Les experts débattent de l'intégration optimale des capteurs pour l'ADAS et les véhicules autonomes de nouvelle génération

L'implémentation de la technologie de détection pour la conduite assistée et les véhicules entièrement autonomes est un défi complexe et en constante évolution. Au lieu d'une approche unique « optimale », les experts ont identifié six considérations fondamentales qui façonneront la manière dont les constructeurs intégreront les capteurs dans les voitures de demain.

Les panélistes – Patrick Denny, expert senior pour les systèmes de vision et l'ADAS chez Valeo ; Paul‑Henri Matha, responsable technique chez Volvo Car Corp. ; Robert Stead, directeur général de Sense Media Group ; et Carsten Astheimer, directeur du cabinet de design Astheimer Ltd. – ont discuté du bon mélange de capteurs et de la façon dont la conception ne doit jamais compromettre la sécurité, et vice versa, lors de la session de clôture de la conférence virtuelle AutoSens Bruxelles 2020. EE Times Europe a également sollicité les avis de Pierrick Boulay, analyste technologie et marché chez Yole Développement, sur l'adoption et l'utilisation des différents types de capteurs dans les systèmes automobiles.

Trouver le bon nombre

Les voitures modernes s'équipent déjà d'un impressionnant éventail de capteurs – unités ultrasoniques, radars, multiples caméras (pour la perception, l'imagerie et la vision) et LiDAR. Yole estime qu'un véhicule typique embarque aujourd'hui entre 10 et 20 capteurs, les modèles haut de gamme en intégrant davantage que les versions milieu de gamme ou économiques.

À mesure que les véhicules gravissent les échelons de l'automatisation, le nombre de capteurs devrait atteindre environ 35 à 40 unités. Boulay explique que chaque niveau d'automatisation exigera des capacités distinctes à courte, moyenne et longue portée, rendant un seul type de capteur insuffisant pour tous les scénarios.

Cependant, l'ajout de capteurs amplifie le volume de données, mettant au défi la pile de calcul du véhicule. Boulay note que si les puces ADAS héritées offrent entre 0,25 et 2,5 TOPS (des dizaines de fois la performance d'un ordinateur portable haut de gamme), les plateformes robotiques fonctionnent déjà au-delà de 250 TOPS. Il envisage une transition des architectures distribuées vers des contrôleurs de domaine centralisés capables de fusionner efficacement les données brutes des capteurs.

Les contraintes de coût et d'intégration finiront par plafonner le nombre de capteurs. Boulay observe que certains constructeurs, comme Tesla, atteignent des niveaux d'automatisation élevés avec moins de capteurs en exploitant une IA et une puissance de calcul avancées. « Le logiciel et la capacité de traitement deviendront le facteur différenciant », affirme-t-il.

Optimiser le mélange

Les fluctuations météorologiques et d'éclairage exigent un portefeuille de capteurs diversifié. Denny souligne que la redondance est essentielle : « Lorsque vous êtes dans l'obscurité totale ou sous de fortes précipitations, vous avez besoin de plusieurs modalités fonctionnant de concert. »

Les caméras excellent en plein jour, tandis que le radar, le LiDAR et les capteurs ultrasoniques maintiennent leurs performances en conditions de faible luminosité, de brouillard, de pluie ou de neige. Boulay note que les caméras deviennent « aveugles » dans des conditions défavorables, alors que les autres capteurs peuvent encore fournir une perception fiable.

Assurer le bon positionnement

Tout comme les sens humains, les capteurs doivent être positionnés stratégiquement pour maintenir une conscience environnementale continue. Les contraintes techniques – condensation dans les phares, givre sur les pare-brise, ou peinture recouvrant les transducteurs ultrasoniques – peuvent dégrader les performances. Denny met en garde que les unités ultrasoniques sont sensibles aux revêtements de surface.

Matha de Volvo met en avant la consommation d'énergie comme facteur critique. « Chaque capteur consomme entre 1 et 10 W, donc une suite ADAS complète peut atteindre 100-200 W, contribuant jusqu'à 4 g de CO₂. » Il suggère une activation intermittente et un refroidissement avancé pour atténuer les limites thermiques, notamment dans les zones à haute température comme derrière le pare-brise.

La simulation et les tests réels sont essentiels pour identifier les emplacements optimaux. Boulay souligne que les LiDAR de niveau autoroute sont généralement montés au centre, alignés avec le radar longue portée et les caméras principales, tandis que les capteurs pour la conduite urbaine ou le stationnement peuvent être placés sur les côtés ou les coins.

Intégrer esthétiquement

Le XC90 de Volvo abrite actuellement 20 types de capteurs, dont beaucoup sont dissimulés – caméras avant dans la calandre, caméras latérales dans les rétroviseurs, et caméra arrière au-dessus de la plaque d'immatriculation. Matha insiste sur le fait qu'une intégration transparente peut améliorer à la fois la forme et la fonction.

Astheimer argue que les voitures les plus avancées devraient refléter visuellement leur intelligence. À mesure que l'autonomie progresse, des capteurs comme les LiDAR 360° nécessiteront un placement proéminent et dégagé. Il cite le véhicule de livraison électrique Deliver‑E, où les caméras flanquent les côtés et un LiDAR couronne l'arrière, en accord avec l'identité du véhicule.

Boulay discute du module Smart Corner de Magneti Marelli, qui peut loger LiDAR, radar, caméras, ultrasoniques et éclairage LED. Si l'intégration en fabrication est simplifiée, les coûts de réparation après collision pourraient être élevés, soulignant la nécessité d'une approche équilibrée.

Réduire la surcharge cognitive

L'interface homme-machine doit traduire les données des capteurs en informations claires et exploitables. Astheimer, travaillant sur le camion électrique Zero de Volta Trucks, note que les poids lourds – bien que ne représentant que 4 % du trafic – causent plus de 50 % des décès d'usagers vulnérables. La surcharge cognitive, aux côtés de la visibilité limitée, est un contributeur majeur.

Il souligne que les ECU et systèmes CAN doivent filtrer les signaux et les présenter via des indices tactiles, audio ou visuels pour maintenir la vigilance du conducteur.

Rendre la sécurité attrayante

Stead a posé la question : « Rendre la sécurité cool est-il la clé pour vendre les voitures connectées ? » Matha répond que la sécurité est le cœur de métier, et la meilleure façon de la communiquer est par un design élégant qui met en valeur l'intelligence pilotée par les capteurs.

Astheimer avertit que à mesure que les véhicules assument plus de tâches, les conducteurs peuvent devenir complaisants. La suite de capteurs doit maintenir le conducteur informé et engagé, prévenant un effet « cocon » qui réduit la conscience de la route.

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>> Cet article a été publié à l'origine sur notre site frère, EE Times.