WO2024200048A1 - Procede de detection de presence a l'interieur d'un vehicule verrouille, dispositif de detection associe - Google Patents

Procede de detection de presence a l'interieur d'un vehicule verrouille, dispositif de detection associe Download PDF

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sch
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Mohamed Cheikh
Isabelle Bacaer
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Continental Automotive Technologies GmbH
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Definitions

  • TITLE METHOD FOR DETECTING PRESENCE INSIDE A LOCKED VEHICLE, ASSOCIATED DETECTION DEVICE
  • the invention relates to a method for detecting presence inside a vehicle that has been previously locked, an associated detection device.
  • the invention applies particularly to the detection of young children, or a baby who may have been forgotten on the rear seats when the driver has left the vehicle and locked it.
  • sensors already existing on the vehicle for example UWB frequency transmitters/receivers, “Ultra Wide Band” or Ultra Wide Band, which are located on the vehicle in order to allow “hands-free” access to the vehicle and/or “hands-free” starting of the vehicle. These sensors are then used to detect the movement of breathing, i.e. the heart rate of a human located in the vehicle.
  • UWB transmitters/receivers are used for presence detection inside the vehicle, they are then not reliable enough to distinguish the presence of a child from that of an adult. Indeed, if it is detected that an adult is present in the back seat alone or with a child, it is not necessary to trigger an alert.
  • the invention therefore proposes a method for detecting presence inside a vehicle; as well as an associated detection device, making it possible to discriminate the presence of a child from that of an adult in a reliable and inexpensive manner.
  • the invention proposes a method for detecting presence inside a motor vehicle by a detection device comprising at least one internal ultra-wideband transmission-reception module capable of transmitting towards the inside of the vehicle, said method being remarkable in that it comprises the following steps: a. Transmission for a predetermined duration of a plurality of ultra-wideband waves, part of which comprises waves transmitted in phase and another part comprises waves out of phase with each other, b. Reception of the reflected waves comprising static waves and dynamic waves, and filtering of the static waves representing fixed obstacles, c. Application of a low-pass filter to the received dynamic waves, d. Determination of a distance with a dynamic target from the filtered dynamic waves, e.
  • the method further comprises a determination and an amplitude comparison between an amplitude of the first signal and an amplitude of the second signal and in that the detection of a presence of a child or an adult is a function of the result of the phase shift comparison and the amplitude comparison between the two signals.
  • the extraction of two oscillating signals is carried out by demodulation of the received dynamic waves.
  • the extraction of the two oscillating signals is carried out using a prior spatial scan of the waves emitted towards the target.
  • the invention also relates to a device for detecting a presence in a motor vehicle, comprising at least one internal ultra-wideband transmission-reception module capable of transmitting towards the interior of the vehicle, said device being remarkable in that it is also capable of: a. Transmitting for a predetermined duration ultra-wideband waves, part of which comprises waves transmitted in phase and another part comprises waves out of phase with each other, b. Receiving the reflected waves comprising static waves and dynamic waves and filtering the static waves, c. Applying a low-pass filter to the dynamic waves, d. Determining a distance with a dynamic target, e.
  • the detection device is further capable of: a. determining an amplitude of each of the two signals, b. comparing the two amplitudes with each other c. detecting the presence of a child or an adult based on the result of the comparison between the two amplitudes and based on the comparison between the phase shift and the predetermined phase shift value.
  • the device is capable of demodulating the received dynamic waves to extract the two oscillating signals.
  • the device is capable of carrying out a preliminary spatial scan of the waves emitted towards the target.
  • the invention applies to any computer program product comprising program code instructions for executing the steps of the method according to any of the characteristics listed above when said program is executed on a computer.
  • the invention applies to any motor vehicle comprising a detection device according to any one of the characteristics listed above.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a vehicle V equipped with the detection device according to the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of desynchronized breathing between the abdomen and torso of a baby
  • Figure 3 is a schematic representation of the transmission and reception of reflected waves in ultra-wideband between a transmission-reception module and a first target consisting of a child and between the transmission module and a second target consisting of an adult,
  • Figure 4 is a graph showing the amplitude of the reflected abdominal and torso respiration signals when the target is a child, over time
  • Figure 5 is a graph representing, over time, the emission frames of ultra-high frequency waves
  • Figure 6 includes two graphs, which represent according to time, on the upper graph the reflected waves as a function of time before the filtering of static waves and on the lower graph, the reflected waves as a function of time, after the filtering of static waves,
  • Figure 7 includes two graphs, representing over time, for the left graph, the reflected waves before demodulation, and on the right graph the reflected waves after demodulation, according to a first mode of extraction of the two oscillating signals,
  • Figure 8 includes a graph and a diagram, the graph represents the amplitude of the two oscillating signals of the torso and the abdomen and the diagram illustrates the scanning of the waves emitted towards the target, according to a second embodiment of extraction of the oscillating signals,
  • Figure 9 represents the detection device D according to the invention
  • Figure 10 is a flowchart representing the detection method according to the invention.
  • the device comprises at least one internal module 11 for transmitting and receiving in ultra wide band ULB capable of transmitting towards the interior of the vehicle, that is to say in a multidirectional manner in the passenger compartment of the vehicle.
  • the internal module 11 is located centrally in the passenger compartment in order to be able to emit R waves throughout the passenger compartment.
  • Ultra Wide Band (ULB) communication is understood to mean radiofrequency communication which is based on the transmission of pulses of very short duration, often less than a nanosecond. Thus, the bandwidth can reach very high values between 250 and 500 MHz.
  • the internal transmission-reception module 11 is electronically connected to a central control unit 10 which manages the transmission and reception of data via said module and which also processes this data.
  • a central control unit 10 which manages the transmission and reception of data via said module and which also processes this data.
  • the central control unit 10 and the internal transmission-reception module 11 may be one and the same and be integrated together in the same unit.
  • the device D is further capable of: a. Emitting for a predetermined duration At ultra-wideband ULB R waves, part of which comprises waves emitted in phase I and another part comprises waves out of phase Q with respect to each other, b. Receiving the reflected waves RTG1, RTG2 comprising static waves and dynamic waves and filtering the static waves, c. Applying a low-pass filter F2 to the dynamic waves S, d. Determining a distance D with a target TG1, TG2 on which the waves are reflected, e.
  • the detection device D comprises: a. Means M1 for transmitting in ultra-wideband ULB waves R in phase I and waves Q out of phase with each other, b. Means for receiving the reflected waves and filtering the static waves M2, c.
  • Means M7 for comparing the phase shift Acp and a predetermined phase shift value AcpS, h.
  • M8 means of detecting the presence of a TG2 child or a TG1 adult depending on the result of the comparison.
  • the transmission means M1 the reception and filtering means of static waves M2, the low-pass filtering means M3, the means for determining a distance M4, the extraction means M5, the determination means M6, the comparison means M7 and the detection means M8 are in the form of software and are integrated into the central control unit 10.
  • the central control unit 10 also comprises a processor 100 and a memory 101 (see FIG. 9) in which instructions are recorded for configuring the processor to execute certain particular processing operations, in particular to implement the steps of the detection method, according to the embodiment as described below.
  • the extraction means M5 consist of a demodulation M51 (see FIG. 9) of the reflected waves which make it possible to distinguish between two oscillating signals SAB and SCH.
  • the techniques for demodulating signals in phase or out of phase with each other are known to those skilled in the art and will not be detailed further here.
  • the extraction means M5 consist of a prior spatial scan of the waves emitted towards the target TG1, TG2 and by a method of spatial distinction M52 of the reflected waves.
  • the spatial scan uses the known state-of-the-art technique of beamforming, also called "beamforming" in English. This technique makes it possible to modify the radiation angle of the antenna of the internal module according to a vertical plane.
  • the angular resolution depends on the frequency of the emitted waves. In the ultra-wideband frequency band, the minimum resolution to be used is 10°. The angular scan is +/-30 ° to cover the abdomen and torso of a target TG1, TG2.
  • the wave emission means M1 emit R waves in phase at 0° and phase-shifted by 90° between them, according to a plurality of frames T1, T2...Tn of duration d of 100 ns each for a predetermined duration At of 10 seconds for example (see figure 5).
  • the means for filtering static waves M2 can be presented in different forms, known from the state of the art, said filtering means can consist of the analog ball filter or called “Loopback filter” in English, or the decomposition into singular values, also called “singular Value decomposition SVD” in English, or even averaging filters such as the Kalman filter or methods for calculating averages.
  • the low-pass filtering means M3 comprise a low-pass filter with a cut-off frequency of 1 Hz to keep only a signal representative of the movements linked to breathing.
  • the means M4 for determining a distance D with a target TG1, TG2, comprise means for determining a time of flight of the waves, thus allowing the calculation of the distance.
  • the device D is also capable of determining an amplitude ACH, AAB of each of the two signals SCH, SAB and of comparing the two amplitudes ACH, AAB with each other.
  • the device D then also comprises means for determining the amplitude ACH, AAB of the two signals SCH, SAB and for comparing the two amplitudes with each other (not shown in FIG. 9).
  • the device D then comprises means M8' for detecting a child TG2 or an adult TG1 depending on the result of the comparison between the phase shift Acp and the predetermined phase shift value Acp S and depending on the comparison result between the two amplitudes ACH, AAB.
  • the predetermined phase shift value AcpS is between 30° and 150°.
  • a plurality of ultra wide band ULB R waves are emitted into the passenger compartment of the vehicle for a predetermined duration At.
  • This plurality comprises in-phase I waves and out-of-phase Q waves, i.e. offset by 90°.
  • the R waves are sent in successive frames T1, T2...Tn with a duration of approximately 500 ps and an interval between each frame of 10 ms.
  • the duration of emission of the waves to detect a presence is 10 seconds.
  • the maximum delay between the emission of a wave and the reception of the corresponding reflected wave is 100 ns.
  • a portion of the R waves thus emitted is reflected by any obstacle, whether fixed or dynamic, including any body in the passenger compartment, whether that of an adult TG2 or that of a child TG1 (see figure 3).
  • the reflected waves RTG1, RTG2 are received, during the second step E2 by the internal transmission-reception module 11 (see FIG. 3).
  • the internal transmission-reception module 11 On the left of FIG. 7, there is a graph illustrating the amplitude A(V) according to the time t(s) of the reflected waves RTG2, RTG1 and received by the internal module 11.
  • the waves thus reflected include so-called “static” waves and so-called “dynamic” waves.
  • Static” waves are waves reflected by static obstacles and with which the distance between the internal module 11 and the obstacle does not vary.
  • “Dynamic” waves are waves reflected by obstacles in motion for example, and with which the distance between the internal module 11 and the obstacle varies.
  • a moving obstacle may be the torso or abdomen of an individual who is breathing. Indeed, during breathing the abdomen or torso moves by approximately 4 mm, the torso and abdomen are therefore dynamic targets.
  • the detection method according to the invention proposes to filter the static waves with a filter F1 in order to keep only the dynamic waves.
  • the filtering method is known to those skilled in the art as specified above: the filter can come in different forms, known from the state of the art, said filtering means may consist of the analog ball filter or called “Loopback filter” in English, or the singular value decomposition, also called “singular Value decomposition SVD" in English, or even averaging filters such as the Kalman filter or methods of calculating averages.
  • FIG. 6 This filtering is illustrated in Figure 6.
  • FIG. 6 At the top of Figure 6 is a graph representing the amplitude A in volts of the reflected R waves RTG1, RG2 as a function of time t in seconds.
  • the waves represented here include static waves and dynamic waves.
  • FIG. 6 At the bottom of Figure 6 is a graph representing the amplitude A of the reflected waves according to the time t in seconds after the filtering of the static waves.
  • the signal S thus obtained is a sinusoidal signal whose amplitude and frequency are representative of the amplitude and frequency of the movement of the dynamic obstacle.
  • a fourth step E4 it is proposed to apply a low-pass filter F2 with a cut-off frequency equal to 1 Hz to this signal, in order to keep only a signal S representative of the movement of a torso or an abdomen during breathing.
  • a distance D is determined between the internal module and the dynamic target TG1, TG2.
  • the distance D is determined by the time of flight of the UWB waves. This is known to those skilled in the art. Said distance D makes it possible to determine the position of said target TG1, TG2 and to extract the sinusoidal signals coming from the same target.
  • a sixth step E6 two oscillating signals are extracted from this signal S; a first signal representing a movement of a torso SCH, and a second signal representing a movement of an abdomen SAB.
  • the signal S is demodulated in phase and in phase opposition.
  • the demodulation is a method known to those skilled in the art and will not be detailed further here.
  • a spatial scan of the ULB emitted waves is carried out towards the target TG1, TG2 detected at the distance D determined beforehand.
  • This scan for example at an angle of 10°, makes it possible to send a plurality of R-wave beams towards the target and receive two types of reflected signals. Those reflected by the abdomen AB and those reflected by the torso CH.
  • the spatial scanning is illustrated in Figure 8.
  • the internal module 11 emits waves R1, R2 spatially offset from each other by a few degrees. For example, by 10 degrees, thus scanning the upper part of the body, i.e. the torso CH, and the lower part, the abdomen AB of the target TG1, TG2.
  • the two oscillating signals spatially offset from each other are received, the signal reflected by the torso SCH, representing the breathing signal of the torso CH and the signal reflected by the abdomen SAB, representing the breathing signal of the abdomen AB.
  • FIG. 3 includes a graph representing the desynchronized movements of the torso CH and the abdomen AB of a baby TG1 when the latter breathes. It can clearly be seen that when the abdomen AB rises, the torso CH collapses and vice versa. Consequently, the reflected waves RTG1 received from the torso or abdomen of a child TG1 consist of two types of waves, of different amplitude and frequency, a first signal SCH representing the breathing movement of the torso, and a second signal SAB representing the breathing movement of the abdomen.
  • the invention therefore proposes to extract these two signals SCH, SAB, representative of the breathing movement of the torso and that of the abdomen, and to compare them in order to determine whether the presence detected in the passenger compartment is that of an adult TG2 or that of a child TG1.
  • phase shift Acp is then compared to a predetermined phase shift value AcpS (step E8a), for example greater than 30°.
  • phase shift Acp is greater than the predetermined phase shift value AcpS, then it is considered that the presence of a child TG1 in the passenger compartment has been detected (step E10).
  • phase shift Acp is less than the predetermined phase shift value AcpS, then it is considered that the presence of an adult TG2 in the passenger compartment has been detected (step E9).
  • step E7b it is proposed to compare the amplitude of the first signal ACH with the amplitude of the second signal AAB (see step E7b).
  • the invention is therefore ingenious, inexpensive and easy to implement.
  • the detection method according to the invention makes it possible to reliably and robustly distinguish the presence of a child from that of an adult in the passenger compartment of the vehicle.

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Abstract

L'invention propose un procédé de détection de présence à l'intérieur d'un véhicule automobile par un dispositif de détection (D) comprenant au moins un module interne (I1) d'émission réception en ultra large bande (ULB) apte à émettre vers l'intérieur du véhicule (V), le procédé comprenant les étapes suivantes : a) Emission pendant une durée prédéterminée (Δt) d'une pluralité d'ondes (R) dont une partie comprend des ondes émises en phase (I) et une autre partie comprend des ondes déphasées (Q) entre elles, b) Réception des ondes réfléchies (RTG1, RTG2) comprenant des ondes statiques et des ondes dynamiques, et filtrage (F1) des ondes statiques, c) Application d'un filtre passe bas (F2) sur les ondes dynamiques reçues, d) Détermination d'une distance (D) avec une cible dynamique (TG1, TG2), e) Extraction des ondes dynamiques reçues, d'un premier signal (SCH) représentant un mouvement d'un torse et d'un deuxième signal (SAB) représentant un mouvement d'un abdomen, f) Détermination d'un déphasage (Δφ) entre les deux signaux, g) Comparaison du déphasage avec une valeur de déphasage prédéterminée (ΔφS), h) Détection d'une présence d'un enfant (E) ou d'un adulte (A) en fonction du résultat de la comparaison.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE DETECTION DE PRESENCE A L’INTERIEUR D’UN VEHICULE VERROUILLE, DISPOSITIF DE DETECTION ASSOCIE
[Domaine technique]
[0001] L’invention concerne un procédé de détection de présence à l’intérieur d’un véhicule qui a été préalablement verrouillé, un dispositif de détection associé. L’invention s’applique particulièrement à la détection d’enfants en bas âge, ou d’un bébé qui aurait été oublié sur les sièges arrière lorsque le conducteur a quitté le véhicule et l’a verrouillé.
[Etat de la technique antérieure]
[0002] De nouvelles normes automobiles voient le jour et imposent dorénavant aux constructeurs la détection d’un enfant de 0 à 6 ans dans un véhicule, pendant 10 secondes après le verrouillage du véhicule, c’est le cas par exemple de la norme « EuroNCAP ». Cette norme se décline en trois niveaux, un premier niveau qui déclenche le klaxon et la mise en marches de phares du véhicule en cas de détection, un deuxième niveau, qui déclenche l’envoi d’une notification au téléphone du conducteur, et enfin un troisième niveau qui déclenche un appel d’urgence, soit un « e-call » (« emergency call » en anglais) émis par le véhicule.
[0003] Pour avertir le conducteur de la présence d’un enfant en bas âge ou d’un bébé sur un siège arrière d’un véhicule automobile, plusieurs procédé ou dispositifs de l’art antérieur sont connus.
[0004] La majorité des procédés utilisent des capteurs dédiés, par exemple un capteur sur la ceinture du siège arrière, qui détecte que la ceinture est bouclée, ou des capteur infra rouges ou radar permettant de détecter la présence d’un « objet » sur le siège arrière, complémenté par la détection d’un mouvement de respiration, ou encore des capteurs situés sous le siège arrière qui détectent un poids ou alors une caméra qui visualise l’environnement près des sièges arrière.
[0005] Cependant les inconvénients de ces capteurs dédiés résident dans leur coût additionnel au véhicule et le non-respect de la vie privée dans le cas d’utilisation de la caméra.
[0006] Il est aussi connu d’utiliser des capteurs déjà existants sur le véhicule, par exemple des émetteurs/récepteurs de fréquence UWB, « Ultra Wide Band » ou Bande Ultra Large, qui sont situés sur le véhicule afin de permettre l’accès « mains libres » au véhicule et/ou le démarrage « mains libres » du véhicule. Ces capteurs sont alors utilisés pour détecter le mouvement de la respiration, c’est-à-dire le rythme cardiaque d’un humain situé dans le véhicule.
[0007] L’avantage de l’utilisation de la bande ultra large bande, réside dans la fréquence des ondes émises qui permet la pénétration des ondes à travers les vêtements.
[0008] Cependant, si les émetteurs/récepteurs UWB sont utilisés pour la détection de présence à l’intérieur du véhicule, ils ne sont alors pas assez fiables pour distinguer la présence d’un enfant de celle d’un adulte. En effet, s’il est détecté qu’un adulte est présent sur le siège arrière seul ou avec un enfant, il n’est pas nécessaire de déclencher une alerte.
[0009] Il est connu de l’art antérieur d’utiliser l’intelligence artificielle qui tient compte de paramètres tels que la fréquence respiratoire, mais il est apparu que les fréquences respiratoires d’un enfant et d’un adulte pouvant être très proches, l’utilisation de l’intelligence artificielle n’est pas fiable ou le temps nécessaire à la discrimination par traitement des données est trop long.
[0010] L’invention propose donc un procédé de détection de présence à l’intérieur d’un véhicule ; ainsi qu’un dispositif de détection associé, permettant de discriminer la présence d’un enfant de celle d’un adulte de manière fiable et peu coûteuse.
[Exposé de l’invention]
[0011] L’invention propose un procédé de détection de présence à l’intérieur d’un véhicule automobile par un dispositif de détection comprenant au moins un module interne d’émission réception en ultra large bande apte à émettre vers l’intérieur du véhicule, ledit procédé étant remarquable en ce qu’il comprend les étapes suivantes : a. Emission pendant une durée prédéterminée d’une pluralité d’ondes en ultra large bande dont une partie comprend des ondes émises en phase et une autre partie comprend des ondes déphasées entre elles, b. Réception des ondes réfléchies comprenant des ondes statiques et des ondes dynamiques, et filtrage des ondes statiques représentant des obstacles fixes, c. Application d’un filtre passe bas sur les ondes dynamiques reçues, d. Détermination d’une distance avec une cible dynamique à partir des ondes dynamiques filtrées, e. Extraction des ondes dynamiques reçues, de deux signaux oscillants, un premier signal représentant un mouvement d’un torse et un deuxième signal représentant un mouvement d’un abdomen, f. Détermination d’un déphasage entre le premier et le deuxième signal, g. Comparaison du déphasage avec une valeur de déphasage prédéterminée, h. Détection d’une présence d’un enfant ou d’un adulte en fonction du résultat de la comparaison.
[0012] Dans un perfectionnement du procédé selon l’invention, le procédé comprend en outre une détermination et une comparaison d’amplitude entre une amplitude du premier signal et une amplitude du deuxième signal et en ce que la détection d’une présence d’un enfant ou d’un adulte est fonction du résultat de la comparaison de déphasage et de la comparaison d’amplitude entre les deux signaux.
[0013] Dans un premier mode de réalisation du procédé de détection, l’extraction de deux signaux oscillants est réalisée par démodulation des ondes dynamiques reçues.
[0014] Dans un deuxième mode de réalisation du procédé de détection, l’extraction des deux signaux oscillants est réalisée grâce à un balayage spatial préalable des ondes émises vers la cible.
[0015] L’invention concerne également un dispositif de détection d’une présence dans un véhicule automobile, comprenant au moins un module interne d’émission réception en ultra large bande apte à émettre vers l’intérieur du véhicule, ledit dispositif étant remarquable en ce qu’il est en outre apte à : a. Emettre pendant une durée prédéterminée des ondes en ultra large bande dont une partie comprend des ondes émises en phase et une autre partie comprend des ondes déphasées entre elles, b. Recevoir les ondes réfléchies comprenant des ondes statiques et des ondes dynamiques et filtrer les ondes statiques, c. Appliquer un filtre passe bas sur les ondes dynamiques, d. Déterminer une distance avec une cible dynamique, e. Extraire des ondes dynamiques, deux signaux oscillants, un premier signal représentant le mouvement d’un torse et un deuxième signal représentant un mouvement d’un abdomen, f. Déterminer un déphasage entre le premier et le deuxième signal, g. Comparer le déphasage avec une valeur de déphasage prédéterminée, h. Détecter une présence d’un enfant ou d’un adulte en fonction du résultat de ladite comparaison.
[0016] Dans le perfectionnement de l’invention, le dispositif de détection est apte en outre à : a. déterminer une amplitude de chacun des deux signaux, b. comparer des deux amplitudes entre elles c. .détecter une présence d’un enfant ou d’un adulte en fonction du résultat de la comparaison entre les deux amplitudes et en fonction de la comparaison entre le déphasage et la valeur de déphasage prédéterminée.
[0017] Dans le premier mode de réalisation, le dispositif est apte à démoduler les ondes dynamiques reçues pour extraire les deux signaux oscillants.
[0018] Dans le deuxième mode de réalisation, le dispositif est apte à réaliser un balayage spatial préalable des ondes émises vers la cible.
[0019] L’invention s’applique à tout produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’une quelconque des caractéristiques énumérées précédemment lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
[0020] Enfin, l’invention s’applique à tout véhicule automobile comprenant un dispositif de détection selon l’une quelconque des caractéristiques énumérées précédemment.
[Description des dessins]
[0021] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : [Fig. 1] : la figure 1 , est une représentation schématique d’un véhicule V équipé du dispositif de détection selon l’invention,
[Fig. 2] : la figure 2, est une représentation schématique de la respiration désynchronisée entre l’abdomen et le torse d’un bébé,
[Fig. 3] :la figure 3 est une représentation schématique de l’émission et de la réception d’ondes réfléchies en ultra large bande entre un module d’émission réception et une première cible consistant en un enfant et entre le module d’émission et une deuxième cible consistant en un adulte,
[Fig. 4] : la figure 4 est un graphe représentant l’amplitude des signaux de respiration de l’abdomen et du torse qui sont réfléchies lorsque la cible est un enfant, selon le temps,
[Fig. 5] : la figure 5 est un graphe représentant selon le temps, les trames d’émission des ondes en ultra haute fréquence,
[Fig. 6] : la figure 6 comprend deux graphes, qui représentent selon le temps, sur le graphe du haut les ondes réfléchies en fonction du temps avant le filtrage des ondes statiques et sur le graphe du bas, les ondes réfléchies en fonction du temps, après le filtrage des ondes statiques,
[Fig. 7] : la figure 7 comprend deux graphes, représentant selon le temps, pour le graphe de gauche, les ondes réfléchies avant démodulation, et sur le graphe de droite les ondes réfléchies après démodulation, selon un premier mode d’extraction des deux signaux oscillants,
[Fig. 8] : la figure 8 comprend un graphe et un schéma, le graphe représente l’amplitude des deux signaux oscillants du torse et de l’abdomen et le schéma illustre le balayage des ondes émises vers la cible, selon un deuxième mode de réalisation d’extraction des signaux oscillants,
[Fig. 9] : la figure 9 représente le dispositif de détection D selon l’invention,
[Fig. 10] : la figure 10 est un logigramme représentant le procédé de détection selon l’invention.
[Description des modes de réalisation]
[0022] A la figure 1 est représenté un véhicule V équipé d’un dispositif de détection D selon l’invention, le dispositif comprend au moins un module interne 11 d’émission réception en ultra large bande ULB apte à émettre vers l’intérieur du véhicule, c’est-à-dire de façon multidirectionnelle dans l’habitacle du véhicule. [0023] De préférence, le module interne 11 est situé de manière centralisée dans l’habitacle afin de pouvoir émettre des ondes R dans tout l’habitacle.
[0024] On entend par communication Ultra Large Bande ULB, une communication radiofréquence qui est basée sur la transmission d'impulsions de très courte durée, souvent inférieure à la nanoseconde. Ainsi, la bande passante peut atteindre de très grandes valeurs entre 250 et 500 MHz.
[0025] Le module interne d’émission réception 11 est relié électroniquement à une unité centrale de commande 10 qui gère l’émission et la réception de données par l’intermédiaire dudit module et qui procède également au traitement de ces données. Ceci est connu de l’art antérieur. Bien sûr, l’unité centrale de commande 10 et le module interne d’émission réception 11 peuvent ne faire qu’un et être intégrés ensemble dans une même unité.
[0026] Selon l’invention, le dispositif D est en outre apte à : a. Emettre pendant une durée prédéterminée At des ondes R en ultra large bande ULB dont une partie comprend des ondes émises en phase I et une autre partie comprend des ondes déphasées Q entre elles, b. Recevoir les ondes réfléchies RTG1 , RTG2 comprenant des ondes statiques et des ondes dynamiques et filtrer les ondes statiques, c. Appliquer un filtre passe bas F2 sur les ondes dynamiques S, d. Déterminer une distance D avec une cible TG1 , TG2 sur laquelle les ondes sont réfléchies, e. Extraire des ondes dynamiques S deux signaux oscillants, un premier signal SCH représentant le mouvement d’un torse CH et un deuxième signal SAB représentant un mouvement d’un abdomen AB, f. Déterminer un déphasage Acp entre le premier signal SCH et le deuxième signal SAB, g. Comparer le déphasage Acp avec une valeur de déphasage prédéterminée AcpS, h. Détecter une présence d’un enfant TG2 ou d’un adulte TG1 en fonction du résultat de ladite comparaison. [0027] Dans ce but, le dispositif de détection D comprend : a. Des moyens d’émissions M1 en ultra large bande ULB d’ondes R en phase I et d’ondes déphasées Q entre elles, b. Des moyens de réception des ondes réfléchies et de filtrage des ondes statiques M2, c. Des moyens de filtrage M3 passe bas des ondes dynamiques S, d. Des moyens de détermination M4 d’une distance D avec une cible dynamique TG1 , TG2, à partir des ondes dynamiques, e. Des moyens d’extraction M5 de deux signaux oscillants SCH, SAB à partir des ondes dynamiques ainsi filtrées, f. Des moyens de détermination M6 d’un déphasage Acp entre les deux signaux oscillants SCH, SAB, g. Des moyens de comparaison M7 entre le déphasage Acp et une valeur de déphasage prédéterminée AcpS, h. Des moyens de détection M8 de la présence d’un enfant TG2 ou d’un adulte TG1 en fonction du résultat de la comparaison.
[0028] Dans un mode préférentiel de réalisation du dispositif D, illustré à la figure 9; les moyens d’émission M1 , les moyens de réception et de filtrage des ondes statiques M2, les moyens de filtrage passe bas M3, les moyens de détermination d’une distance M4, moyens d’extraction M5, les moyens de détermination M6, les moyens de comparaison M7 et les moyens de détection M8 se présentent sous la forme de logiciel et sont intégrés dans l’unité centrale de commande 10.
[0029] L’unité centrale de commande 10 comprend également un processeur 100 et une mémoire 101 (cf. figure 9) dans laquelle sont enregistrées des instructions permettant de configurer le processeur pour exécuter certains traitements particuliers, notamment pour mettre en œuvre les étapes du procédé de détection, selon le mode de réalisation comme cela est décrit plus bas.
[0030] Dans un premier mode de réalisation de l’invention, les moyens d’extraction M5 consistent en une démodulation M51 (cf. figure 9) des ondes réfléchies qui permettent de distinguer entre eux deux signaux oscillants SAB et SCH. Les techniques de démodulation de signaux en phase ou déphasés entre eux sont connus de l’homme du métier et ne seront pas plus détaillés ici. [0031] Dans un deuxième mode de réalisation de l’invention, les moyens d’extraction M5 consistent en un balayage spatial préalable des ondes émises vers la cible TG1 , TG2 et par un procédé de distinction spatiale M52 des ondes réfléchies Le balayage spatial utilise la technique connue de l’état de l’art de formation de faisceaux, appelé aussi « beamforming » en anglais. Cette technique permet de modifier l’angle de rayonnement de l’antenne du module interne selon un plan vertical.
[0032] La résolution angulaire dépend de la fréquence des ondes émises. Dans la bande de fréquence en ultra large bande, la résolution minimale à utiliser est de 10°. Le balayage angulaire est lui de +/-300 pour couvrir l’abdomen et le torse d’une cible TG1 , TG2.
[0033] Préférentiellement, les moyens d’émissions M1 d’ondes émettent des ondes R en phase à 0° et déphasées de 90° entre elles, selon une pluralité de trames T1 , T2...Tn de durée d de 100 ns chacune pendant une durée prédéterminée At de 10 secondes par exemple (cf. figure 5).
[0034] Les moyens de filtrage des ondes statiques M2 peut se présenter sous différentes formes, connues de l’état de l’art, lesdits moyens de filtrage peuvent consister le filtre boule analogique ou appelé « Loopback filter » en anglais, ou la décomposition en valeurs singulières, appelée aussi « singular Value decomposition SVD » en anglais, ou encore des filtres moyenneurs tels que le filtre de Kalman ou des méthodes de calcul de moyennes.
[0035] Les moyens de filtrage passe-bas M3, comprennent un filtre passe bas de fréquence de coupure à 1 Hz pour ne garder uniquement qu’un signal représentatif des mouvements liés à la respiration.
[0036] Les moyens de détermination M4 d’une distance D avec une cible TG1 , TG2, comprennent des moyens de détermination d’un temps de vol des ondes, permettant ainsi le calcul de la distance.
[0037] Dans un perfectionnement de l’invention, le dispositif D est également apte à déterminer une amplitude ACH, AAB de chacun des deux signaux SCH, SAB et à comparer les deux amplitudes ACH, AAB entre elles. Dans ce perfectionnement, le dispositif D comprend alors également des moyens de détermination d’amplitude ACH, AAB des deux signaux SCH, SAB et de comparaison entre elles des deux amplitudes (non représentés à la figure 9).
[0038] Dans ce perfectionnement, le dispositif D comprend alors des moyens de détection M8’ d’un enfant TG2 ou d’un adulte TG1en fonction du résultat de la comparaison entre le déphasage Acp et la valeur de déphasage prédéterminée Acp S et en fonction du résultat de comparaison entre les deux amplitudes ACH, AAB.
[0039] Préférentiellement, la valeur de déphasage prédéterminée AcpS est comprise entre 30°et 150°
[0040] Le procédé de détection, illustré à la figure 10 va maintenant être décrit.
[0041] Lors d’une première étape E1 , une pluralité d’ondes R en ultra large bande ULB est émise dans l’habitacle du véhicule pendant une durée prédéterminée At. Cette pluralité comprend des ondes I en phase et des ondes Q en opposition de phase, c’est-à-dire décalées de 90°.
[0042] Les ondes R sont envoyées par trames successives T1 , T2...Tn d’une durée d’approximativement de 500 ps et à un intervalle entre chaque trame de 10 ms. La durée d’émission des ondes pour détecter une présence est de 10 secondes. Le délai maximal entre l’émission d’une onde et la réception de l’onde réfléchie correspondantes et de 100 ns.
[0043] Ce train de trames est illustré à la figure 5.
[0044] Une partie des ondes R ainsi émises se trouve réfléchie par tout obstacle, que celui-ci soit fixe ou dynamique, y compris par tout corps se trouvant dans l’habitacle, que cela soit celui d’un adulte TG2 ou celui d’un enfant TG1 (cf. figure 3).
[0045] Les ondes réfléchies RTG1 , RTG2 sont reçues, lors de la deuxième étape E2 par le module interne d’émission réception 11 (cf. figure 3). A gauche de la figure 7, se trouve un graphe illustrant l’amplitude A(V) selon le temps t(s) des ondes réfléchies RTG2, RTG1 et reçues par le module interne 11.
[0046] Les ondes ainsi réfléchies, comprennent des ondes dites « statiques » et des ondes dites « dynamiques ». On entend par ondes « statiques » des ondes réfléchies par des obstacles statiques et avec lesquels la distance entre le module interne 11 et l’obstacle ne varie pas. On entend par ondes « dynamiques », des ondes réfléchies par des obstacles en déplacement par exemple, et avec lesquels la distance entre le module interne 11 et l’obstacle varie. Par exemple un obstacle en déplacement peut être le torse ou l’abdomen d’un individu qui respire. En effet, pendant la respiration l’abdomen ou le torse se déplace d’environ 4 mm, le torse et l’abdomen sont donc des cibles dynamiques.
[0047] Dans une troisième étape E3, le procédé de détection selon l’invention propose de filtrer avec un filtre F1 les ondes statiques afin de ne garder que les ondes dynamiques. Le procédé de filtrage est connu de l’homme du métier comme précisé plus haut : le filtre peut se présenter sous différentes formes, connues de l’état de l’art, lesdits moyens de filtrage peuvent consister le filtre boule analogique ou appelé « Loopback filter » en anglais, ou la décomposition en valeurs singulières, appelée aussi « singular Value decomposition SVD » en anglais, ou encore des filtres moyenneurs tels que le filtre de Kalman ou des méthodes de calcul de moyennes.
[0048] Ce filtrage est illustré à la figure 6. En haut de la figure 6 se trouve un graphe représentant l’amplitude A en volts des ondes R réfléchies RTG1 , RG2 selon le temps t en secondes. Les ondes représentées ici comprennent les ondes statiques et les ondes dynamiques.
[0049] En bas de la figure 6, se trouve un graphe représentant l’amplitude A des ondes réfléchies selon le temps t en secondes après le filtrage des ondes statiques. Le signal S ainsi obtenu est un signal de forme sinusoïdal dont l’amplitude et la fréquence sont représentatifs de l’amplitude et de la fréquence du mouvement de l’obstacle dynamique.
[0050] Dans une quatrième étape E4, il est proposé d’appliquer un filtre passe bas F2 de fréquence de coupure égale à 1 Hz sur ce signal, afin de ne garder qu’un signal S représentatif du mouvement d’un torse ou d’un abdomen lors d’une respiration.
[0051] A partir du signal S ainsi filtré, lors d’une cinquième étape E5, il est déterminé une distance D entre le module interne et la cible dynamique TG1 , TG2. La distance D est déterminée par le temps de vol des ondes ULB. Ceci est connu de l’homme du métier. Ladite distance D permet de déterminer la position de ladite cible TG1 , TG2 et d’extraire les signaux sinusoïdaux provenant de la même cible.
[0052] Lors d’une sixième étape E6, on extrait de ce signal S, deux signaux oscillants ; un premier signal représentant un mouvement d’un torse SCH, et un deuxième signal représentant un mouvement d’un abdomen SAB.
[0053] Cette extraction peut être réalisée de deux manières différentes.
[0054] Dans un premier mode de réalisation, le signal S est démodulé en phase et en opposition de phase. La démodulation est un procédé connu de l’homme du métier et ne sera pas plus détaillé ici.
[0055] Dans un deuxième mode de réalisation, il est effectué un balayage spatial des ondes émises ULB vers la cible TG1 , TG2 détecté à la distance D déterminée préalablement. Ce balayage par exemple d’un angle de 10° permet d’envoyer une pluralité de faisceaux d’ondes R vers la cible et de recevoir deux types de signaux réfléchis. Ceux réfléchis par l’abdomen AB et ceux réfléchis par le torse CH.
[0056] Le balayage spatial est illustré à la figure 8. Le module interne 11 émet des ondes R1 , R2 décalées spatialement entre elles de quelques degrés. Par exemple de 10 degrés, balayant ainsi le haut du corps, c’est-à-dire le torse CH, et la partie basse, l’abdomen AB de la cible TG1 , TG2.On reçoit ainsi en retour les deux signaux oscillants décalés spatialement entre eux, le signal réfléchi par le torse SCH, représentant le signal de respiration du torse CH et le signal réfléchi par l’abdomen SAB, représentant le signal de respiration de l’abdomen AB.
[0057] La demanderesse a en effet constaté que le fonctionnement de la respiration d’un enfant était différent de celui d’un adulte TG2. En l’occurrence, chez un adulte la respiration ventrale et la respiration thoracique sont synchronisées. Par conséquent, les ondes réfléchies RTG2 reçues en provenance du torse ou de l’abdomen d’un adulte ne forment qu’un seul signal possédant une seule amplitude et une seule fréquence. En réalité, on peut obtenir une pluralité de signaux mais dont les amplitudes et les fréquences sont très proches entre elles, dans une tolérance de mesure.
[0058] A contrario, chez un bébé ou un enfant de moins de 4 ans, la respiration ventrale et la respiration thoracique sont désynchronisées. Ceci est illustré à la figure 3 qui comporte un graphe représentant les mouvements désynchronisés du torse CH et de l’abdomen AB d’un bébé TG1 lorsque celui-ci respire. On voit clairement que lorsque l’abdomen AB se soulève, le torse CH s’affaisse et inversement. Par conséquent, les ondes réfléchies RTG1 reçues en provenance du torse ou de l’abdomen d’un enfant TG1 sont constituées de deux types d’ondes, d’amplitude et de fréquence différentes entre elles, un premier signal SCH représentant le mouvement de respiration du torse, et un deuxième signal SAB représentant le mouvement de respiration de l’abdomen.
[0059] L’invention propose donc d’extraire ces deux signaux SCH, SAB, représentatifs du mouvement de respiration du torse et de celui de l’abdomen, et de les comparer afin de déterminer si la présence détectée dans l’habitacle est celle d’un adulte TG2 ou celle d’un enfant TG1.
[0060] Les signaux ainsi extraits sont représentés à la figure 4. A la figure 4, sont représentés selon le temps t(s), les variations d’amplitudes du premier signal SCH représentatif du mouvement du torse et du deuxième signal SAB représentatif du mouvement de l’abdomen AB pendant la respiration pour un bébé ou un enfant. [0061] Puis dans lors de l’étape suivante (étape E7a), il est calculé un déphasage Acp entre le premier SCH et le deuxième signal SAB.
[0062] Ce déphasage Acp est alors comparé à une valeur de déphasage prédéterminée AcpS (étape E8a), par exemple supérieur à 30°.
[0063] Si le déphasage Acp est supérieur à la valeur de déphasage prédéterminée AcpS, alors il est considéré que la présence d’un enfant TG1 dans l’habitacle a été détectée (étape E10).
[0064] Si le déphasage Acp est inférieur à la valeur de déphasage prédéterminée AcpS , alors il est considéré que la présence d’un adulte TG2 dans l’habitacle a été détectée (étape E9).
[0065] Dans un perfectionnement de l’invention, à l’étape E7b, il est proposé de comparer l’amplitude du premier signal ACH avec l’amplitude du deuxième signal AAB (cf. étape E7b).
[0066] En effet, chez les enfants TG1 , l’amplitude de mouvement du torse est plus élevée que l’amplitude de mouvement de l’abdomen lorsque l’enfant respire, soit ACH>AAB ou encore si la variation d’amplitude est égale à AA=ACH-AAB, alors pour un enfant cette variation est supérieure à un seuil d’amplitude prédéterminé AA>AAS ou encore le ratio entre l’amplitude du torse et l’amplitude de l’abdomen est compris AAAB/ACH est compris entre 0,3 et 0,7.
[0067] Il se présente alors quatre cas possibles : a) Si la différence d’amplitude AA est supérieure à un seuil d’amplitude prédéterminé AAS et si la différence de phase Acp est supérieure à la valeur de déphasage prédéterminée AcpS alors il est détecté un enfant TG1 ; b) Si la différence d’amplitude AA est inférieure à un seuil d’amplitude prédéterminé AAS et si la différence de phase Acp est inférieure à la valeur de déphasage prédéterminée AcpS alors il est détecté un adulte TG2; c) Si la différence d’amplitude AA est supérieure à un seuil d’amplitude prédéterminé AAS et si la différence de phase Acp est inférieure à la valeur de déphasage prédéterminée AcpS alors le procédé revient à l’étape E1 et le procédé est répété, d) Si la différence d’amplitude AA est inférieure à un seuil d’amplitude prédéterminé AAS et si la différence de phase Acp est supérieure à la valeur de déphasage prédéterminée AcpS alors, le procédé revient à l’étape E1 et le procédé est répété.
[0068] L’invention est donc ingénieuse, peu coûteuse et facile à implémenter. Par l’utilisation d’un seul module interne d’émission réception en ultra large bande, le procédé de détection selon l’invention permet de distinguer de manière fiable et robuste la présence d’un enfant de celle d’un adulte dans l’habitacle du véhicule.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de détection de présence à l’intérieur d’un véhicule automobile par un dispositif de détection (D) comprenant au moins un module interne (11) d’émission réception en ultra large bande (ULB) apte à émettre vers l’intérieur du véhicule (V), ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : a) Emission pendant une durée prédéterminée (At) d’une pluralité d’ondes (R) en ultra large bande (ULB) dont une partie comprend des ondes émises en phase (I) et une autre partie comprend des ondes déphasées (Q) entre elles, b) Réception des ondes réfléchies (RTG1 , RTG2) comprenant des ondes statiques et des ondes dynamiques, et filtrage (F1) des ondes statiques représentant des obstacles fixes, c) Application d’un filtre passe bas (F2) sur les ondes dynamiques reçues, d) Détermination d’une distance (D) avec une cible dynamique (TG1 , TG2) à partir des ondes dynamiques filtrées, e) Extraction des ondes dynamiques reçues, de deux signaux oscillants, un premier signal (SCH) représentant un mouvement d’un torse et un deuxième signal (SAB) représentant un mouvement d’un abdomen, f) Détermination d’un déphasage (Acp) entre le premier (SCH) et le deuxième signal (SAB), g) Comparaison du déphasage (Acp) avec une valeur de déphasage prédéterminée (AcpS), h) Détection d’une présence d’un enfant (TG1) ou d’un adulte (TG2) en fonction du résultat de la comparaison.
[Revendication 2] Procédé de détection selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comprend en outre une détermination et une comparaison d’amplitude entre une amplitude du premier signal (ACH) et une amplitude du deuxième signal (AAB) et en ce que la détection d’une présence d’un enfant (TG1) ou d’un adulte (TG2) est fonction du résultat de la comparaison de déphasage et de la comparaison d’amplitude entre les deux signaux (SCH, SAB).
[Revendication 3] Procédé de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’extraction de deux signaux oscillants (SCH, SAB) est réalisée par démodulation des ondes dynamiques reçues.
[Revendication 4] Procédé de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’extraction des deux signaux oscillants (SCH, SAB) est réalisée grâce à un balayage spatial préalable des ondes émises (R) vers la cible (TG1 , TG2).
[Revendication 5] Dispositif de détection (D) d’une présence dans un véhicule automobile (V), comprenant au moins un module interne (11) d’émission réception en ultra large bande (ULB) apte à émettre vers l’intérieur du véhicule (V), ledit dispositif (D) étant caractérisé en ce qu’il est en outre apte à : a) Emettre pendant une durée prédéterminée (At) des ondes en ultra large bande (ULB) dont une partie comprend des ondes émises en phase (I) et une autre partie (Q) comprend des ondes déphasées entre elles, b) Recevoir les ondes réfléchies (RTG1 , RTG2) comprenant des ondes statiques et des ondes dynamiques et filtrer les ondes statiques, c) Appliquer un filtre passe bas (F2) sur les ondes dynamiques, d) Déterminer une distance (D) avec une cible dynamique (TG1 , TG2), e) Extraire des ondes dynamiques, deux signaux oscillants (SCH, SAB), un premier signal (SCH) représentant le mouvement d’un torse et un deuxième signal (SAB) représentant un mouvement d’un abdomen, f) Déterminer un déphasage (Acp) entre le premier (SCH) et le deuxième signal (SAB), g) Comparer le déphasage (Acp) avec une valeur de déphasage prédéterminée (AcpS), h) Détecter une présence d’un enfant (TG1) ou d’un adulte (TG2) en fonction du résultat de ladite comparaison.
[Revendication 6] Dispositif de détection (D) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il est apte en outre à : a) déterminer une amplitude (ACH, AAB) de chacun des deux signaux (SCH, SAB), b) comparer des deux amplitudes (ACH, AAB) entre elles c) .détecter une présence d’un enfant (TG1) ou d’un adulte (TG2) en fonction du résultat de la comparaison entre les deux amplitudes (ACH, AAB)et en fonction de la comparaison entre le déphasage (Acp) et la valeur de déphasage prédéterminée (AcpS).
[Revendication 7] Dispositif de détection (D), selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif (D) est apte à démoduler les ondes dynamiques reçues pour extraire les deux signaux oscillants (SCH, SAB).
[Revendication 8] Dispositif de détection (D) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif (D) est apte à réaliser un balayage spatial préalable des ondes émises (R) vers la cible (TG1, TG2).
[Revendication 9] Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. [Revendication 10] Véhicule automobile (V), caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de détection (D) selon l’une quelconque des revendications 5 à 8.
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