Étude de la prédiction de chocs véhicule-piéton

Tous les ans, dans le monde, plus de 1,2 millions de personnes meurent sur la route [1]. Selon les régions, la part des piétons blessés et tués oscille entre 10 et 50% des victimes de l’insécurité routière. Les recommandations du « rapport mondial sur la prévention des traumatismes dus aux accidents de la route », paru en 2004, résument les principales mesures de sécurité routière [1]. Cette thèse participe aux efforts des constructeurs de véhicules pour « l’amélioration de la sécurité des véhicules moyennant une recherche-développement constante » [1]. Pour le constructeur automobile Renault, la « sécurité pour tous » est un engagement, un argument commercial et une réalité. Les cinq étoiles obtenues par les véhicules récents aux crash-tests Euro NCAP illustrent cette maîtrise. Le but de cette thèse est de contribuer à la réalisation d’un système de protection de piétons. Cette thèse se concentre sur les systèmes et dispositifs de protection des piétons installés sur les véhicules. Le travail de prévention visant les conducteurs et/ou les piétons, la modification des infrastructures routières, ou encore le recours à des systèmes de conduite complètement automatiques ne seront pas abordés.

Pendant des années, le piéton n’a bénéficié d’aucune mesure visant à améliorer ses chances de survie en cas d’impact avec un véhicule à moteur. En 2003, la Commission Européenne a adopté une directive en faveur d’une sécurité accrue des piétons [3]. Entrée en application en 2005, cette règle sur le « choc piéton » a déjà eu des conséquences sur la conception de la face avant des nouveaux modèles de véhicules. Les pare-buffles sont dorénavant interdits. De plus, l’organisme Euro NCAP réalise des crashs-tests « piéton » depuis 2002. Enfin, une nouvelle norme sur la sécurité des piétons, plus stricte, est en préparation et verra le jour autour de 2010. Pour la respecter, les constructeurs pourraient équiper leurs véhicules de systèmes de protection active.

Les progrès en sécurité automobile ont permis, ces cinquante dernières années, de réduire la gravité et le nombre d’accidents de la route. C’est surtout la protection des occupants des véhicules à quatre roues qui a progressé. La diffusion en série de systèmes de sécurité comme les ceintures de sécurité, les coussins gonflables (airbags) et, d’une manière générale, la conception intelligente orientée vers la sécurité « secondaire » ont rendu les véhicules récents beaucoup plus sûrs pour leurs occupants. Les dispositifs de sécurité « primaire » sont conçus pour agir avant la collision, pour éviter le choc ou en limiter la violence. Pour Renault, l’efficacité réelle des dispositifs de sécurité, éprouvée sur le terrain, prime sur les annonces médiatiques.

La détection de piétons à distance et l’estimation de certaines de leurs caractéristiques physiques ou géométriques est réalisée au sein d’un système dit de « détection de l’environnement du véhicule ». Un tel système est composé d’un ou plusieurs capteurs : caméras mono ou stéréo vision, dans les longueurs d’ondes visibles ou infra rouges, radars, lidars, télémètres à balayage. . . et d’un module de traitement du signal adapté. Depuis 2004, le constructeur automobile japonais Honda propose, en option, sur son modèle haut de gamme « Legend », le premier système commercial de détection de piétons (stéréo vision avec des caméras dans le domaine infrarouge), qui alerte le conducteur lorsque des piétons sont détectés, la nuit [4]. L’information fournie par un système de détection de piétons seul n’est pas directement exploitable par le conducteur. En ville un tel système se déclencherait très souvent, le conducteur finirait par s’en lasser et le désactiver. Traiter et filtrer les informations issues de la détection permet de réaliser une prestation automobile sûre, utile et acceptable. Renault considère que la détection à distance de l’environnement et des obstacles ne s’inscrit pas dans son cœur de métier. Les travaux sur la détection de piétons ne sont pas directement menés en interne, mais à travers des collaborations avec des partenaires (fournisseurs  industriels ou laboratoires de recherche). Renault souhaite néanmoins maîtriser les aspects fonctionnels de la détection, afin d’être en mesure de sélectionner la meilleure solution technique et de valider son intérêt.

Un système de détection de piétons pour la prédiction de choc V-P génère et utilise les informations de détection d’un piéton à risque devant le véhicule et des caractéristiques de l’éventuel impact afin de commander ou de déclencher des actions dans le but de le protéger. Compte tenu de sa complexité, le processus de détection de piétons pour la prédiction de chocs véhicule-piéton se découpe en quatre phases de traitement :
1. détection de piétons dans l’environnement avant du véhicule, cette étape est décomposable en deux décisions :
– détection d’obstacles,
– classification des obstacles détectés et sélection de la classe « piéton »,
2. estimation de leurs positions et de leurs vitesses relatives,
3. prédiction de chocs dans l’horizon de temps ∆T, composée de :
– estimation du risque de choc,
– le cas échéant, estimation des caractéristiques du choc,
4. sélection de la contre-mesure à déclencher .

Dans un premier temps, les accidents véhicule-piéton sont étudiés afin de définir le périmètre de cette thèse et d’identifier les contraintes sur la détection de piétons et la prédiction de collisions. L’accidentologie générale, la méthode d’analyse d’un accident par le modèle séquentiel et l’approche des scénarios-types pour classifier les accidents sont présentées. Afin de compléter les connaissances sur l’accidentologie des piétons, quatre-ving-seize accidents mortels ont été analysés. Ces accidents, ainsi que vingt-six autres cas, ont été classifiés. La base de scénarios-types a été enrichie et trois niveaux de priorité ont été établis .