Un nouveau capteur pourrait aider à réduire le nombre d’accidents causés par la conduite avec facultés affaiblies et pourrait protéger les enfants laissés dans des voitures chaudes. Le système radar à ondes millimétriques Wireless Intelligent Sensing, développé par la startup Pontosense, surveille les signes vitaux des occupants du véhicule, et il peut détecter la présence de passagers dans le véhicule et où ils sont assis.
Le système WISe mesure les signes vitaux du conducteur, y compris la fréquence cardiaque et la respiration, pour détecter la fatigue et les éventuelles urgences médicales. WISe envoie des signaux avec des longueurs d’onde suffisamment courtes pour mesurer les minuscules ajustements dans le corps d’une personne à partir de la respiration et du pouls. L’écho du signal est ensuite analysé par un algorithme d’intelligence artificielle (IA).
“Il y a un besoin urgent pour ce type de technologie”, déclare le cofondateur Alex S. Qi, PDG de la startup. Une étude récente sur les causes des accidents de véhicules à moteur a révélé que la fatigue et les urgences médicales étaient les principales raisons.
WISe est le premier capteur sans fil à ondes millimétriques sur le marché utilisé à cette fin dans l’industrie automobile, explique Qi. Le système devrait être installé dans plusieurs modèles de véhicules dans un proche avenir, dit-il.
Surveiller les conducteurs pour rendre les routes plus sûres
Les systèmes actuels de surveillance du conducteur embarqué nécessitent soit des caméras, soit des capteurs de contact, mais WISe fonctionne sans fil. Le système utilise la détection RF pour capturer les échos des micromouvements effectués par le corps du conducteur ou du passager provoqués par les battements cardiaques et la respiration. WISe détecte les changements de phase du signal réfléchi – la relation entre les signaux radio qui partagent le même espace et la même fréquence – pour lire les micromouvements et les signes vitaux.
« Considérez le capteur comme des ondes rebondissantes sur quelque chose, comme la façon dont les baleines et les chauves-souris utilisent le sonar et l’écholocation pour évaluer où les objets se trouvent autour d’eux. C’est la base de notre technologie », déclare Qi.
À propos de Pontosense
FONDÉ
2021
QUARTIER GÉNÉRAL
Toronto
EMPLOYÉS
120
Le capteur transmet des ondes millimétriques à partir d’une antenne conçue par le cofondateur et CTO Yihong Qi (Alex et Yihong sont liés). Lorsque les ondes sont réfléchies vers le capteur, l’écho reçu permet à WISe de « voir » les petits mouvements et de recueillir des données sur l’état de santé de la personne.
Le système vérifie la variabilité de la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire. WISe prend quotidiennement les lectures du conducteur pour discerner quelle est la plage normale de la personne et affiche les données sur l’écran d’infodivertissement de la voiture. Les informations sont également stockées dans un micro-ordinateur dans le véhicule ainsi que sur des serveurs externes afin de pouvoir y accéder ultérieurement. Le système est crypté pour protéger les données personnelles du conducteur contre les pirates.
Les capteurs peuvent être installés à différents endroits du véhicule, notamment derrière le rétroviseur, derrière le tableau de bord et entre les sièges conducteur et passager. L’appareil, de la taille d’une pièce de monnaie et d’un diamètre de 40 millimètres, consomme moins de 10 watts.
L’antenne conçue par Yihong est de 10 nanomètres pour garder le capteur petit et flexible, dit-il. Il peut transmettre des ondes millimétriques à 24, 60 ou 77 gigahertz, selon le véhicule.
“La longueur d’onde à une fréquence plus élevée est très courte”, explique Yihong, “donc le capteur est capable de lire plus précisément les mouvements du conducteur.”
Le plus grand défi lors du développement du capteur, explique Yihong, a été de déterminer comment filtrer le bruit externe pour garantir des lectures précises.
“Prenez la variabilité de la fréquence cardiaque, par exemple”, dit-il. «À l’hôpital, lorsqu’un patient fait mesurer sa fréquence cardiaque, des capteurs sont directement attachés à lui pour une lecture précise. Mais un capteur sans fil sans contact a besoin d’une aide supplémentaire car les bruits dans l’environnement, tels que les ceintures de sécurité, le moteur de la voiture et même la respiration, affectent la capacité du capteur à faire la différence entre la fréquence cardiaque de la personne et les bruits non pertinents.
Pour filtrer le bruit, Yihong a développé un logiciel de traitement du signal qui utilise l’IA pour analyser les données. Les algorithmes nettoient les données, générant une image radar claire pour la biométrie et communiquant avec le véhicule et le système d’infodivertissement s’il soupçonne un problème avec le conducteur ou un passager. La société affirme qu’il faut 5 à 10 secondes à WISe pour détecter un changement chez le conducteur, tel qu’un rythme cardiaque irrégulier, et avertir le véhicule.
Chaque constructeur automobile utilisera un système différent pour alerter le conducteur si les mesures s’écartent de la norme, explique Alex. Cela peut impliquer de déclencher une alarme, de ralentir la voiture ou, pour les voitures autonomes, de se garer en toute sécurité sur le bord de la route.
Le conducteur peut annuler le système, selon l’entreprise, si l’alerte est incorrecte ou inutile.
WISe peut détecter la présence de passagers dans le véhicule et où ils sont assis.
Pontosense
Se protéger des décès accidentels
La façon actuelle de compter le nombre de passagers dans une voiture se fait par des capteurs de pression installés sous chaque siège. Mais parfois un capteur est imprécis car il a été déclenché par un objet lourd comme un bagage. Les capteurs de pression peuvent également ne pas compter les enfants pesant moins de 29 kilogrammes, selon un article de 2020 publié dans Accès IEEE.
Comparé à un capteur de pression, WISe peut différencier plus précisément si un passager est un adulte, un enfant ou un animal de compagnie grâce à ses signes vitaux et à sa taille.
La détermination de la taille d’un passager est également importante pour le déploiement de l’airbag. Après un accident, les airbags s’éjectent du volant, du tableau de bord ou d’un autre endroit à environ 27 kilomètres à l’heure, selon l’Insurance Institute for Highway Safety. Les personnes pesant moins de 68 kg ou mesurant moins de 1,5 mètre peuvent être tuées ou gravement blessées en raison de la vitesse de déploiement de l’airbag, explique Alex. Mais WISe peut communiquer avec la voiture pour ralentir le déploiement du sac en avertissant le véhicule qu’un passager ne répond pas aux exigences minimales.
Le système peut également avertir si des enfants ou des animaux domestiques ont été laissés sur le siège arrière en lisant leurs signes vitaux. Cela pourrait prévenir les coups de chaleur ou la mort des personnes laissées dans un véhicule chaud. WISe peut dire au véhicule d’ouvrir les fenêtres ou d’activer une alarme pour avertir les personnes se trouvant à proximité d’un enfant ou d’un animal oublié lorsque la voiture ne roule pas.
“La détection en cabine permettra des expériences embarquées personnalisées et centrées sur l’humain”, a déclaré Yihong.
Développer un capteur sans fil hyperintelligent
L’idée de Pontosense est née alors que Yihong et Alex marchaient dans la salle d’exposition du Consumer Electronics Show 2019 à Las Vegas.
“Nous avons vu de nombreuses entreprises présenter des appareils capables de mesurer les signes vitaux, mais tous avaient besoin de deux capteurs ou plus pour fonctionner, étaient invasifs et n’étaient pas conviviaux”, explique Alex. “Ils se sont également appuyés sur le Wi-Fi.”
“Les capteurs utilisaient une bande passante basse fréquence, qui ne pouvait pas faire de lectures précises”, ajoute Yihong. “Ils ne détectaient une personne que s’ils marchaient un mètre devant le capteur, et ils ne pouvaient pas faire la différence entre plusieurs personnes dans un groupe.”
Le travail de Yihong dans le développement d’antennes, la mesure de la compatibilité radiofréquence et électromagnétique et les algorithmes de traitement du signal numérique s’étend sur des décennies. Fellow IEEE, il détient plus de 500 brevets en Chine et aux États-Unis.
Il a commencé à réfléchir à la manière de créer un dispositif de détection intelligent sans fil plus précis et plus convivial. À la fin du salon, il avait déjà plusieurs idées. Les deux ont décidé de s’associer et de développer une technologie à utiliser dans les voitures.
« Nous avons tous les deux expérimenté la conduite en état de fatigue, et nous pensions qu’un capteur serait un excellent outil pour aider à réduire le nombre d’accidents causés par la conduite avec facultés affaiblies », explique Alex. Il ajoute qu’ils voulaient également réduire le nombre de décès causés lorsque les gens laissent accidentellement un jeune enfant dans une voiture par une chaude journée.
Ils ont réussi à créer le capteur sans fil en 2021 et ont fondé Pontosense cette année-là pour commercialiser le système. La startup, basée à Toronto, emploie plus de 120 personnes, dont 25 dans son équipe de recherche et développement.
Pontosense a reçu l’année dernière un prix du comité technique de l’IEEE Hyper-Intelligence pour l’excellence en hyper-intelligence pour ses “contributions sur les systèmes de détection intelligents sans fil pour la sécurité humaine dans les automobiles”, dans la catégorie impact industriel.
L’hyperintelligence utilise des technologies interdisciplinaires qui fonctionnent ensemble pour accomplir des tâches complexes. Le prix est parrainé par le IEEE Sensors Council.
Bénéficiant d’autres startups technologiques
Pontosense a participé au programme d’investissement en capital de VentureLab en 2021. Le programme aide les participants à rédiger des présentations, à entrer en contact avec des investisseurs et à développer des stratégies de capital à long terme. Mais lever des fonds n’a pas été difficile, dit Alex, car Pontosense n’est pas sa première entreprise ni celle de Yihong. Ils ont fondé plusieurs autres startups, qui ont contribué à ouvrir la voie au développement et à la fabrication des capteurs. Leurs sociétés comprennent les fabricants d’appareils de communication sans fil Mercku et General Test Systems.
“Nous avons le privilège de pouvoir produire en masse WISe avec notre réseau d’entreprises”, déclare Alex. « Pontosense peut produire des centaines de milliers de modules par mois. Notre objectif pour cette année est d’installer l’appareil dans autant de véhicules que possible afin de pouvoir sauver autant de vies que possible.
