Systèmes d'assistance à la conduite (ADAS) : ce que peuvent les capteurs
Les systèmes d'assistance à la conduite (ADAS, Advanced Driver Assistance Systems) apportent aux véhicules un confort et une sécurité supplémentaires sur la route. De nombreux systèmes d'assistance à la conduite sont désormais utilisés dans les voitures, souvent regroupés dans des packs de sécurité individuels. Cela est rendu possible par une reconnaissance toujours plus intelligente de l'environnement grâce à des capteurs toujours plus performants. Les ultrasons, les radars, les lidars, les caméras et autres ont nettement gagné en performance. Des logiciels très complexes sont au cœur des calculateurs de plus en plus performants. Ils optimisent les processus des algorithmes afin de réagir rapidement et de déclencher la bonne (ré)action, même dans les situations de conduite critiques. Cela permet de maîtriser les situations critiques et d'éviter les accidents.
Prenons par exemple l'alerte de franchissement involontaire de ligne : en cas de sortie de voie, un avertissement sonore ou un avertissement haptique par la vibration du volant suffisent-ils ou une intervention active sur la direction ou les freins est-elle nécessaire ? Pour prendre la bonne décision, les systèmes modernes peuvent utiliser l'interaction entre les capteurs et les systèmes de caméras. Plus les informations en direct sont traitées avec précision en temps réel, plus la réaction du système d'assistance à la conduite est optimale par rapport à la situation routière. Selon l'application et le système ADAS, de nombreuses autres informations sont intégrées, comme la vitesse, l'angle de braquage, la distance par rapport au véhicule qui précède, des informations sur l'angle mort ou même les conditions de circulation (etc.) Par exemple, le nouveau capteur Shake de HELLA élargit la perception de l'environnement du radar, du lidar et de la caméra en fournissant des données actuelles et précises sur l'état des routes.
Par ailleurs, il existe également des systèmes d'assistance qui n'interviennent pas directement dans les processus dynamiques de conduite, mais qui améliorent considérablement la sécurité passive et le confort. L'assistant de feux de route ou l'essuie-glace automatique en sont des exemples. HELLA fournit également des capteurs combinés de pluie et luminosité qui mesurent la température, l'humidité de l'air et le rayonnement solaire (lumière ambiante) et peuvent ainsi commander non seulement les phares mais aussi la climatisation.
Par le biais d'un élément piézoélectrique, le capteur Shake détecte les vibrations et les fréquences caractéristiques qu'émettent les gerbes d'eau soulevées par le pneumatique et, à partir de là, détermine le degré d'humidité entre le pneu et la chaussée. Image : HELLA
Capteur de pluie et de luminosité moderne et multifonctionnel. Image : HELLA
Capteurs radar et à ultrasons
Les systèmes radar (généralement à 77 GHz) permettent des mesures précises de la vitesse et de la distance - même lorsque le véhicule roule à grande vitesse - mais ne disposent pas d'une haute résolution angulaire. Ils servent par exemple à éviter les collisions. L'un de leurs points forts est qu'ils ne dépendent pas des conditions météorologiques. Outre le radar à courte portée pour la détection d'objets jusqu'à 30 m de distance, des systèmes radar à moyenne et longue portée d'une portée allant jusqu'à 250 m sont utilisés.
Les capteurs à ultrasons font depuis longtemps partie de l'aide au stationnement classique. Ils mesurent la distance à l'objet le plus proche en détectant le temps de propagation des impulsions sonores réfléchies qu'ils ont émises. En tant que spécialistes de la zone proche, ils sont moins pertinents pour la conduite automatisée, mais ils ont fait leurs preuves en tant qu'assistant de stationnement et d'angle mort. Les détecteurs à ultrasons sont compacts et robustes. Ils fonctionnent également de nuit et sans gêne, par exemple en cas de brouillard. Ils ont toutefois leurs faiblesses en cas de chute de neige et ne sont pas non plus adaptés aux grandes distances.
Les capteurs à ultrasons sont considérés comme des « classiques ». Jusqu'à huit d'entre eux sont installés à l'avant et à l'arrière, généralement dans les pare-chocs, et servent à l'avertissement de distance lors des manœuvres de stationnement.
Capteurs Lidar
Un capteur tout aussi important est le capteur dit lidar. L'abréviation signifie Light-Detection and Ranging, c'est-à-dire un système de mesure optique permettant de détecter des objets. La réflexion de la lumière émise sur l'objet et revenant vers le récepteur permet de déterminer la position de l'objet par le biais du temps de propagation. En principe, il s'agit donc d'un scanner laser qui peut également créer une image tridimensionnelle de l'environnement. Les systèmes lidar ne fonctionnent pas avec des micro-ondes, mais avec des impulsions lumineuses provenant des zones de lumière non visible, c'est-à-dire proches de la lumière infrarouge. Les caractéristiques typiques sont une longueur d'onde de 905 nm, une portée de 200 m dans de bonnes conditions météorologiques, une résolution angulaire élevée et une couverture de 360°. Toutefois, la lumière éblouissante, les mauvaises conditions de visibilité comme le brouillard, la pluie ou les embruns réduisent la portée. C'est pourquoi le lidar est le plus souvent utilisé comme système supplémentaire.
Systèmes de caméras (capteurs optiques)
Les systèmes de caméras sont également souvent utilisés pour la surveillance de l'environnement. Une application clé est par exemple la reconnaissance des panneaux de signalisation. Les panneaux reconnus sont directement affichés sur le tableau de bord ou l'écran. Dans de nombreux cas, la reconnaissance des panneaux de signalisation sert également de base d'information à d'autres systèmes d'assistance à la conduite, comme l'avertisseur de priorité, l'avertisseur de fausse trajectoire ou la fonction d'avertissement de vitesse.
Outre les panneaux de signalisation, les caméras modernes peuvent détecter et même distinguer les obstacles devant le véhicule.
Les caméras modernes peuvent également détecter et même distinguer les obstacles devant le véhicule. Les caméras utilisées sont aussi bien des caméras mono que des caméras stéréo. Ces dernières sont capables de détecter les obstacles en trois dimensions sans capteurs supplémentaires. Dans le cas d'une caméra stéréo, l'espace de construction limite toutefois l'image 3D : plus la distance entre les deux lentilles de la caméra est faible, plus la portée tridimensionnelle effective est réduite. Cela signifie que les caméras stéréo peuvent voir en trois dimensions jusqu'à 50 m devant le véhicule. Au-delà, les différences de perspective entre les deux images prises sont trop faibles pour en déduire des informations 3D. À partir de cette limite, la caméra se comporte comme une caméra mono.
La portée d'une caméra mono est d'environ 250 m, indépendamment de l'espace de montage. En réunissant les images de plusieurs caméras et capteurs, il est possible de créer une représentation tridimensionnelle. Des caméras placées dans l'habitacle peuvent également détecter si le conducteur est fatigué ou distrait. Des caméras d'environnement (à l'avant et à l'arrière) saisissent en outre l'environnement immédiat de la voiture et indiquent les obstacles.
Détecteurs infrarouges
Pour les assistants de vision nocturne, ce sont en revanche des caméras infrarouges qui sont utilisées. Celles-ci réagissent à la chaleur émise par les objets. Transformées en images en noir et blanc, les informations sont affichées sur l'écran du combiné. L'environnement plus frais apparaît sombre, les personnes et les animaux apparaissent remarquablement clairs. Les systèmes modernes détectent les personnes ainsi que les grands animaux sauvages jusqu'à une distance de 300 mètres. Dans les situations dangereuses, un signal d'avertissement retentit. En fonction du système de phares, il est par exemple possible d'avertir la personne par de brèves impulsions lumineuses.
Regroupement des données des capteurs
Toutes les données pertinentes provenant des capteurs ultrasons, des radars, des lidars, des caméras et autres peuvent être reliées intelligemment et en temps réel à l'aide de ce que l'on appelle la fusion de capteurs. En perspective, c'est ce qui rendra possible la conduite automatisée. Les redondances, c'est-à-dire la superposition partielle des résultats en ce qui concerne la reconnaissance de l'environnement, sont expressément souhaitées. Seuls les redondances et les contrôles de plausibilité, c'est-à-dire le contrôle interne du système pour vérifier si les données environnementales ont été correctement saisies, empêchent dans une large mesure une interprétation erronée des données. Selon les systèmes d'assistance à la conduite, le degré d'automatisation et la catégorie de véhicule, nous avons donc affaire à un mélange individuel d'informations et de capteurs et à un nombre croissant de données à traiter en temps réel. À ce stade déjà une vraie prouesse technique !