Voitures autonomes: Les derniers pas sont les plus difficiles

8 novembre 2018

Les voitures autonomes continuent à frapper l’imagination. Et même si les modèles d’aujourd’hui intègrent déjà de nombreuses technologies allant dans le sens de la conduite autonome, la voiture entièrement autonome ne débarquera pas dans un avenir proche. Le parcours technologique peut être comparé à une étape de montagne composée de nombreux cols hors catégorie. Cependant, chez Bosch, on est convaincu que cette voiture entièrement autonome arrivera un jour…

La conduite automatisée implique tous les composants et aspects d’un véhicule : le groupe propulseur, les freins, la direction, les instruments, la navigation et les capteurs, mais elle influence aussi naturellement les interactions entre les véhicules et l’environnement extérieur. La clé du succès, c’est une bonne compréhension entre tous les systèmes intégrés au véhicule.

Horizon connecté
Les voitures autonomes nécessitent des données relatives à leur environnement bien plus complètes que celles fournies par les capteurs. Elles ont par exemple besoin d’informations en temps réel sur la circulation, les embouteillages ou les accidents, et doivent donc être reliées à un serveur. Bosch a donc développé son « horizon connecté », un système permettant une analyse dynamique du trajet à parcourir, ainsi qu’une éventuelle adaptation de la stratégie de conduite. Les voitures à conduite automatisée peuvent ainsi anticiper les événements, au bénéfice du confort et de la sécurité. Les véhicules connectés sont alertés à l’approche d’une zone de danger, par exemple après une courbe ou une côte, et peuvent ralentir plus tôt.

Assistance de direction électrique
L’assistance de direction électrique sécurisée est essentielle en matière de conduite autonome. Le dispositif de sécurité intégré permet au conducteur ou à la voiture de conserver le contrôle des fonctions de commande essentielles et au moins 50 % de l’assistance électrique de la direction si une défaillance survenait.

ESP
Le contrôle de stabilité électronique joue également un rôle primordial dans la conduite autonome. Lorsque la voiture prend en charge la responsabilité de la conduite, des exigences spécifiques sont imposées aux dispositifs de sécurité, comme les freins. Et pour pouvoir garantir une disponibilité maximale de ces systèmes, même en cas de défaillance, il est indispensable de prévoir pour ces systèmes une certaine redondance. L’ESP et le dispositif électromécanique d’assistance au freinage iBooster peuvent ralentir le véhicule indépendamment l’un de l’autre.

MMI
La conduite autonome implique une nouvelle manière d’exercer un contrôle sur le véhicule et nécessite donc une interface MMI « homme-machine » moderne. Le conducteur doit être capable de comprendre et d’utiliser le système de manière intuitive. La console d’instruments TFT constitue un bon exemple : elle combine une flexibilité maximale au niveau du traitement du contenu, avec un affichage clair sur les écrans de bord. Avec l’affichage tête haute de Bosch, le conducteur a dans son champ de vision direct des informations relatives à la vitesse ou la navigation, ainsi que diverses alertes. Ces informations sont projetées sur l’environnement direct, donnant visuellement l’impression de se fondre dans celui-ci, à une distance d’environ deux mètres en amont du véhicule.

iBooster
Le iBooster de Bosch est un dispositif électromécanique d’assistance au freinage dépourvu de pompe à dépression et répondant à toutes les exigences d’un système de freinage moderne. Ce système peut être utilisé en combinaison avec n’importe quel type de groupe propulseur, dont les véhicules hybrides et électriques.

Cartes
La conduite autonome est impossible si l’on ne dispose pas de cartes de navigation actualisées en haute résolution. Ces cartes fournissent aux véhicules des informations sur les conditions de circulation allant bien plus loin que la zone de détection des capteurs embarqués. Les capteurs radar et vidéo collectent des informations en temps réel qui sont essentielles pour la constitution des cartes haute résolution.

LIDAR
En plus des capteurs radar, vidéo et à ultrasons, Bosch fait également appel à des capteurs LIDAR (pour ‘LIght Detection And Ranging’ ou ‘Laser Imaging Detection And Ranging’). Cette technologie permet de déterminer la distance par rapport à un objet ou une surface grâce à l’utilisation d’impulsions laser. Les concepts des différents capteurs sont parfaitement complémentaires. La compilation des données engendre une détection optimale de l’environnement du véhicule, lui permettant de définir sa stratégie de conduite.

Capteurs radar
Les capteurs radar fournissent des informations utiles sur l’environnement complet (360°) du véhicule, jusqu’à une distance de 250 mètres. La mission essentielle de ces capteurs radar est de détecter des objets et de définir leur vitesse et leur position par rapport au véhicule en mouvement.

Capteurs à ultrasons
Les capteurs à ultrasons analysent l’environnement direct du véhicule (jusqu’à 6 mètres). En particulier à basse vitesse et pour les manœuvres de stationnement, par exemple. Ces capteurs fonctionnent selon le principe du sonar, le système d’orientation des chauve-souris. Ils émettent des signaux ultrasons courts, réfléchis par les obstacles. L’écho est enregistré par les capteurs et analysé par un calculateur central.

Capteurs vidéo
La caméra vidéo stéréo de Bosch a une portée de 50 mètres et fournit des informations optiques importantes sur l’environnement du véhicule. Les deux capteurs vidéo ultrasensibles fournissent des images en haute résolution et peuvent traiter des contrastes très marqués. La caméra vidéo stéréo capture les objets dans l’espace et détermine leur éloignement. Elle identifie aussi et surtout les espaces libres. Les informations fournies par ces capteurs sont compilées aux données en provenance des capteurs fonctionnant selon d’autres principes, ce qui permet d’obtenir un modèle sur lequel les voitures automatisées peuvent se baser pour définir leur stratégie.

(Pas) au volant

Bon nombre de ces technologies équipent déjà des modèles disponibles sur le marché, comme l’assistance au maintien de voie, l’assistant en embouteillages, le freinage d’urgence automatique à basse vitesse, l’assistance au stationnement, etc. Mais ces systèmes sont en perpétuelle évolution et de nouvelles fonctionnalités apparaissent continuellement pour renforcer encore la sécurité et/ou le confort.

Nous avons pu vivre l’expérience dans un Range Rover Velar équipé du système Lane Keeping Support (LKS) avec vidéo stéréo. Ce système détecte les véhicules à 120 mètres et les piétons à 50 mètres, tout en maintenant le véhicule dans sa voie de circulation. Nous avons également conduit une Maserati Ghibli dotée du Highway Assist Base Level 2, combinant ACC (Adaptive Cruise Control), Stop & Go et Lane Centering. En principe, ces technologies permettent une conduite quasi autonome sur autoroute, le véhicule étant toutefois équipé de capteurs de pression au volant qui invitent le conducteur à reprendre le contrôle après quelques secondes.

En matière de conduite autonome, Tesla reste aujourd’hui le constructeur faisant la plus forte impression avec sa technologie Highly Automated Driving Level 3. La Model S électrique peut circuler de manière autonome sur autoroute, faisant appel à un arsenal de technologies embarquées : LIDAR, GPS de haute précision, 2 LLRR (Long Range Radar Sensor) et 4 MRR (Medium Range Radar Sensor). La Model S peut également effectuer des manœuvres de dépassement de manière autonome.

Mercedes-Benz et Bosch ont également développé ensemble un service de « voiturier automatisé » qui permet au véhicule d’aller se garer sans conducteur.
Grâce à leur smartphone, les conducteurs peuvent indiquer à leur voiture d’aller se parquer de manière autonome sur des zones de stationnement bien déterminées, sans devoir contrôler les mouvements du véhicule. Ce système nécessite une technologie embarquée dans le véhicule mais également une infrastructure au niveau du parking afin de guider le véhicule. Si le stationnement autonome sans conducteur à bord semble être un simple luxe, il peut permettre de gagner beaucoup de temps et d’espace à grande échelle. Si plus aucun passager ne doit descendre du véhicule, les voitures peuvent être parquées plus près les unes des autres et la superficie nécessaire sera moins importante.

future of urban mobility automated taxis
Le transport à la demande constituera un sérieux concurrent aux transports en commun. Et là, la voiture autonome jouera un rôle crucial.

Autonome, est-ce vraiment autonome ?

Dans le débat sur la conduite autonome, toutes sortes de termes et de grades sont sans cesse évoqués.* Les constructeurs aiment faire connaître le niveau atteint par leurs voitures en matière de conduite autonome. Mais que signifient ces niveaux ? Nous vous le rappelons ci-dessous.

  • Niveau 0 : les systèmes peuvent intervenir, mais le conducteur ne peut pas s'y fier. Il s'agit, par exemple, de l'arrêt d'urgence automatique.
  • Niveau 1 : le conducteur et les technologies autonomes dirigent la voiture ensemble. Le régulateur de vitesse adaptatif est un exemple de ce niveau : le conducteur conduit et la voiture détermine la vitesse.
  • Niveau 2 : la voiture prend entièrement le contrôle, mais le conducteur doit pouvoir intervenir à tout moment. À ce niveau, la voiture vous « oblige » souvent à garder les mains sur le volant.
  • Niveau 3 : la voiture peut se déplacer de manière autonome dans des situations spécifiques, par exemple sur l'autoroute, ce qui permet au conducteur de faire autre chose. Lorsque la voiture émet un signal, le conducteur doit reprendre le volant.
  • Niveau 4 : dans certaines circonstances, par exemple dans un embouteillage ou dans certaines villes, la voiture peut se déplacer de manière entièrement autonome. Si le conducteur ne reprend pas le volant en dehors de ces circonstances, la voiture peut se garer seule en toute sécurité.
  • Niveau 5 : la voiture se déplace de manière entièrement autonome. À ce niveau, un volant n'est même plus nécessaire.

*La conduite autonome jusqu'au niveau 2 est régie par la loi dans notre pays.

Faudra-t-il encore attendre une décennie ?

L’arrivée sur le marché de voitures entièrement autonomes fait aujourd’hui encore l’objet de nombreuses spéculations. Selon Joao Carreiro, Directeur Marketing de la division Chassis Systems Control de Bosch, cela pourrait prendre encore au moins dix ans.

L’un des plus grands défis technologiques à relever est celui du traitement des données. Une voiture autonome devra être en mesure de traiter tellement de données qu’il faudra faire appel pour cela à des CPU (Central Processing Unit) capables d’offrir des vitesses de calcul de plusieurs Teraflops. Afin de vous donner une idée, un CPU possédant une vitesse de calcul de 1 Teraflop est capable d’effectuer 100 milliards d’opérations par seconde. Selon Joao Carreiro, la voiture autonome de niveau 5 sera certainement connectée, mais elle devra être suffisamment indépendante afin de pouvoir interpréter elle-même toutes les conditions de circulation et réagir de façon adéquate à la situation. Selon Bosch, une solution cloud qui permettrait à la voiture de fonctionner simplement grâce à la connectivité n’est pas réaliste car les réseaux peuvent tomber en panne et l’on se retrouverait alors avec une voiture autonome roulant « à l’aveugle » car elle ne dispose pas des données nécessaires. De nombreux défis restent encore à relever : la nécessité de pouvoir compter sur davantage de capteurs, la fiabilité et la sécurité, la détection à 360 degrés dans toutes les circonstances, l’intelligence artificielle, la localisation et bien évidemment la législation, qui devra définir les normes. S’il fallait homologuer les voitures autonomes en suivant les procédures actuelles, Joao Carreiro estime qu’il faudrait 5 000 ans pour y parvenir. Dans ce domaine également, il va falloir faire preuve d’imagination…

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