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Synthèse de la technologie et du développement

Les développements techniques de ces dernières années rendent peu à peu la conduite entièrement automatisée possible. La conduite sur autoroute et en ville devient ainsi possible avec des degrés d'automatisation toujours plus poussés et dans des situations toujours plus complexes. Pour que les systèmes soient acceptés des automobilistes, ils doivent être convaincants d'un point de vue fonctionnel et faciles à utiliser. Le comportement des fonctions doit pouvoir être appréhendé de manière aussi intuitive que leurs limites.

La tendance à la conduite automatisée constitue un nouvel enjeu technique pour les capteurs d'environnement, les actionneurs et l'architecture électronique/électronique du véhicule. Les protocoles de communication pour les échanges de données entre les véhicules doivent par ailleurs être standardisés.

Les développements techniques de ces dernières années rendent peu à peu la conduite entièrement automatisée possible. La conduite sur autoroute et en ville devient ainsi possible avec des degrés d'automatisation toujours plus poussés et dans des situations toujours plus complexes. Pour que les systèmes soient acceptés des automobilistes, ils doivent être convaincants d'un point de vue fonctionnel et faciles à utiliser. Le comportement des fonctions doit pouvoir être appréhendé de manière aussi intuitive que leurs limites.

La tendance à la conduite automatisée constitue un nouvel enjeu technique pour les capteurs d'environnement, les actionneurs et l'architecture électronique/électronique du véhicule. Les protocoles de communication pour les échanges de données entre les véhicules doivent par ailleurs être standardisés.

Que se passe-t-il tout autour du véhicule ? La détection fiable et précise de son environnement constitue une technologie essentielle pour la conduite automatisée. Le véhicule devant se déplacer de manière autonome dans le trafic réel, il doit pouvoir identifier tous les usagers de la route pertinents dans son environnement complet (360 degrés) et les affecter de manière fiable aux bonnes voies de circulation. Chaque zone du véhicule est pour ce faire surveillée par plusieurs capteurs appliquant des principes de mesure différents. L'utilisation de capteurs redondants accroît la fiabilité et la robustesse des informations. Les capteurs d'environnement doivent fournir une véritable représentation 3D de l'environnement du véhicule, qui doit être absolument fiable et disponible en permanence. Une grande partie des capteurs nécessaires sont déjà présents de série.

L'association classique radar, vidéo et ultrasons ne permet cependant pas de couvrir tous les cas d'application. C'est pourquoi Bosch travaille à de nouvelles technologies de capteurs qui répondent aux exigences strictes en matière de détection de l'environnement. Les données des différents capteurs sont compilées et traitées pour constituer un modèle d'environnement complet dans lequel tous les objets statiques et dynamiques sont représentés. Ce calcul fait appel à de tout nouveaux algorithmes et technologies matérielles et logicielles. Les objets identifiés sont ensuite affectés avec précision aux voies de circulation. Le véhicule doit pour ce faire se localiser lui-même sur des cartes numériques. II peut ainsi interpréter la situation, identifier les zones qu'il peut emprunter et définir sa stratégie de conduite.

Capteurs pour le conducteur :
Que se passe-t-il si le conducteur ne prend pas le contrôle ?

Des fonctions hautement et entièrement automatisées doivent non seulement garder un œil sur l'environnement du véhicule, mais aussi sur le conducteur. Avec ces fonctions, le conducteur n'est en effet plus tenu de surveiller le système. Il peut transférer l'intégralité du contrôle au système, du moins pour un certain temps ou un cas précis. Le conducteur est ensuite invité à reprendre en charge la conduite, et le véhicule doit pouvoir identifier s'il est en mesure de le faire.
Le transfert du contrôle du véhicule du système au conducteur constitue actuellement un enjeu de taille pour les développeurs. Combien de temps peut et doit prendre ce transfert ? Que se passe-t-il si le conducteur ne reprend pas le contrôle ? Scénario possible : Si le conducteur n'intervient pas à l'approche d'une sortie d'autoroute définie par exemple, le véhicule automatisé s'arrête de manière autonome sur la bande d'arrêt d'urgence et émet un appel d'urgence.

Détermination de la position : l'importance du comment, mais surtout du où

Pour la conduite automatisée, il est essentiel que la détermination de la position soit disponible en permanence, fiable et précise au centimètre près. A lui seul, un capteur ne peut pas respecter ces exigences. C'est pourquoi différentes données sont combinées, à partir de la navigation satellite, de repères (marquages au sol et aménagements latéraux) et d'une carte numérique d'une grande précision. Cette carte dynamique contient toutes les voies de circulation et les aménagements latéraux, mais aussi des informations sur les virages. La carte est actualisée en permanence grâce à une connexion mobile, avec indication des limitations de vitesse actuelles, des modifications du réseau routier et même des chantiers de courte durée.

Les véhicules automatisés doivent calculer une prévisualisation de l'environnement du véhicule qui va bien au-delà de la technologie des capteurs à courte portée tels que capteurs radar ou vidéo. Cette prévisualisation est appelée "horizon électronique". Pour ce calcul, la position exacte est déterminée en temps réel via le système mondial de navigation par satellite (Global Navigation Satellite System ou GNSS). Sur la base des informations ainsi collectées et de la comparaison avec les paramètres actuels du véhicule, le système peut planifier une stratégie de conduite, par exemple une manœuvre de changement de voie.

Au centimètre près et en temps réel

La conduite automatisée nécessite impérativement une détermination dynamique de la position, en temps réel et avec une très grande précision. Cette détermination de la position est déterminante pour guider le véhicule au centimètre près dans sa voie de circulation, et donc pour éviter toute incidence négative sur d'autres usagers de la route.

Faire glisser vers la droite : Précision de la détermination de la position GPS

Faire glisser vers la gauche: Précision de la détermination de la position pour la conduite automatisée à l'aide du GPS, des données issues du cloud, des capteurs inertiels et des cartes numériques

Stratégie de conduite : votre voiture anticipe pendant que vous vous détendez

Véhicule d'essai Bosch utilisé pour tester la conduite automatisée

La stratégie de conduite décide de la façon dont le véhicule automatisé doit se comporter dans le trafic et détermine les valeurs requises pour sa régulation. Le véhicule doit être en mesure de prendre en charge des tâches qui relèvent déjà du défi pour l'homme. Il doit décider lui-même où il se dirige, quand il accélère, freine et braque, et tout cela sur la base d'informations qui changent très vite. Le système doit donc calculer l'itinéraire en tenant compte de l'ensemble de son environnement et piloter la voiture de manière rapide, sûre et précise.
Mais si le véhicule prend en charge les tâches réalisées par l'homme, se pose alors la question de la sécurité. Même si le risque de défaillance mécanique est réduit au minimum, il ne peut pas être complètement exclu. En cas de défaillance d'un système, il faut donc que le véhicule puisse passer dans un état sécurisé sans intervention du conducteur.

Redondance : parce que deux vaut mieux qu'un

Redondance du système pour la conduite automatisée

Le transfert progressif d'un nombre croissant de tâches de conduite à la voiture constitue un défi particulier pour les systèmes essentiels à la sécurité tels que le frein et la direction. Afin de garantir une disponibilité maximale même en cas de défaillance d'un composant, l'architecture du véhicule va évoluer. Il faut une architecture système avec des redondances, qui garde le contrôle du véhicule même en cas de défaut ou qui transfère le contrôle au conducteur dans certaines conditions bien définies.

C'est normalement une direction électrique qui pilote le véhicule. A l'avenir, elle sera également conçue de manière redondante. Pour sécuriser le frein, Bosch dispose déjà d'une solution : le servofrein électromécanique iBooster et le système de régulation de freinage ESP ® freinent le véhicule indépendamment l'un de l'autre, sans que le conducteur ait à intervenir.

Systèmes d'assistance au conducteur : la base de la conduite automatisée

Les systèmes modernes d'assistance au conducteur aident ce dernier à voyager de manière plus sûre et détendue. Ils maintiennent le véhicule dans sa voie de circulation, régulent la vitesse et la distance, éclairent la chaussée de manière optimale, signalent les embouteillages, et une fois arrivé à destination, ils aident le véhicule à se garer sur les emplacements les plus exigus. Ils peuvent déclencher un freinage d'urgence automatique en cas de besoin, afin d'éviter une collision ou du moins d'atténuer sa gravité.

Les systèmes d'assistance au conducteur constituent la base de la conduite automatisée de demain. Ils sont présents de série depuis de nombreuses années déjà et de plus en plus prisés des automobilistes. Vous aussi, vous disposez très certainement de l'un de ces assistants à bord de votre voiture.

Les prochaines étapes sur la voie de la conduite automatisée

Le défi majeur lors du développement de fonctions automatisées demeure la circulation urbaine, où il faut prendre en compte des usagers de la route très différents et provenant de toutes les directions. Nous avons besoin par ailleurs de concepts de sécurisation fonctionnelle des systèmes qui leur permettent de se montrer fiables et prudents, avec une réaction appropriée à la situation.
De plus, une masse critique de véhicules capables de communiquer entre eux (environ 10 %) est requise pour permettre un fonctionnement normal.

Outre les enjeux techniques, il faut aussi adapter ou mettre en place le cadre juridique qui ouvrira la voie à la conduite automatisée. Bosch franchit actuellement l'étape suivante en mettant en œuvre des solutions pour le stationnement automatisé et connecté (service de voiturier automatique).