Surmonter les obstacles d'intégration, sécurité et sûreté dans les systèmes autonomes

Les changements dans notre façon de voyager et de livrer des marchandises sont déjà en cours. Les véhicules aériens sans pilote (UAV) et drones sont devenus monnaie courante ; rien qu'en 2017, des millions de drones ont été expédiés, et les États-Unis comptent désormais plus de 770 000 aéronefs enregistrés. L'enregistrement est obligatoire pour tout drone pesant plus de 0,55 lb. Au-delà de l'usage militaire, les UAV redéfinissent la logistique, la surveillance et même les applications grand public.

Les voitures autonomes sont à l'horizon, mais l'avenir va plus loin. Vahana, une entreprise aérospatiale, a réalisé le premier vol d'un appareil à décollage et atterrissage vertical pour une personne, prouvant que les voitures volantes ne sont plus de la science-fiction. Imaginez une société où les permis de conduire sont obsolètes et le transport est accessible via des services d'abonnement plutôt que la propriété personnelle.

La nouvelle technologie apporte de nouveaux défis. Rendre les systèmes autonomes sûrs et sécurisés nécessite de répondre à une gamme d'exigences qui diffèrent entre UAV, voitures autonomes et petits drones de loisir. Les UAV militaires en zones de guerre désertiques font face à des contraintes que les aéronefs civils n'ont pas.

Pourquoi les capteurs et les données sont importants

• Chaque capteur supplémentaire – LiDAR, caméras, caméras de détection de voie – génère d'énormes quantités de données. Par exemple, une seule unité LiDAR peut produire des gigaoctets d'informations brutes par seconde. Ces données doivent atteindre le bon nœud de traitement instantanément pour permettre des décisions opportunes.
• Les futures opérations dépendront de liens externes ou système-à-système. La communication Véhicule-à-Véhicule (V2V) est essentielle pour la sécurité et l'optimisation du trafic.
• Les ordinateurs de bord haute performance permettent aux véhicules d'analyser les entrées des capteurs localement. Une voiture autonome doit décider d'un obstacle en temps réel sans attendre la latence du cloud, c'est pourquoi l'intelligence artificielle devient un composant central des systèmes autonomes.

La connectivité est la colonne vertébrale

Chaque plateforme autonome repose sur une communication robuste entre ses composants. La clé est de livrer les bonnes données au bon endroit au bon moment. RTI Connext® est un cadre de connectivité temps réel construit sur le Data Distribution Service (DDS), une norme OMG qui offre un échange de données évolutif, fiable et haute performance via un modèle publication-souscription.

DDS abstrait l'adressage, le marshalling et le dé-marshalling afin que les éditeurs et abonnés puissent opérer sur des plateformes hétérogènes. Il prend également en charge des extensions avancées au-delà du modèle de base. En traitant les données comme l'interface entre composants, DDS découple les applications d'une manière qui s'aligne parfaitement avec les architectures de systèmes autonomes.

Dans une architecture autonome typique, tous les composants se connectent à un bus de données virtuel. De nouveaux éléments peuvent être ajoutés dynamiquement, et le bus peut être partitionné en couches locales et cloud.

Les bus de données hiérarchiques sont courants. Le diagramme suivant illustre un bus multi-niveaux géré par RTI Connext.

Sûreté par la certification

Le logiciel pilote la plupart du comportement d'un système autonome, pourtant un code sans faille est irréaliste. Des tests rigoureux sont requis. Dans l'aviation, la Federal Aviation Administration utilise DO-178 pour certifier la fiabilité logicielle. Répondre à DO-178 peut coûter environ 100 $ par ligne de code et exige une documentation extensive.

L'utilisation de composants pré-certifiés – comme le bus de données DDS certifiable pour la sûreté de RTI – réduit à la fois le coût et le temps de mise sur le marché. RTI a été le premier fournisseur à publier un bus de données critique pour la sûreté construit sur DDS, fournissant la base pour des solutions autonomes conformes.

Sécurité dans un monde ouvert

Les véhicules traditionnels avaient une connectivité externe limitée, les rendant difficiles à pirater. Les systèmes autonomes, cependant, reposent sur un échange de données continu, ouvrant de nouveaux vecteurs d'attaque. Un lien compromis pourrait permettre à un acteur malveillant de falsifier les commandes de freinage ou de direction.

Le TLS standard protège le canal, mais si un attaquant accède à ce canal, il obtient toutes les données transmises. Une approche plus granulaire est nécessaire. La norme DDS Security offre un contrôle d'accès distribué : chaque participant se voit accorder uniquement les permissions dont il a besoin, éliminant un point unique de défaillance. Les données sur le bus peuvent être authentifiées cryptographiquement, et tout message qui échoue aux vérifications de politique est rejeté.

RTI Connext DDS Secure implémente la spécification OMG DDS Security avec des plugins intégrés pour l'authentification, le contrôle d'accès, la cryptographie et la journalisation. La sécurité est configurée en dehors du code d'application, éliminant le besoin de réécrire la logique pour la protection.

Construire les systèmes autonomes de demain aujourd'hui

Le paysage de la mobilité évolue rapidement. Avec les outils et standards fournis par RTI Connext, les développeurs peuvent construire en toute confiance les systèmes autonomes du futur – sécurisés, sûrs et pleinement intégrés.

Ce billet de blog reflète ma présentation récente, « Meeting Integration, Safety and Security Challenges in Autonomous Systems Software », à AUVSI Xponential.

En savoir plus :

• Production de véhicules autonomes
• Qu'est-ce que DDS ?
• Connext DDS Pro
• Connext DDS Micro
• Connext DDS Cert