Qu'est-ce que l'ADAS ?
Définition
Presque tous les accidents de la route sont dus à une erreur humaine, qui peut être évitée grâce aux systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS). Le rôle des ADAS est d'éviter les décès et les blessures en réduisant le nombre d'accidents de voiture et les conséquences graves de ceux qui ne peuvent être évités.
Les applications ADAS essentielles pour la sécurité sont les suivantes :
- la détection/évitement des piétons
- Avertissement/correction de déviation de trajectoire
- Reconnaissance des panneaux de signalisation
- le freinage d'urgence automatique
- Détection de l'angle mort
Ces systèmes de sauvetage sont essentiels pour assurer le succès des applications ADAS. Ils intègrent les dernières normes d'interface et exécutent de multiples algorithmes basés sur la vision pour prendre en charge les sous-systèmes multimédia en temps réel, le co-traitement de la vision et la fusion de capteurs.
La "SmartPhonetisation" des applications ADAS est la première étape de la réalisation des véhicules autonomes.
Comment fonctionne l'ADAS ?
Les automobiles sont la base de la prochaine génération de dispositifs mobiles connectés, avec des avancées rapides dans le domaine des véhicules autonomes. Les solutions d'applications autonomes sont réparties dans différentes puces, appelées SoC (systems on a chip). Ces puces relient les capteurs aux actionneurs par le biais d'interfaces et d'UCE (unités de contrôle électronique) performantes.
Les voitures autonomes utilisent une variété de ces applications et technologies pour obtenir une vision à 360 degrés, tant de près (dans le voisinage immédiat du véhicule) que de loin. Cela signifie que les conceptions matérielles utilisent des nœuds de processus plus avancés pour atteindre des objectifs de performance toujours plus élevés tout en réduisant simultanément les exigences en matière de puissance et d'encombrement.
Applications ADAS
Les améliorations significatives apportées par le passé à la sécurité automobile (par exemple, le verre résistant aux chocs, les ceintures de sécurité à trois points d'ancrage, les airbags) étaient des mesures de sécurité passive conçues pour minimiser les blessures lors d'un accident. Aujourd'hui, les systèmes ADAS améliorent activement la sécurité à l'aide de la vision embarquée en réduisant l'occurrence des accidents et les blessures des occupants.
La mise en œuvre de caméras dans le véhicule implique une nouvelle fonction d'IA qui utilise la fusion de capteurs pour identifier et traiter les objets. La fusion de capteurs, similaire au traitement de l'information par le cerveau humain, combine de grandes quantités de données à l'aide d'un logiciel de reconnaissance d'images, de capteurs à ultrasons, d'un lidar et d'un radar. Cette technologie peut réagir physiquement plus rapidement qu'un conducteur humain ne le pourrait jamais. Elle peut analyser des flux vidéo en temps réel, reconnaître ce que la vidéo montre et déterminer comment y réagir.
Voici quelques-unes des applications ADAS les plus courantes :
1. Régulateur de vitesse adaptatif
Le régulateur de vitesse adaptatif (ACC) est particulièrement utile sur l'autoroute, où les conducteurs peuvent avoir du mal à surveiller leur vitesse et les autres voitures sur une longue période. Le régulateur de vitesse avancé peut automatiquement accélérer, ralentir, et parfois arrêter le véhicule, en fonction des actions d'autres objets dans la zone immédiate.
2. Projecteur sans éblouissement et lampe à pixels
Les feux de route et les pixels anti-éblouissement utilisent des capteurs pour s'adapter à l'obscurité et à l'environnement du véhicule sans perturber la circulation en sens inverse. Cette nouvelle application de phares détecte les feux des autres véhicules et redirige les feux du véhicule pour éviter que les autres usagers de la route ne soient temporairement aveuglés.
3. Contrôle adaptatif de l'éclairage
Le contrôle adaptatif de l'éclairage adapte les phares du véhicule aux conditions d'éclairage extérieures. Il modifie la puissance, la direction et la rotation des phares en fonction de l'environnement du véhicule et de l'obscurité.
4. Stationnement automatique
Le stationnement automatique permet d'informer les conducteurs des angles morts afin qu'ils sachent quand tourner le volant et s'arrêter. Les véhicules équipés de caméras de recul ont une meilleure vue de leur environnement que les rétroviseurs latéraux traditionnels. Certains systèmes peuvent même effectuer le stationnement automatiquement sans l'aide du conducteur en combinant les données de plusieurs capteurs.
5. Le service de voiturier autonome
Le voiturier autonome est une nouvelle technologie qui fonctionne via le maillage de capteurs de véhicules, la communication sur réseau 5G, avec des services cloud qui gèrent les véhicules autonomes dans les zones de stationnement. Les capteurs des véhicules fournissent au véhicule des informations sur l'endroit où il se trouve, l'endroit où il doit se rendre et la manière d'y arriver en toute sécurité. Toutes ces informations sont évaluées méthodiquement et utilisées pour effectuer l'accélération, le freinage et la direction du véhicule jusqu'à ce qu'il soit garé en toute sécurité.
6. Système de navigation
Les systèmes de navigation des voitures fournissent des instructions à l'écran et des messages vocaux pour aider les conducteurs à suivre un itinéraire tout en se concentrant sur la route. Certains systèmes de navigation peuvent afficher des données exactes sur le trafic et, si nécessaire, planifier un nouvel itinéraire pour éviter les embouteillages. Les systèmes avancés peuvent même proposer des affichages tête haute (HuD) pour réduire la distraction du conducteur.
6. Système de navigation
Les systèmes de navigation des voitures fournissent des instructions à l'écran et des messages vocaux pour aider les conducteurs à suivre un itinéraire tout en se concentrant sur la route. Certains systèmes de navigation peuvent afficher les données exactes du trafic et, si nécessaire, planifier un nouvel itinéraire pour éviter les embouteillages. Les systèmes avancés peuvent même proposer des affichages tête haute (HuD) pour réduire la distraction du conducteur.
7. Vision nocturne
Les systèmes de vision nocturne permettent aux conducteurs de voir des choses qui seraient autrement difficiles ou impossibles à voir la nuit. Il existe deux catégories de systèmes de vision nocturne : Les systèmes de vision nocturne actifs projettent de la lumière infrarouge, et les systèmes passifs s'appuient sur l'énergie thermique provenant des voitures, des animaux et d'autres objets.
8. Surveillance de l'angle mort
Les systèmes de détection de l'angle mort utilisent des capteurs pour fournir aux conducteurs des informations importantes qu'il serait autrement difficile ou impossible d'obtenir. Certains systèmes déclenchent une alarme lorsqu'ils détectent un objet dans l'angle mort du conducteur, par exemple lorsque celui-ci tente de s'engager sur une voie occupée.
9. Le freinage d'urgence automatique
Le freinage d'urgence automatique utilise des capteurs pour détecter si le conducteur est sur le point de heurter un autre véhicule ou d'autres objets sur la route. Cette application peut mesurer la distance de la circulation à proximité et alerter le conducteur de tout danger. Certains systèmes de freinage d'urgence peuvent prendre des mesures de sécurité préventives, comme le resserrement des ceintures de sécurité, la réduction de la vitesse et la direction adaptative pour éviter une collision.
10. Stabilisation par vent de travers
Cette fonction ADAS relativement nouvelle aide le véhicule à contrer les vents latéraux forts. Les capteurs de ce système peuvent détecter une forte pression agissant sur le véhicule pendant la conduite et appliquer les freins aux roues affectées par la perturbation du vent de travers.
11. Détection de la somnolence du conducteur
La détection de la somnolence du conducteur permet d'avertir les conducteurs en cas de somnolence ou d'autres distractions sur la route. Il existe plusieurs façons de déterminer si l'attention d'un conducteur diminue. Dans un cas, des capteurs peuvent analyser les mouvements de la tête du conducteur et son rythme cardiaque pour déterminer s'ils indiquent une somnolence. D'autres systèmes émettent des alertes au conducteur, similaires aux signaux d'avertissement pour la détection des voies de circulation.
12. Système de surveillance du conducteur
Le système de surveillance du conducteur est un autre moyen de mesurer l'attention du conducteur. Les capteurs de la caméra peuvent analyser si les yeux du conducteur sont sur la route ou s'ils dérivent. Les systèmes de surveillance du conducteur peuvent alerter les conducteurs par des bruits, des vibrations dans le volant ou des feux clignotants. Dans certains cas, la voiture prendra la mesure extrême d'arrêter complètement le véhicule.
13. 5G et V2X
Cette nouvelle fonctionnalité ADAS 5G, d'une fiabilité accrue et d'une latence réduite, permet la communication entre le véhicule et d'autres véhicules ou piétons, généralement appelée V2X. Aujourd'hui, des millions de véhicules se connectent aux réseaux cellulaires pour la navigation en temps réel. Cette application renforcera les méthodes existantes et le réseau cellulaire pour améliorer la connaissance de la situation, contrôler ou suggérer des ajustements de vitesse pour tenir compte des embouteillages, et mettre à jour les cartes GPS en temps réel. Le V2X est essentiel à la prise en charge des mises à jour logicielles "over-the-air" (OTA) pour la gamme désormais très étendue de systèmes logiciels dans les voitures, qu'il s'agisse de mises à jour de cartes, de corrections de bogues, de mises à jour de sécurité, etc.
Pourquoi l'ADAS est-il important ?
Selon la note de recherche sur les faits de sécurité routière d'août 2016 de l'Administration nationale de la sécurité routière (NHTSA), "La nation a perdu 35 092 personnes dans des accidents sur les routes américaines en 2015." Cette augmentation de 7,2 % était "la plus grande augmentation en pourcentage depuis près de 50 ans." Une analyse a révélé qu'environ 94% de ces accidents ont été causés par une erreur humaine, et le reste par l'environnement et les défaillances mécaniques.
La possibilité de réduire le nombre d'accidents de voiture rend les systèmes d'assistance automatique aux véhicules encore plus essentiels. Le freinage automatique d'urgence, la détection des piétons, la vision périphérique, l'aide au stationnement, la détection de la somnolence du conducteur et la détection du regard font partie des nombreuses applications ADAS qui aident les conducteurs grâce à des fonctionnalités essentielles à la sécurité, afin de réduire les accidents de voiture et de sauver des vies.
L'avenir des ADAS
La quantité croissante de matériel et de logiciels électroniques automobiles exige des changements significatifs dans le processus de conception automobile d'aujourd'hui pour répondre à la convergence d'objectifs contradictoires :
- Une fiabilité accrue
- Réduction des coûts
- des cycles de développement plus courts.
La tendance est de passer d'unités de contrôle électronique (ECU) distribuées à un contrôleur de domaine ADAS plus intégré avec des ECU centralisés. Cela signifie que nous en sommes actuellement à ce que SAE International désigne comme le niveau 2 (automatisation partielle de la conduite), où le véhicule peut contrôler à la fois la direction et l'accélération/décélération, mais n'atteint pas le stade de la conduite autonome car un humain est assis à la place du conducteur et peut prendre le contrôle de la voiture à tout moment.
L'évolution vers des voitures entièrement autonomes - des véhicules capables de détecter leur environnement et de fonctionner sans intervention humaine - nécessite une augmentation de l'architecture électronique de ces véhicules.
Cette augmentation de l'architecture électronique s'accompagne d'une augmentation du volume de données. Pour traiter ces données, les nouveaux contrôleurs de domaine intégrés nécessitent des performances de calcul plus élevées, une consommation d'énergie plus faible et un emballage plus petit.
L'adoption de processeurs 64 bits, de réseaux neuronaux et d'accélérateurs d'intelligence artificielle pour traiter le volume élevé de données nécessite les dernières caractéristiques des semi-conducteurs, les technologies de traitement des semi-conducteurs et les technologies d'interconnexion pour soutenir les capacités ADAS.
La réduction des modules électroniques conduit à des architectures informatiques centralisées, nécessitant des blocs de construction automobiles essentiels, notamment des processeurs dotés de capacités de traitement de la vision, de réseaux neuronaux et de fusion de capteurs. Tout cela en répondant aux besoins de qualité, de sûreté et de sécurité.
Chaque aspect de la voiture est conçu pour être plus connecté, ce qui oblige les concepteurs de sous-systèmes et de SoC à étendre la portée des mesures de sécurité au-delà des mesures traditionnelles prises pour assurer la sécurité physique. L'application des dernières techniques de vision informatique embarquée et d'apprentissage profond aux SoC automobiles apporte plus de précision, d'efficacité énergétique et de performance aux systèmes ADAS.