L'interférence radar menace la sécurité automobile : l'industrie appelle à la collaboration

L'ubiquité croissante du radar automobile a transformé une préoccupation autrefois mineure en un problème critique de sécurité : quand plusieurs véhicules transmettent simultanément, leurs signaux peuvent interférer les uns avec les autres.

Le radar est devenu une pierre angulaire des systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS), complétant les caméras CMOS avec une visibilité par tous temps et permettant des fonctionnalités comme le freinage d'urgence automatique (AEB). Cependant, si les radars « croisent leurs flux », comme l'a fameusement averti Huanyu Gu de NXP, leur performance peut être compromise.

« Il y a quelque chose de très important que j'ai oublié de vous dire. Ne croisez pas les flux. Ce serait mauvais. »

Bien que les fabricants n'aient pas encore publiquement mis en évidence ce risque, la densité pure des véhicules équipés de radar sur les routes modernes signifie que l'interférence est inévitable.

Le radar est utilisé à travers un spectre de fonctions de sécurité — du régulateur de vitesse adaptatif et détection d'angle mort à l'alerte de collision frontale et assistance de stationnement intelligent. Atteindre une vue à 360 degrés nécessite à la fois des unités courte et longue portée, et les systèmes AEB combinent souvent radar, lidar et caméras pour détection par tous temps.

Le déploiement rapide mondial de l'AEB a transformé les fournisseurs de radar en épée à double tranchant. D'un côté, la demande explose ; de l'autre, le risque d'interférence inter-véhicules plane largement.

Les jalons réglementaires illustrent l'échelle d'adoption : le NCAP chinois a mandaté l'AEB usine pour tous les camions en 2020 ; le Japon exige maintenant l'AEB avant et arrière sur toutes les nouvelles voitures ; 20 constructeurs US ont promis un taux d'équipement AEB de 100 % en 2022 ; et 90 % des véhicules vendus en Europe portent déjà la technologie d'évitement de collision voiture-à-voiture.

NXP Semiconductors prévoit que la pénétration du radar automobile atteindra 55 % d'ici 2030. Dans une interview récente avec EE Times, Huanyu Gu, senior product marketing manager ADAS chez NXP, a averti que « quand plusieurs radars transmettent en même temps et dans la même bande de fréquence ou chevauchante, et s'ils partagent un chemin visible commun, l'interférence devient inévitable. »

Martin Duncan, GM de l'ADAS et ASIC chez ST Microelectronics, a fait écho à cette préoccupation : « Avec 25 % des nouveaux véhicules déjà équipés de radar, le problème est réel. La capture de conditions routières en temps réel signifie que plusieurs véhicules transmettront simultanément, et comme ils utilisent tous la même bande 76-81 GHz, l'interférence ne fera qu'empirer à mesure que la pénétration du marché augmente. »

Exemple de déploiement de multiples capteurs radar utilisés pour sécurité active et systèmes d'aide à la conduite (Kissinger, 2012)

Le principe est simple : chaque radar repose sur les signaux réfléchis pour estimer distance et vitesse. Quand plusieurs radars opèrent en proximité, leurs échos se superposent, causant interférence constructive et destructrice qui dégrade la précision de détection. L'étude « Radar Congestion Study » de la NHTSA (sept 2018) a expliqué que dans les environnements congestionnés, la puissance d'interférence peut dépasser la puissance d'écho de plusieurs ordres de grandeur.

Une telle dégradation pourrait mettre en péril la sécurité. « Les scénarios pire cas pourraient mener à des fatalités causées par l'interférence radar », a dit Phil Magney, fondateur et président de VSI Labs. « Même aujourd'hui, les piles radar utilisent un filtrage agressif pour éliminer les faux positifs, mais c'est un compromis de bande passante, pas un remède. »

L'industrie a été avertie depuis une décennie

Avec chaque voiture supplémentaire équipée de radar sur la route, l'environnement capteur collectif devient de plus en plus complexe, forçant les fournisseurs à agir. Pourtant la réponse de l'industrie a été fragmentée.

Le scénario de trafic simple commun dans lequel l'interférence est calculée au radar victime (vert) et est générée par les autres véhicules (rouge)3. (Source : NXP)

En 2012, le projet européen MOSARIM a examiné l'interférence radar mutuelle et proposé des techniques d'atténuation. L'étude récente de la NHTSA a posé deux questions clés : (1) Combien de puissance un radar reçoit-il des autres émetteurs ? (2) Comment cela affecte-t-il la performance d'alerte de collision ? La réponse : les niveaux d'interférence dans le trafic dense peuvent submerger les échos légitimes jusqu'à quatre ordres de grandeur.

Collaboration ou régulation ?

Donné le long délai, on s'attendrait à ce que les OEMs et fournisseurs Tier-1 adoptent des stratégies proactives, comme l'adaptation dynamique de forme d'onde. La communauté radar a les outils — protocoles d'accès au canal du télécom (TDMA, FDMA, CDMA) pourraient être repurposés pour radars automobiles. Un schéma « écouter avant de parler » pourrait prévenir les transmissions simultanées.

Cependant, le secteur automobile manque de supervision réglementaire pour les paramètres de forme d'onde, et le marché a historiquement évité la standardisation. Gu de NXP a noté que « les paramètres de forme d'onde radar ne sont pas régulés, et il n'y a pas d'accord industriel sur comment partager le spectre équitablement. »

À la place, la plupart des fabricants ont recours à des bidouillages de traitement de signal : aléatoiriser le timing ou la fréquence de transmission pour réduire la prévisibilité. Gu a mis en garde que « cette approche à l'aveugle peut marcher quand peu de véhicules sont présents, mais à mesure que la pénétration grandit, des solutions collaboratives deviennent essentielles. »

Dans un livre blanc, NXP a conclu que « finalement, un accord à l'échelle du marché sera requis pour allouer les ressources de détection équitablement tout en préservant la différenciation. »

Dynamiques de laisser-faire

Les entreprises de capteurs radar priorisent souvent des algorithmes DSP propriétaires qui améliorent la résolution et atténuent l'interférence plutôt que des standards industriels. « L'industrie a tendance à jeter plus de traitement de signal sur le problème plutôt qu'à établir des protocoles coopératifs », a dit Egil Juliussen, analyste vétéran.

Lors d'une interview récente, Gu de NXP a décrit trois approches d'atténuation : (1) protéger le front-end de la saturation ; (2) identifier et annuler numériquement l'interférence ; (3) adapter dynamiquement les paramètres de forme d'onde. La troisième est la moins probable dans la bande 77 GHz actuelle mais pourrait devenir viable si une bande plus haute (ex: 140 GHz) devient disponible.

La protection du front-end peut impliquer des réglages de gain dual ou l'annulation spatiale avec antennes multiples pour aveugler le radar vers les directions d'interférence. Les techniques numériques reposent sur une détection d'interférence précise ; cependant, les formes d'onde FMCW diverses entre fabricants rendent la détection universelle difficile.

Le FMCW reste le standard de facto pour le radar automobile en raison de son efficacité de bande passante et capacité d'estimation de vélocité. Pourtant les fabricants varient les paramètres clés — fréquence porteuse, bande passante, durée de chirp, temps d'échantillonnage, durée de cycle de détection — donc le même signal « d'interférence » peut apparaître différemment sur chaque radar.

Ainsi, la première étape est la détection : identifier la forme d'onde étrangère, puis la supprimer sans corrompre l'écho cible. Bien que des algorithmes de manuel existent, ils sont limités aux interférences à faible corrélation et gèrent typiquement seulement un ou deux interférents.

Duncan de ST Micro a dit : « Si nous savons à quoi le chirp devrait ressembler, nous pouvons filtrer les signaux spurieux. Introduire des signatures de chirp aide aussi. » Il a ajouté : « Plus de standardisation sur les signaux transmis faciliterait grandement la conception de contre-mesures. »

Ressentons-nous déjà l'interférence radar ?

Les scénarios de simulation de la NHTSA illustrent les niveaux d'interférence attendus :

• Sur une autoroute deux voies, des fréquences porteuses aléatoires peuvent causer une puissance d'interférence jusqu'à 40 dB au-dessus de la puissance d'écho d'une cible de référence typique.
• Les radars d'angle mort orientés vers l'arrière peuvent subir une interférence des radars AEB avant jusqu'à 50 dB supérieure à leurs propres échos cibles.

Malgré ces prédictions, les preuves réelles restent rares. « Nous n'avons jamais observé d'interférence radar-à-radar sur routes publiques », a dit Magney de VSI Labs. « Nous suspectons que l'exposition existe à cause du mélange de radars courte et longue portée, mais elle ne s'est pas manifestée dans les tests terrain. »

L'annonce récente de Tesla d'éliminer le radar de ses véhicules contourne le problème pour cette marque, mais d'autres OEMs, Tier-1s et fournisseurs continuent de compter sur le radar pour sa résilience météo et rentabilité.

« Le radar reste l'un des capteurs ADAS les plus rentables, et sa pénétration va croître dramatiquement dans les années à venir », a insisté Magney.

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

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