connected to the hub by three branches in the illustrated example, but however the number of branches can be four or even two, or the steering wheel can be of the mono-branch type.
  • the detection device 3 comprises a plurality of sensors 7 arranged on the rim 25 of the steering wheel 2.
  • the hands 4 grip the steering wheel 2 in a position of taken in hand said "9:15".
  • other classic positions like “10:10”
  • two-handed positions but asymmetrical, and one-handed positions are also commonly used by drivers.
  • the rim 25 of the wheel 2 has a round or slightly oval section with a first end face 2A directed towards the driver, an opposite face 2B, oriented away from the driver's vision, an upper face 2S on the outer part of the rim 25, and a lower face 2U on the inner part of the rim 25.
  • the median direction of this rim section 25, parallel to the axis X, is marked XC.
  • the rim 25 of the flywheel 2 comprises a generally metallic frame 63 which extends along a circle CC around the X axis of the flywheel 2.
  • the rim 25 of the flywheel 2 comprises a lining 64 made of synthetic material. , if necessary covered with fabric or leather, the lining 64 may have a certain flexibility and the outer surface 65 may have a certain roughness for the grip of the driver's hands.
  • detection sensors 7 are provided on the side 2B of the rim 25 opposite to the face visible by the conductor, which makes it possible to generally detect the last phalanx of the finger 5 of the hand 4 (see FIG. ). This position of the sensors 7 is also the most adequate so that they are not visible to the occupants of the vehicle.
  • sensors could also be installed on the outer upper surface 2S, on the inner face 2U and / or on the front face 2A.
  • the sensors 7 are arranged one after the other in the circumferential direction CC.
  • the sensors are distributed over an angular sector of 360 °, that is to say that they preferably cover the entire circumference of the rim 25 of the flywheel 2 along the circumferential direction CC.
  • the distribution of the sensors 7 is symmetrical with respect to the upper point 29 of the steering wheel 2 (when the motor vehicle is traveling in a straight line).
  • the sensors 7 cover a sector less than 360 °, for example of the order of 260 °, or even for example of the order of 200 °, to coincide with the sectors of habitual grip in a statistical population of drivers.
  • the sensors 7 are spaced from each other by a distance E of at most 15 mm in the circumferential direction CC (see FIG. This provides sufficient precision to be able to discriminate the various potential objects detected including the presence of a single finger 5 on the rim 25 of the flywheel 2.
  • the detection zone in other words the radius of action of the sensors, may be greater or smaller depending on the technological choice of the sensors; in Figure 4 there is shown typical coverage areas 7A for optical sensors.
  • the detection sensors are optical sensors of the photodiode type; a part 70 serving as optical guide and closure piece is disposed between the diodes themselves and the outer wall 65 of the rim 25.
  • the optical closure part 70 is in the form of an annular band covering the entire surface where are arranged optical sensors.
  • the optical closure part 70 can advantageously be formed as a "tinted glass" to limit the penetration of radiation in the visible range to the sensors 7, especially in the case where the infrared field is used as detailed below.
  • an infrared emission diode Tx (7T) and a reception photodiode Rx (7R) are alternated along the circumferential direction CC. According to this arrangement, when one of the resistor diodes 7T is activated, particular attention is paid to the level of light reception on the two adjacent receiving diodes 7R.
  • each optical sensor 7 is formed by a pair (integrated infrared emission diode - reception photodiode).
  • each infrared emission diode Tx is flanked by two receiving photodiodes located on either side in a radial direction (perpendicular to the plane comprising the circle CC).
  • the wavelength range is preferably around 900 nm, preferably between 850 nm and 940 nm, although lower values (750 - 850 nm) are not excluded.
  • the radius of action 7A of the optical sensors 7 makes it possible to detect objects (and in particular the fingers 5) up to a distance U of 2 cm from the rim 25, for example measured from the rear face of the rim 25 of the steering wheel. 2.
  • a finger 5 which is a few millimeters from the rim 25 without touching it (mark 5 ', FIG. 4) is detected and located.
  • the detection system 3 comprises, in addition to the sensors 7 already mentioned, an electronic processing unit 8, configured to manage the detection information coming from the sensors 7.
  • the processing unit 8 can perform a recurrent scan on all the diodes; including activating one of the 7T resistor diodes and simultaneously measuring the light receiving level on the two adjacent receiving LEDs 7R.
  • the processing unit 8 identifies which sensor 7 (among the plurality) detects an object (total or partial occultation by a finger 5) and according to the geographical position of this sensor 7 deduces the position of the finger 5 detected on the circumference of the rim 25, for example expressed as an angular deviation from the upper point 29 of the wheel 2.
  • the electronic processing unit 8 is adapted to deliver high level information on the number of fingers 5 and hands 4 in contact with the rim 25 of the wheel 2, to another third party system 68, for example a vigilance detection system, and / or for an "AutoDrive” system, that is to say an assisted or even automated driving system.
  • a third party system 68 for example a vigilance detection system, and / or for an "AutoDrive” system, that is to say an assisted or even automated driving system.
  • the transmission of information from the steering wheel 2 to a non-rotating element is made by infrared transmission, using 7T infrared transmitters present for the detection function, during periods when they are not present. solicited for detection; in which case we avoid going through a rotary switch.
  • the signals from a number of sensors 71 73 and 76 79 are represented on the top of the set of sensors present (typically at least 20 or even 30). .
  • the bottom timing diagram of Figure 6 illustrates the steering wheel angle 2 ("TETA Flywheel") relative to a straight driving position.
  • the driver drives in a straight line ("Flying TETA" close to zero);
  • the detected sensor 77 detects all the time the presence of a finger 5 (for example finger 5 of the hand 4 which remains on the steering wheel 2) and the sensors identified 71, 76 detect from time to time a finger 5 (it can be fingers 5 of the other mobile hand 4, or fingers 5 that the driver moves regularly).
  • the driver turns the steering wheel 2 to take a turn; since he moves his hands 4 on the steering wheel 2, some sensors 7 are activated during the maneuver; generally in this phase, normally none of the sensors 7 is permanently activated by the fingers 5. Indeed, there are several changes of state on the sensors 7 when the driver moves his hands 4 on the steering wheel 2.
  • the driver straightens the steering wheel 2 to return in a straight line; here too, the driver moves his hands 4 on the steering wheel 2 or lets slip the steering wheel 2 by the natural return of the direction to the straight line.
  • the composite information may firstly include the number of fingers detected by the detection system.
  • the electronic processing unit 8 is configured to calculate as a function of the spacing of the detected positions if the fingers 5 belong to a single hand 4 or to two separate hands 4G, 4D.
  • the composite information may comprise in addition to the number of fingers 5 detected, the number of hands 4 in contact with or near the rim 25 of the wheel 2, with the number of fingers 5 for each hand 4, as well as the angular position each finger 5 detected with respect to the upper point 29 of the steering wheel 2.
  • the number of fingers 5 and the number of hands 4 may be zero, which indicates that the steering wheel 2 is not held by the driver.
  • Composite information is refreshed in real time can further include for each finger 5 detected the distance that separates it from the rim 25 (distance being zero on contact, and non-zero distance if the finger is just close). Such a fineness of composite information makes it possible to precisely and usefully inform a driving assistance system.
  • the optical sensors 7 can detect the luminous intensity received by the reception diodes Rx, 7R under natural light, that is to say, emitting diodes Tx, 7T that are not activated. (step a1), labeled 11), and further in a second step, the luminous intensity received by the reception diodes Rx, 7R is illuminated and then received under artificial lighting, namely with the emitting diodes Tx, 7T activated ( step a2), labeled 12).
  • the detection may preferably be pulsed, that is to say that the detection instants are separated by identified dead times 19, which makes it possible to minimize the electrical consumption, and to be less sensitive to variations. of light coming from outside such as the sun interfering with trees along the road or some neon urban lighting.
  • the quantity of light received by the photodiodes Rx is measured; if one or more photodiodes Rx receives (wind) a quantity of light significantly lower than the others, this means that a finger 5 "is present near the rim 25 of the wheel 2 (indeed, the finger 5" generates a shadow 9 vis-à-vis the natural ambient lighting).
  • the finger 5 completely obscures a sensor 7, the light intensity received is almost zero, whereas the majority of the sensors 7 receive the ambient light level in this part of the passenger compartment of the vehicle, which makes it possible to determine the level average luminous perceived reference.
  • the light supplement 9R is measured by the reflection of the infrared illumination 9T provided by the emitting diode Tx which is reflected on the finger 5 'of the driver.
  • the sensors 7 in the rim 25 could be only photodiodes responsible for measuring the drop shadow 9 by the or the fingers 5 vis-à-vis the natural light or artificial lighting located for example in the instrument cluster.
  • the electronic processing unit 8 is configured to detect an object permanently present on one (or more) sensor (s contiguous) 7; this object may be an accessory (for example a control satellite) fixed on the rim 25 of the steering wheel 2, but this object (for example an adhesive tape) may also have been placed by the user in an attempt to deceive a surveillance system. vigilance.
  • a sensor shown on the right part of FIG. 6 by the reference 7W, detects something permanently, even when the steering wheel 2 is turned significantly (for example more than half a turn), this implies that it is not the driver's fingers 5 but an object fixed on the rim 25 of the flywheel 2. Then, the electronic processing unit 8 will exclude the taking into account of this (or these) sensors 7, by example until the moment when again changes of state can be seen on this sensor 7; in other words, the permanently masked sensors 7 are inhibited, in particular for the function of developing the composite information for the third party monitoring system. Indeed, the sensors 7 inhibited can no longer reflect the quality of grip of the steering wheel 2 by the driver.

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Abstract

Système pour véhicule automobile, comprenant un volant (2) de conduite relié au système de direction du véhicule, le volant comprenant une pluralité de capteurs (7) optiques, agencés sur la jante (25) du volant et configurés pour détecter la présence d'au moins un doigt (5) d'au moins une main du conducteur à proximité ou au contact de la jante du volant, moyennant quoi le système permet de déterminer le nombre de doigts à proximité ou au contact de la jante du volant ainsi que leurs positions respectives à la jante. L'invention couvre un procédé associé au dispositif.

Description

SYSTEME POUR DETECTER LA PRESENCE DE DOIGTS A PROXIMITE D'UN
VOLANT DE VEHICULE
La présente invention est relative aux systèmes et procédés permettant de détecter la présence d'un ou plusieurs doigt(s) et/ou main(s) à proximité du volant d'un véhicule automobile.
Plus précisément, on s'intéresse à la façon dont le conducteur du véhicule prend en main le volant, de façon plus ou moins active et ferme, cette information étant transmise à un système de surveillance de vigilance du conducteur, et/ou à un système de conduite assistée voire automatisée.
Il est connu de mesurer le couple exercé par les mains du conducteur sur le volant par exemple dans les systèmes de direction assistée électrique.
II est également connu, du document US 2014 054 880 A1 , d'agencer une pluralité de capteurs à l'intérieur de la jante du volant d'un véhicule afin de détecter une forte pression exercée par les doigts et les mains du conducteur par exemple pour piloter un système de protection airbag.
Toutefois, les systèmes connus ne permettent pas d'accéder à une connaissance précise du nombre de doigts en contact actif sur le volant ; les systèmes connus ne permettent pas non plus de détecter que les mains du conducteur ne sont pas au contact du volant (volant non tenu). Les systèmes détectant un couple exercé sur le volant ne peuvent pas discriminer si le couple est fourni par les mains ou une autre partie du corps comme les genoux par exemple, ni si les mains sont justes posées sans effort exercé.
Il est donc apparu un besoin de proposer une solution améliorée pour permettre d'élaborer une information plus fine et plus précise pour mise à disposition d'un système tiers utilisateur comme par exemple un système de surveillance de vigilance du conducteur, et/ou à un système de conduite assistée voire automatisée.
Selon l'invention, il est proposé un procédé pour détecter la présence d'au moins une main d'un conducteur à proximité ou au contact de la jante d'un volant de conduite pour un véhicule automobile, le volant étant relié au système de direction du véhicule automobile et comprenant une pluralité de capteurs optiques, agencés sur la jante du volant et équipés de diodes infrarouge d'émission et de photodiodes de réception, le procédé comportant les étapes suivantes :
a) scanner les capteurs optiques,
a1 ) capter l'intensité lumineuse reçue par les diodes de réception sous éclairage naturel, les diodes émettrices étant non activées, a2) capter l'intensité lumineuse reçue par des diodes de réception sous éclairage artificiel, à savoir avec les diodes émettrices activées,
b) en déduire le nombre de doigts à proximité ou au contact de la jante du volant, y compris la condition « zéro doigt »,
c) répéter les étapes a) et b) ou a), a1 ), a2), et b),
d) mettre à disposition en temps réel et continûment une information composite (nombre de mains, nombre de doigts) pour un système tiers.
Ceci permet d'augmenter la fiabilité de la détection quelles que soient les conditions d'éclairement notamment en présence de soleil.
Selon un mode de réalisation, la pluralité de capteurs optiques est formée par une série de capteurs optiques travaillant dans le domaine infrarouge, de préférence dans la gamme de longueur d'ondes autour de 900 nm, éventuellement formé par une alternance de diodes infrarouge d'émission et photodiodes de réception.
Avantageusement, l'information composite (nombre de mains, nombre de doigts) est fournie à un système de conduite assistée ou de surveillance de vigilance du véhicule. Ainsi, on peut informer finement un système de conduite assistée ou de surveillance de vigilance du conducteur.
Par ailleurs, le procédé peut avantageusement comporter la fonction suivante :
e) identifier une position toujours occultée même quand le volant tourne, en déduire qu'un élément est disposé en permanence sur un ou plusieurs capteurs particuliers, et inhiber la prise en compte des informations sur ce(s) capteur(s) particulier(s) ; ceci permet de parer à la situation éventuelle d'un objet ou d'une bande fixée sur la jante du volant ; en effet ainsi, un utilisateur ne peut pas leurrer le système de surveillance de vigilance en occultant en permanence un ou plusieurs capteurs ; cette fonction permet aussi de prendre en compte la présence d'un accessoire fixé sur la jante du volant.
Par ailleurs, l'invention vise également un système pour véhicule automobile, comprenant un volant de conduite relié au système de direction du véhicule, le volant comprenant une pluralité de capteurs optiques, agencés sur la jante du volant et configurés pour détecter la présence d'au moins un doigt d'au moins une main du conducteur à proximité ou au contact de la jante du volant, moyennant quoi le système permet de déterminer précisément le nombre de doigts à proximité ou au contact de la jante du volant, ainsi que leurs positions respectives à la jante. Avantageusement, un tel système de détection peut en outre déterminer la condition où aucune main du conducteur n'enserre la jante du volant et aucun doigt ne se trouve à proximité immédiate de la jante, c'est-à-dire le cas où le volant n'est pas tenu par le conducteur, voire que les doigts du conducteur sont à une distance significative de la jante du volant.
Grâce à un tel dispositif, on peut mettre à disposition une information de nombre de doigts pour un système tiers, par exemple un système de détection de vigilance, et/ou pour un système de conduite assistée voire automatisée, comme par exemple un avertisseur actif de franchissement de ligne, un système de suivi automatique de file en circulation dense.
Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes.
Les capteurs optiques permettent de préférence de capter des objets jusqu'à une distance d'au moins 2 cm de la jante du volant ; moyennant quoi on peut déterminer une condition où un doigt est à proximité de la jante du volant sans être forcément au contact, ce qui permet de mieux renseigner un système utilisateur de la situation voire des intentions du conducteur.
Les capteurs optiques sont préférentiellement espacés les uns des autres d'au plus 15 mm selon la direction circonférentielle. Ainsi il est facile de discriminer les . objets captés et cela permet une détection fiable d'un seul doigt sur la jante ou situé à proximité de la jante et de déterminer la position de ce doigt (ou de plusieurs) par rapport à la jante du volant ;
Les capteurs optiques sont agencés sur la jante, les uns à la suite des autres, répartis sur au moins 200°, voire au moins 260°, de manière symétrique par rapport au point supérieur du volant. Moyennant quoi, la zone de détection est suffisamment étendue pour les différentes configurations de prise en main classique du volant.
Les capteurs optiques sont agencés sur la jante du côté opposé au conducteur ; une telle position s'avère être optimale pour détecter les cas habituels et plus fréquents de façons de tenir le volant avec les doigts ; de plus, avantageusement les capteurs ne sont pas visibles depuis le point de vue du conducteur ou du passager.
La pluralité de capteurs est formée par une série de capteurs optiques travaillant dans le domaine infrarouge, de préférence dans la gamme de longueur d'ondes autour de 900 nm ; on utilise ainsi une technologie mature, bon marché, bien maîtrisée, et peu sensible aux perturbations électromagnétiques.
L'agencement de diodes infrarouge peut être formé par une alternance de diodes infrarouge d'émission et photodiodes de réception. Ceci permet d'effectuer une analyse comparée d'une part sous lumière naturelle et d'autre part sous lumière artificielle, à savoir éclairage forcé par l'utilisation des diodes d'émission.
Le système peut comprendre en outre une unité de commande reliée aux capteurs et configurée pour gérer les informations de détection en provenance des capteurs et pour délivrer des informations de haut niveau sur le nombre de doigts et de main au contact de la jante du volant, à destination d'un autre système. Ce qui permet d'informer efficacement un ou plusieurs systèmes d'assistance à la conduite.
D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. L'invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels :
- la figure 1 représente un schéma général d'un volant de véhicule comprenant un système de détection selon l'invention,
- les figures 2A et 2B montrent deux configurations de conduite, respectivement avec une tenue active du volant et avec un volant non tenu,
- la figure 3 représente une vue en coupe de la jante du volant du système représenté sur la figure 1 ,
- la figure 4 montre une vue de détail d'un exemple de capteurs optiques utilisés dans le système représenté sur la figure 1 ,
- la figure 5 montre un diagramme fonctionnel du dispositif de captation incluant notamment les capteurs,
- la figure 6 montre un chronogramme illustrant la détection des doigts des mains du conducteur,
- la figure 7 montre un autre chronogramme illustrant la détection optique sous éclairage naturel et artificiel,
La figure 1 représente un schéma général d'un volant 2 de véhicule automobile ; il s'agit du volant de conduite du véhicule, relié au système de direction du véhicule par une colonne de direction d'axe X. Le volant 2 comprend un dispositif de détection 3 dont l'objet principal est de détecter la qualité de prise en main du volant par un conducteur, mais aussi de détecter que le conducteur ne tient pas le volant.
Le volant 2 comprend une portion centrale 61 appelée moyeu et une jante 25 reliée au moyeu par trois branches dans l'exemple illustré, mais toutefois le nombre de branches peut être quatre ou même deux, ou le volant peut être du type mono-branche.
Le dispositif de détection 3 comprend une pluralité de capteurs 7 agencés sur la jante 25 du volant 2. Sur la figure 2A, on voit que les mains 4 (la main gauche 4G et la main droite 4D) enserrent le volant 2 selon une position de prise en main dite « 9h15 ». Bien sûr d'autres positions classiques comme « 10h10 », des positions à deux mains mais dissymétriques, et des positions à une seule main sont aussi couramment utilisées par les conducteurs.
Les doigts de la main 4 du conducteur sont désignés par la référence 5. À la figure 2B, le volant 2 n'est pas tenu par le conducteur, condition qui doit impérativement être également détectée par le procédé.
Dans l'exemple illustré à la figure 3, la jante 25 du volant 2 présente une section ronde ou légèrement ovale avec une première face frontale 2A dirigée vers le conducteur, une face opposée 2B, orientée à l'opposé de la vision du conducteur, une face supérieure 2S sur la partie extérieure de la jante 25, et une face inférieure 2U sur la partie intérieure de la jante 25. La direction médiane de cette section de jante 25, parallèle à l'axe X, est repérée XC.
La jante 25 du volant 2 comprend une armature 63 généralement métallique et qui s'étend le long d'un cercle CC autour de l'axe X du volant 2. En outre, la jante 25 du volant 2 comprend un garnissage 64 en matériau synthétique, le cas échéant recouvert de tissu ou de cuir, le garnissage 64 pouvant présenter une certaine souplesse et la surface extérieure 65 pouvant présenter une certaine rugosité pour l'accroche des mains du conducteur.
Dans l'exemple illustré, on dispose des capteurs de détection 7 du côté 2B de la jante 25 opposé à la face visible par le conducteur, ce qui permet de détecter généralement la dernière phalange du doigt 5 de la main 4 (cf. figure 3). Cette position des capteurs 7 est aussi la plus adéquate pour que ces derniers ne soient pas visibles des occupants du véhicule.
On remarque toutefois qu'on pourrait aussi le cas échéant installer des capteurs sur la face supérieure 2S extérieure, sur la face intérieure 2U et/ou sur la face frontale 2A.
De préférence les capteurs 7 sont agencés les uns à la suite des autres selon la direction circonférentielle CC.
Avantageusement, les capteurs sont répartis sur un secteur angulaire de 360°, c'est-à-dire qu'ils couvrent de préférence tout le tour de la jante 25 du volant 2 le long de la direction circonférentielle CC.
Avantageusement, la répartition des capteurs 7 est symétrique par rapport au point supérieur 29 du volant 2 (lorsque le véhicule automobile roule en ligne droite).
On note qu'il n'est pas exclu que les capteurs 7 couvrent un secteur inférieur à 360°, par exemple de l'ordre de 260°, ou même par exemple de l'ordre de 200°, pour coïncider avec les secteurs de prise en mains habituelle dans une population statistique de conducteurs. Selon un choix avantageux, les capteurs 7 sont espacés les uns des autres d'une distance E d'au plus 15 mm selon la direction circonférentielle CC (cf. figure 4). Ceci apporte une précision suffisante pour pouvoir discriminer les différents objets potentiels détectés y compris la présence d'un seul doigt 5 sur la jante 25 du volant 2. Comme évoqué plus haut, il peut y avoir soit un seul capteur 7 à une position radiale XC donnée (cf. figure 3), soit plusieurs capteurs répartis à une position radiale XC donnée (sur les faces 2A, 2S, 2B).
La zone de détection, autrement dit le rayon d'action des capteurs, peut être plus ou moins grande selon le choix technologique des capteurs ; à la figure 4 on a représenté des zones de couverture 7A type pour des capteurs optiques.
Dans l'exemple représenté, les capteurs de détection sont des capteurs optiques de type photodiodes ; une pièce 70 faisant office de guide optique et de pièce de fermeture est disposée entre les diodes elles-mêmes et la paroi extérieure 65 de la jante 25. La pièce de fermeture optique 70 se présente comme une bande annulaire couvrant toute la surface où sont disposés les capteurs optiques. La pièce de fermeture optique 70 peut être avantageusement formée comme une « glace teintée » pour limiter la pénétration de rayonnement dans le domaine visible vers les capteurs 7, spécialement dans le cas où l'on travaille dans le domaine infrarouge comme détaillé ci-après. Optionnellement, on peut aussi disposer un filtre passif centré sur les longueurs d'onde de travail juste devant chaque photodiode. De tels filtrages permettent d'éliminer des parties de spectre inutiles et d'améliorer la sensibilité de la détection.
De préférence, on alterne une diode d'émission infrarouge Tx (7T) et une photodiode de réception Rx (7R) le long de la direction circonférentielle CC. Selon cette disposition, lorsqu'une des diodes démission 7T est activée, on s'intéresse en particulier au niveau de réception lumineuse sur les deux diodes de réception 7R adjacentes.
Selon une variante non représentée, chaque capteur 7 optique est formé par un couple (diode d'émission infrarouge - photodiode de réception) intégré.
Selon encore une autre variante non représentée, chaque diode d'émission infrarouge Tx est encadrée par deux photodiodes de réception situées de part et d'autre selon une direction radiale (perpendiculairement au plan comprenant le cercle CC).
Toutefois, l'alternance d'une diode d'émission infrarouge Tx (7T) et une photodiode de réception Rx (7R) selon la direction circonférentielle CC, associé au procédé de balayage séquentiel des capteurs 7, s'avère particulièrement optimal car une photodiode est utilisée séquentiellement en couple avec chacune des deux diodes d'émission qui lui sont adjacentes. On travaille de préférence dans la gamme de longueur d'ondes autour de 900 nm, préférentiellement entre 850 nm et 940 nm, bien que des valeurs inférieures (750 - 850 nm) ne soient pas exclues.
Le rayon d'action 7A des capteurs optiques 7 permet de détecter des objets (et en particulier les doigts 5) jusqu'à une distance U de 2 cm de la jante 25, par exemple mesurée depuis la face arrière de la jante 25 du volant 2. Ainsi un doigt 5 qui se trouve à quelques millimètres de la jante 25 sans la toucher (repère 5', figure 4) est détecté et localisé.
Comme illustré à la figure 5, le système de détection 3 comprend, outre les capteurs 7 déjà mentionnés, une unité électronique de traitement 8, configurée pour gérer les informations de détection en provenance des capteurs 7. En particulier l'unité de traitement 8 peut pratiquer un balayage récurrent sur l'ensemble des diodes ; y compris activer une des diodes démission 7T et mesurer simultanément le niveau de réception lumineuse sur les deux diodes de réception 7R adjacentes.
Notamment, l'unité de traitement 8 identifie quel capteur 7 (parmi la pluralité) détecte un objet (occultation totale ou partielle par un doigt 5) et en fonction de la position géographique de ce capteur 7 en déduit la position du doigt 5 détecté sur la circonférence de la jante 25, par exemple exprimée sous forme d'un écart angulaire par rapport au point supérieur 29 du volant 2.
L'unité électronique de traitement 8 est adaptée pour délivrer des informations de haut niveau sur le nombre de doigts 5 et de mains 4 au contact de la jante 25 du volant 2, à destination d'un autre système tiers 68 utilisateur, par exemple un système de détection de vigilance, et/ou pour un système « AutoDrive », c'est-à-dire un système de conduite assistée voire automatisée.
Lorsque la liaison entre unité électronique de traitement 8 et le système tiers 68 utilisateur est filaire, elle passe par un contacteur tournant 66.
De manière optionnelle, il peut être prévu que la transmission d'informations à partir du volant 2 vers un élément non tournant soit faite par transmission infrarouge, en utilisant des transmetteurs infrarouges 7T présents pour la fonction détection, pendant les périodes où ils ne sont pas sollicités pour la détection ; auquel cas on évite de passer par un contacteur tournant.
À la partie gauche de la figure 6, sont représentés en haut les signaux issus d'un certain nombre de capteurs 71 - 73 et 76 - 79 parmi l'ensemble des capteurs présents (typiquement au nombre d'au moins une vingtaine voire trentaine). Le chronogramme du bas de la figure 6 illustre l'angle volant 2 (« TETA Volant ») par rapport à une position de conduite en ligne droite. Pendant une première période repérée 91 , le conducteur conduit en ligne droite (« TETA Volant » voisin de zéro) ; le capteur repéré 77 détecte tout le temps la présence d'un doigt 5 (par exemple doigt 5 de la main 4 qui reste sur le volant 2) et les capteurs repérés 71 ,76 détectent de temps en temps un doigt 5 (ce peut être des doigts 5 de l'autre main 4 mobile, ou bien des doigts 5 que le conducteur bouge régulièrement).
À la période de temps repérée 92, le conducteur tourne le volant 2 pour prendre un virage ; étant donné qu'il déplace ses mains 4 sur le volant 2, certains capteurs 7 sont activés pendant la manœuvre ; en général dans cette phase, normalement aucun des capteurs 7 n'est activé en permanence par les doigts 5. En effet, il se produit plusieurs changements d'états sur les capteurs 7 lorsque le conducteur déplace ses mains 4 sur le volant 2.
À la période de temps repérée 93, le conducteur redresse le volant 2 pour revenir en ligne droite ; là aussi, le conducteur déplace ses mains 4 sur le volant 2 ou bien laisse glisser le volant 2 par le rappel naturel de la direction vers la ligne droite. Là aussi, on retrouve naturellement plusieurs changements d'états sur les capteurs 7.
À la période de temps repérée 94, on retrouve une situation de conduite analogue à la première période 91 avec peu d'évolution sur les signaux capteurs.
Le procédé selon l'invention peut alors être formulé par une succession d'étapes comme suit :
a) scanner les capteurs 7 optiques,
b) en déduire le nombre de doigts 5 au contact ou à proximité de la jante 25 du volant 2, y compris la condition « zéro doigt »,
c) répéter les étapes a) et b)
d) mettre à disposition en temps réel et continûment une information composite (nombre de mains 4, nombre de doigts 5) pour un système de commande ou de surveillance du véhicule,
L'information composite peut comprendre tout d'abord le nombre de doigts 5 détectés par le système de détection.
Ensuite, l'unité électronique de traitement 8 est configurée pour calculer en fonction de l'écartement des positions détectées si les doigts 5 appartiennent à une seule main 4 ou à deux mains 4G, 4D distinctes. Ainsi, l'information composite peut comprendre outre le nombre de doigts 5 détectés, le nombre de mains 4 au contact ou à proximité de la jante 25 du volant 2, avec le nombre de doigts 5 pour chaque main 4, ainsi que la position angulaire de chaque doigt 5 détecté par rapport au point supérieur 29 du volant 2.
Le nombre de doigts 5 et le nombre de mains 4 peuvent être à la valeur zéro ce qui indique que le volant 2 n'est pas tenu par le conducteur. L'information composite est rafraîchie en temps réel peut en outre comprendre pour chaque doigt 5 détecté la distance qui le sépare de la jante 25 (distance valant zéro au contact, et distance non nulle si le doigt est juste à proximité). Une telle finesse de l'information composite permet de renseigner précisément et utilement un système de conduite assistée.
Selon un aspect avantageux illustré à la figure 7, on prévoit que les capteurs 7 optiques puissent détecter l'intensité lumineuse reçue par les diodes de réception Rx, 7R sous éclairage naturel, c'est-à-dire diodes émettrices Tx, 7T non activées (étape a1 ), repérée 11 ), et de plus dans un deuxième temps, on éclaire puis on capte l'intensité lumineuse reçue par les diodes de réception Rx, 7R sous éclairage artificiel, à savoir avec les diodes émettrices Tx, 7T activées (étape a2), repérée 12). Bien sûr, la détection peut être de préférence puisée, c'est-à-dire que les instants de détection sont séparés par des temps morts repérés 19, ce qui permet de minimiser la consommation électrique, et d'être moins sensible à des variations de lumière venant de l'extérieur comme par exemple le soleil interférant avec des arbres le long de la route ou certains éclairages urbains à néon.
II est à noter qu'à la figure 7, les signaux issus des diodes de réception Rx, 7R et des diodes émettrices Tx, 7T sont respectivement repérés RX et TX.
Plus précisément, et en relation avec la figure 4, quand les diodes émettrices Tx sont au repos, on mesure la quantité de lumière reçue par les photodiodes Rx ; si une ou plusieurs photodiodes Rx reçoit(vent) une quantité de lumière significativement inférieure aux autres, cela signifie qu'un doigt 5" est présent à proximité de la jante 25 du volant 2 (en effet, le doigt 5" génère une ombre 9 vis-à-vis de l'éclairage ambiant naturel). Lorsque le doigt 5" occulte complètement un capteur 7, l'intensité lumineuse reçue est quasiment nulle. En revanche, la majorité des capteurs 7 reçoit le niveau lumineux ambiant dans cette partie de l'habitacle du véhicule, ce qui permet de déterminer le niveau lumineux moyen perçu de référence.
Pendant les phases d'éclairage artificiel, on mesure le supplément lumineux 9R apporté par la réflexion de l'éclairement infrarouge 9T fourni par la diode émettrices Tx qui se réfléchit sur le doigt 5' du conducteur. L'analyse de la quantité de lumière supplémentaire permet d'évaluer la distance du doigt 5' par rapport à la surface extérieure 65 de la jante 25 du volant 2. On évalue ainsi la distance vis-à-vis de la surface de la jante 25 jusqu'à U = 20 mm.
Pour tenir compte des conditions de conduite nocturne (habitacle très faiblement éclairé), il peut être prévu, par exemple dans le combiné d'instruments, une source d'éclairage général d'ambiance, infrarouge ou plus large, remplaçant l'éclairage lumineux naturel de jour.
On remarque que dans une version simplifiée, les capteurs 7 dans la jante 25 pourraient être uniquement des photodiodes chargées de mesurer l'ombre portée 9 par le ou les doigts 5 vis-à-vis de l'éclairage lumineux naturel ou d'un éclairage artificiel situé par exemple dans le combiné d'instruments.
Selon une fonction optionnelle avantageuse, l'unité électronique de traitement 8 est configurée pour détecter un objet présent en permanence sur un (ou plusieurs) capteur (s contigus) 7 ; cet objet peut être un accessoire (par exemple un satellite de commande) fixé sur la jante 25 du volant 2 mais cet objet (par exemple une bande adhésive) peut aussi avoir été placé par l'utilisateur pour tenter de leurrer un système de surveillance de vigilance.
Si un capteur, illustré sur la partie droite de la figure 6 par le repère 7W détecte en permanence quelque chose même lorsque l'on tourne le volant 2 de façon significative (par exemple plus d'un demi-tour), cela implique qu'il s'agit non pas des doigts 5 du conducteur mais d'un objet fixé sur la jante 25 du volant 2. Alors, l'unité électronique de traitement 8 va exclure la prise en compte de ce (ou ces) capteurs 7, par exemple jusqu'au moment où à nouveau des changements d'états pourront être constatés sur ce capteur 7 ; autrement dit les capteurs 7 occultés en permanence sont inhibés, notamment pour la fonction d'élaboration de l'information composite à destination du système de surveillance tiers. En effet, les capteurs 7 inhibés ne peuvent plus refléter la qualité de prise en mains du volant 2 par le conducteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour détecter la présence d'au moins une main (4) d'un conducteur à proximité ou au contact de la jante (25) d'un volant (2) de conduite pour un véhicule automobile, le volant (2) étant relié au système de direction du véhicule automobile et comprenant une pluralité de capteurs (7) optiques, agencés sur la jante (25) du volant (2) et équipés de diodes infrarouge d'émission (Tx, 7T) et de photodiodes de réception (Rx, 7R), le procédé comportant les étapes suivantes :
a) scanner les capteurs (7) optiques,
a1 ) capter l'intensité lumineuse reçue par les diodes de réception (Rx, 7R) sous éclairage naturel, les diodes émettrices (Tx, 7T) étant non activées, a2) capter l'intensité lumineuse reçue par des diodes de réception (Rx, 7R) sous éclairage artificiel, à savoir avec les diodes émettrices (Tx, 7T) activées,
b) en déduire le nombre de doigts (5) à proximité ou au contact de la jante (25) du volant (2), y compris la condition « zéro doigt »,
c) répéter les étapes a) et b) ou a), a1 ), a2), et b),
d) mettre à disposition en temps réel et continûment une information composite (nombre de mains (4), nombre de doigts (5)) pour un système tiers.
2. Procédé de détection selon la revendication 1 , dans lequel la pluralité de capteurs (7) optiques est formée par une série de capteurs (7) optiques travaillant dans le domaine infrarouge, de préférence dans la gamme de longueur d'ondes autour de 900 nm.
3. Procédé de détection selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la série de capteurs (7) optiques travaillant dans le domaine infrarouge est formé par une alternance de diodes infrarouge d'émission (Tx, 7T) et photodiodes de réception (Rx, 7R).
4. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'information composite (nombre de mains (4), nombre de doigts (5)) est fournie à un système de conduite assistée ou de surveillance de vigilance du véhicule.
5. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel on ajoute l'étape suivante :
e) identifier une position toujours occultée même quand le volant (2) tourne, en déduire qu'un élément est disposé en permanence sur un ou plusieurs capteurs (7) optique(s) particulier(s), et inhiber la prise en compte des informations sur ce(s) capteur(s) (7) particulier(s).
6. Système pour véhicule automobile mettant en œuvre le procédé de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un volant (2) de conduite relié au système de direction du véhicule, le volant (2) comprenant une pluralité de capteurs (7) optiques, agencés sur la jante (25) du volant (2) et configurés pour détecter la présence d'au moins un doigt (5) d'au moins une main (4) du conducteur à proximité ou au contact de la jante (25) du volant (2), moyennant quoi le système permet de déterminer le nombre de doigts (5) à proximité ou au contact de la jante (25) du volant (2) ainsi que leurs positions respectives à la jante (25).
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