Des solutions de détection pour améliorer la sécurité et le confort à l’intérieur des automobiles

Andreas Pellkofer, ingénieur d’applications produit, et Gopal Karnam, architecte système chez Analog Devices, présentent les systèmes de détection avancée dont l’installation à l’intérieur de l’habitacle permet d’améliorer la sécurité

  • Andreas Pellkofer,  ingénieur d’applications produit
    Andreas Pellkofer, ingénieur d’applications produit
  • Gopal Karnam, architecte système
    Gopal Karnam, architecte système
  • Exemples d’applications des capteurs d’habitacle
    Exemples d’applications des capteurs d’habitacle
  • Interface homme-machine (IHM)
    Interface homme-machine (IHM)
  • Emplacement des capteurs dans l’habitacle
    Emplacement des capteurs dans l’habitacle

Selon les calculs du Conseil européen pour la sécurité des transports (ETSC — European Transport Safety Council), 51 personnes par million d’habitants de l’UE ont été victimes d’un accident de la route en 2019, dans 95 % des cas en raison d’une défaillance du conducteur : erreur de conduite, distraction, somnolence, stress ou fatigue. Pour sa part, la Commission européenne a annoncé un ensemble d’initiatives en faveur de la sécurité des transports dans le but de « réduire de 50 % le nombre de décès et de blessés graves sur les routes d’ici à 2030, l’objectif étant la Vision Zéro d’ici à 2050 ».

Aujourd’hui, les systèmes de surveillance du conducteur (DMS) fonctionnent en association avec d’autres systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS - Advanced Driver Assist System). À titre d’exemple, un système d’aide au maintien sur la voie LKAS est généralement associé à un système HOD pour vérifier que les mains du conducteur reposent bien sur le volant - le cas échéant, ce système invitera le conducteur à reprendre le contrôle de son véhicule. Les systèmes DMS offrent par ailleurs de nouvelles fonctionnalités pour détecter l’état de santé du conducteur et vérifier que son niveau d’attention est adapté à la conduite d’une automobile.

L’introduction de technologies de surveillance des signes vitaux (VSM - Vital Signs Monigoring) telles que les électrocardiogrammes (ECG) ou l’activité électrodermale (impédance cutanée) permet de détecter l’état de santé ou le niveau de stress du conducteur, et ainsi d’éviter des problèmes potentiels avant qu’ils ne surviennent. Par exemple, si le système VSM détecte que le conducteur est incapable de maîtriser son véhicule pour cause de somnolence ou de fatigue, le système ADAS peut amener le véhicule dans un état sûr en le ralentissant, en le dirigeant vers la bande d’arrêt d’urgence ou en l’arrêtant.

 

Un large éventail d’applications

 

Les systèmes de surveillance du conducteur répondent aux exigences de la législation grâce à des fonctionnalités telles que la détection des mains (HOD) ; à ce titre, ils seront montés en série à bord des véhicules de prochaines générations.

Autre fonction émergente, la surveillance des signes vitaux répond non seulement aux besoins des conducteurs dont la santé est fragile, mais également à la tendance au vieillissement de la population, en surveillant la santé du conducteur, son niveau de stress ou de bien-être, ainsi que son aptitude à la conduite.

Pour sa part, l’authentification biométrique permet de personnaliser l’expérience de conduite, par exemple en enregistrant la position du siège et du volant ou en mémorisant les paramètres du système d’infodivertissement, tout en contribuant à la sécurité grâce à sa capacité d’authentification du conducteur.

La détection des occupants constitue également une application essentielle pour la sécurité. En cas d’enfermement accidentel d’un passager à l’intérieur du véhicule, le conducteur est immédiatement averti et peut connaître le nombre et l’âge des personnes bloquées à bord. Si ces données sont associées au système d’appel d’urgence eCall, les secouristes disposeront de précieuses informations avant d’arriver sur le lieu de l’accident.

La possibilité de détecter la présence d’enfants représente un cas particulier d’utilisation de la détection des occupants, et deviendra prochainement obligatoire (en fonction des régions).

En les examinant de plus près, que ce soit du point de vue de leur position physique, de leur fonction (confort ou sécurité) ou de la mission qu’elles doivent accomplir, il apparaît qu’une seule et même solution de détection ne peut prendre en charge la totalité de ces applications. Il est impératif de « fusionner » les données recueillies par les capteurs selon différents modes de détection. La combinaison des applications dédiées à la sécurité et au confort doit être envisagée ; dans cette optique, plusieurs technologies doivent être associées et exploitées ensemble afin de répondre aux attentes croissantes des utilisateurs sur le double plan de la sécurité et du confort à bord.

 

Calcul de la distance par mesure du temps de vol (ToF)

 

Les caméras utilisant le principe de calcul de la distance par mesure du temps de vol (ToF - Time of Flight) peuvent être utilisées pour prendre en charge plusieurs applications décrites précédemment en fournissant à la fois des images et des données de profondeur.

Une caméra ToF logée dans le tableau de bord ou au plafond du véhicule peut être utilisée pour surveiller le conducteur, par exemple en suivant le mouvement de ses yeux. La technologie ToF est déjà employée en production par des équipementiers de premier plan pour les fonctions d’interface homme-machine avancées et de contrôle gestuel, le plafond étant l’emplacement idéal. En outre, la technologie de mesure du temps de vol constitue une excellente solution pour détecter la présence d’un enfant, mais également la position de son corps. À cet effet, le capteur sera placé à un endroit différent pour assurer une visibilité intégrale de la banquette arrière, comme le montre la figure 3 (en violet).

Grâce aux perfectionnements dont bénéficie la technologie de détection d’images, la télémétrie par calcul du temps de vol s’impose comme la méthode idéale pour mesurer la profondeur en raison de son faible encombrement, de sa large dynamique de détection et de ses performances opérationnelles, même en cas d’ensoleillement direct. L’association de la fonction de mesure de la distance haute résolution et d’images moyenne résolution (luminosité active en 2D insensible à la lumière ambiante) est une caractéristique propre à la technologie ToF. Le capteur ToF d’Analog Devices présente la résolution la plus élevée du marché (1 Mpixel), ce qui permet d’élargir le champ de vision des caméras. Bien que de nombreuses applications de vision puissent fonctionner avec des caméras 2D, les informations 3D (profondeur) apportent un niveau supplémentaire de robustesse ce qui, dans le cas des applications de confort, améliore l’expérience des passagers. En ce qui concerne les applications de sécurité, c’est le facteur de différenciation numéro un.

S’agissant de l’authentification biométrique, la télémétrie ToF apporte une solution très sûre qui empêche de « tromper » le système, contrairement à d’autres approches.

Dans le domaine du calcul de la distance par mesure du temps de vol, Analog Devices propose le capteur ToF ADSD3100, des pilotes laser (ADSD3000) et des régulateurs de puissance (ADP5071).

 

Technologie C2B (Car Camera Bus)

 

Pour connecter plusieurs caméras, qu’il s’agisse d’imageurs 2D ou de capteurs ToF 3D, Analog Devices propose une technologie dédiée au secteur automobile : peu onéreuse, la technologie Car Camera Bus (C2BTM) permet de transporter des données pesant jusqu’à 2 mégapixels, ainsi que les informations de contrôle fournies par des caméras installées à l’intérieur ou à l’extérieur du véhicule.

Analog Devices propose plusieurs solutions de surveillance des signes vitaux (VSM), et collabore étroitement avec des éditeurs de logiciels pour fournir une solution complète intégrant des fonctions telles que la variabilité de la fréquence cardiaque ou la mesure du stress. Avec son frontal analogique AD5941W, Analog Devices propose une solution intégrée capable à la fois de surveiller la position des mains sur le volant (HOD) et de mesurer l’activité électrodermale (EDA).

Journaliste business, technologies de l'information, usine 4.0, véhicules autonomes, santé connectée

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