I – Introduction

1Le lien existant entre la vigilance du conducteur et la sécurité a été établi depuis longtemps. Au cours des vingt dernières années, de nombreux aménagements ont été apportés à l’infrastructure routière réduisant ainsi le nombre d’accidents, de même la fiabilité des véhicules s’est considérablement accrue. Pourtant la fatigue et l’assoupissement restent les principales causes d’accident, ainsi on attribue plus de 200 morts par an à ces facteurs. Par ailleurs, il a été établi, que parmi les conducteurs qui effectuent des trajets de 500 à 600 km, plus de 80 % d’entre eux n’observent aucun arrêt. De nombreuses études portant sur la conception de systèmes de détection de l’hypovigilance ont déjà été réalisées tant par des laboratoires de recherche que par des constructeurs automobiles. Elles ont montré que l’approche monocapteur ne donnait généralement pas de résultats suffisamment fiables et reproductibles. C’est pourquoi, dans cette recherche menée conjointement entre le LAA, le groupe PSA-Peugeot-Citroën et l’École Centrale de Paris nous avons cherché à caractériser le comportement du conducteur par une approche multi capteurs.

2Cette étude a été menée en deux phases. Une première phase, en condition statique, c’est-à-dire véhicule à l’arrêt, a permis de tester le protocole expérimental ainsi que les capteurs utilisés. Lors de la seconde phase, nous avons procédé à des expérimentations sur un trajet autoroutier monotone. L’analyse des données recueillies est présentée ci-après.

3Dans cette recherche, le LAA a été en charge du traitement des critères physiologiques et de l’observation chronométrée des activités de conduite et des conditions d’environnement. L’équipement du véhicule et le traitement des paramètres véhicule ont été réalisés par l’ECP et PSA.

II – Résultats de la première phase (condition statique)

4L’étude de la bibliographie et l’analyse des systèmes déjà développés ont mis en évidence la nécessité d’une approche multi capteurs. Différents capteurs ont donc été implémentés au niveau de divers effecteurs du véhicule : volant, siège, porte du conducteur, accélérateur.

5Le niveau de vigilance du conducteur a été évalué par l’intermédiaire de paramètres physiologiques : électroencéphalogramme (EEG) et électro-oculogramme (EOG). Six sujets ont été enregistrés au cours d’un test de conduite simulée d’une durée d’une heure, réalisé véhicule à l’arrêt.

6Ces premières expérimentations ont permis de valider le protocole expérimental et de tester les capteurs intégrés dans le véhicule. Des modifications de comportement du conducteur en relation avec son niveau de vigilance ont également pu être mises en évidence.

III – Capteurs et systèmes d’acquisition

7Les capteurs suivants ont été implémentés dans un véhicule Peugeot 405 diesel :

• 4 capteurs de pression (de type peau sensible du LAAS) autour du volant afin de mesurer les variations des pressions exercées par les mains,
• 8 capteurs de pression (de type peau sensible) sur le siège pour étudier les changements de position du conducteur,
• 1 capteur de pression (de type peau sensible) sur l’accotoir et I capteur sur le rebord de la fenêtre du conducteur,
• 1 capteur angulaire pour la mesure de l’angle du volant,
• 1 capteur angulaire pour la mesure de l’angle de la pédale d’accélérateur,
• 1 capteur de vitesse,
• 1 caméra CCD pour suivre la trajectoire du conducteur à partir de la reconnaissance des lignes blanches matérialisées sur la chaussée.

8Les données sont enregistrées sur un compatible PC embarqué dans le véhicule. La fréquence d’échantillonnage est de 4 Hz, sauf pour la mesure de l’angle de la pédale d’accélérateur (16 Hz).

9La figure 1 présente le synopsis de l’expérimentation.

Figure 1. Equipement du véhicule et système d’acquisition

IV – Données physiologiques

10Les variations de vigilance sont déterminées à partir de l’EEG et l’EOG. Ces signaux sont enregistrés en continu sur un magnétophone portable (Medilog) puis numérisés et analysés en temps différé au LAA.

11Les hypovigilances sont déterminées par une méthode semi-automatique développée au LAA et fondée sur l’analyse des puissances relatives des rythmes alpha et bêta. Une analyse visuelle secondaire vient confirmer les périodes de baisses de vigilance déterminées par le système automatique. Cette vérification visuelle secondaire a également pour but d’éliminer les tracés avec artefacts.

V – Observation de l’activité

12L’enregistrement des paramètres physiologiques ne peut s’affranchir d’une observation de l’activité du conducteur et des conditions d’environnement.

13Cette observation est effectuée afin de permettre :

• d’éliminer de l’analyse les parties de signal présentant des artefacts en raison des mouvements ou modifications importantes de posture,
• d’établir la relation entre activité, comportement du conducteur et modification des paramètres physiologiques.

14Pour caractériser le déroulement de la conduite, différents facteurs ont été considérés dans le codage :

• la phase de conduite (route, autoroute, péage...),
• l’activité du conducteur (doubler, ralentir...),
• la signalisation autoroutière, la densité du trafic, l’état de la chaussée et les conditions météorologiques.

15Cette observation est synchronisée avec l’enregistrement des différents paramètres.

VI – Méthode

16Six conducteurs masculins, âgés de 25 à 45 ans, ont été enregistrés. La durée du test est de 4 heures, entre 13 heures et 17 heures. Cette période a été retenue car elle est particulièrement favorable à la survenue d’hypovigilances. Les conducteurs ont effectué le trajet autoroutier Montlhéry-Salbris aller-retour, sans arrêt, sauf aux péages.

17Trois conducteurs ont été enregistrés une fois ; deux, deux fois et deux, quatre fois afin d’étudier les variations intra et inter individuelles. Tous les conducteurs conduisent très régulièrement.

18Afin d’assurer des conditions expérimentales identiques, il a été demandé aux conducteurs de respecter des consignes telles que : vitesse moyenne de 130 km/h, ne pas parler avec les autres passagers du véhicule, ne pas s’arrêter sauf aux péages.

VII – Analyse des paramètres physiologiques et de l’Observation

19Pour toutes les expérimentations, des hypovigilances ont pu être mises en évidence, elles sont variables en durée (30 s à 8 mn) et en intensité (de la faible hypovigilance à la somnolence).

20Ces hypovigilances ont été corrélées avec l’activité du conducteur. À l’examen du tableau 1, on constate que dans 75 % des cas elles apparaissent au cours de périodes nécessitant a priori un niveau d’attention soutenue.

VIII – Analyse des paramètres du véhicule

21L’analyse des paramètres enregistrés au niveau du véhicule a nécessité le développement de traitements statistiques spécifiques. Les paramètres statistiques suivants ont été calculés : moyenne, écart, dispersion, coefficients d’asymétrie et d’aplatissement.

22Cette analyse a permis de mettre en évidence l’intérêt de certains paramètres, à savoir : la vitesse, l’angle du volant, l’angle de la pédale d’accélérateur et la trajectoire. Des règles de détection des baisses de vigilance à partir de ces paramètres pourraient être élaborées.

23Des expérimentations complémentaires sont nécessaires pour parvenir à la définition d’un système de règles.

IX – Conclusion

24Cette seconde phase de l’étude a confirmé l’intérêt d’une méthode de détection des hypovigilances fondée sur un système de multicapteurs faisant intervenir plusieurs paramètres de caractérisation du comportement du conducteur.

25À partir des informations données par les différents capteurs, il faut maintenant établir les règles permettant de différencier les états de baisses de vigilance. Ce système de règles devra être validé sur un large échantillon.