Conduite autonome

Voitures autonomes: quels sont les différents niveaux de conduite autonome?

Si vous êtes intéressé par l’avenir de transport, vous avez probablement déjà entendu parler de niveaux de voitures  autonomes. En termes simples, il s’agit d’un ensemble de directives définies par SAE (Society of Automotive Engineers ) pour décrire les différents niveaux d’autonomie de voitures sans conducteur. Il existe actuellement cinq niveaux au total.  L’autonomie de voitures est classée sur une échelle de zéro à cinq, zéro signifiant aucune autonomie et cinq signifiant autonomie complète. Tout d’abord, laissons nous vous parler de la conduite autonome. Suivez nous

Qu’est-ce que la conduite autonome?

Tout d’abord, un système de «conduite autonome» est un système qui permet à un véhicule de conduire en toute sécurité sur les routes publiques sans implication humaine. Des termes tels que “conduite automatisée”, “véhicule sans conducteur” et “voiture autonome” décrivent tous la même technologie: un “cerveau” informatique et des capteurs pouvant conduire un véhicule à la place d’un être humain, au moins dans certaines circonstances.

Voici quelques points clés à garder à l’esprit lorsque nous explorons le monde des systèmes de conduite automatisés:

  • Les systèmes avancés d’assistance et de conduite sans pilote reposent sur plusieurs types de capteurs, notamment des caméras, des radars et des lidars (capteurs utilisant des faisceaux laser invisibles pour mesurer avec précision les distances) afin d’aider le “cerveau” de l’ordinateur à comprendre où se situe le véhicule par rapport à son alentours. Le nombre de capteurs utilisés, la quantité de puissance de calcul requise pour le “cerveau” et le coût global du système augmentent généralement à mesure que le niveau d’automatisation augmente.
  • Les systèmes de conduite autonome sont une forme d’intelligence artificielle. Ils intègrent généralement l’apprentissage automatique, c’est-à-dire des algorithmes capables de s’ajuster et d’améliorer leur efficacité à mesure que davantage de données sont acquises.
  • Les systèmes sans conducteur acquièrent de grandes quantités de données lorsqu’ils se déplacent et rencontrent de nouvelles conditions de circulation. Les systèmes des véhicules individuels partagent généralement ces données avec un centre de données distant, qui met à jour tous les véhicules utilisant le système avec les leçons apprises. Ce processus s’appelle l’apprentissage de la flotte.

Quels sont les différents niveaux d’automatisation?

Niveau 0: pas d’automatisation

Le cadre de SAE commence par le niveau 0: aucune automatisation. Le conducteur est responsable de 100% de ce que la SAE appelle “la tâche de la conduite dynamique”.

Le niveau 0 n’est pas si difficile à comprendre, mais même ici, il y a des nuances. Le point le plus important est probablement le suivant: il existe de nombreuses voitures modernes avec fonctions d’assistance à la conduite toujours qualifiées de niveau 0.

Par exemple, les freins antiblocage ne comptent pas comme automatisation, car l’être humain doit encore appuyer sur la pédale de frein. Même les systèmes qui automatisent une tâche momentanée comme les systèmes de freinage d’urgence automatique présents sur certaines voitures neuves ne comptent pas comme une automatisation pour nos besoins, car ils n’automatisent pas la “tâche de conduite dynamique”  sur une base continue.

Niveau 1: un peu d’aide pour le conducteur humain

Le SAE définit un système de niveau 1 comme un système qui fournit soit un contrôle de la direction, soit un contrôle de l’accélération et du freinage de manière continue, mais uniquement dans des circonstances spécifiques limitées.

Qu’est-ce que ça veut dire? Voici un exemple utilisant une technologie qui vous est probablement familière.

Outre les modèles d’entrée de gamme très basiques, la plupart des voitures construites ces dernières années disposent d’un système de contrôle de la vitesse de croisière. Vous en avez presque certainement utilisé un, mais si vous ne l’avez pas déjà fait, le principe est simple: accélérez à la vitesse souhaitée, activez le régulateur de vitesse de croisière, et le système maintiendra le véhicule à cette vitesse, même dans les montées et les descentes. Relâchez la pédale d’accélérateur.

Cela ne compte pas comme une “automatisation” dans le cadre de SAE, car la partie dynamique de la tâche de conduite n’est pas automatisée: l’homme doit toujours être prêt à freiner (et à désactiver le système) si le trafic est plus lent.

Ces dernières années, les constructeurs automobiles ont commencé à proposer des systèmes de contrôle de la vitesse plus avancés, appelés «régulateur de vitesse adaptatif». Les systèmes de régulateur de vitesse adaptatif sont plus intelligents: ils utilisent un radar pour maintenir votre voiture à une distance de sécurité derrière le véhicule devant vous. Si la voiture devant vous ralentit, le système ralentit automatiquement votre voiture afin de maintenir une distance de sécurité.

Avec le régulateur de vitesse adaptatif, une partie de la tâche de conduite dynamique – le contrôle de l’accélération et des freins – est automatisée. Bien sûr, il n’est automatisé que dans certaines circonstances, notamment lorsque vous activez le système lorsque vous conduisez sur une autoroute. Mais cela suffit pour amener un système de régulation de vitesse adaptatif au niveau 1.

Niveau 2: aide limitée à la direction et au freinage

Le niveau 2 est “automatisation partielle”. Cela concerne les systèmes d’assistance à la conduite qui permettent à la fois de contrôler la direction et d’accélérer et de freiner, mais là encore, dans des circonstances limitées. Si le conducteur doit intervenir régulièrement, par exemple lorsque la voiture quitte une autoroute, il s’agit probablement d’un système de niveau 2.

Le pilote automatique de Tesla (NASDAQ: TSLA) et la super croisière de General Motors (NYSE: GM), qui peuvent tous deux accélérer, freiner et diriger dans de nombreuses circonstances (mais pas toutes), peuvent certainement offrir une expérience qui ressemble à une “conduite autonome” . ” Mais il y a une raison pour laquelle GM et (généralement) Tesla veillent à ne pas les décrire comme des systèmes d’auto-conduite complets dans leur forme actuelle: avec les deux, le conducteur doit être alerte et prêt à assumer la tâche de conduite très rapidement. remarquez – plus ou moins instantanément.

La version actuelle du pilote automatique de Tesla avertit les conducteurs de ne pas lâcher le volant pendant l’utilisation du système. Pour ce faire, le système dispose de capteurs qui détectent si les mains du conducteur sont sur le volant.

Si les mains du conducteur ne sont pas sur le volant, le système affiche un rappel visuel au bout de 30 secondes, suivi d’un avertissement sonore au bout de 45 secondes. Après une minute sans intervention du conducteur, le système de pilote automatique s’éteint et ne peut plus être rallumé tant que la voiture n’a pas redémarré.

Ce n’est pas un mauvais système, mais les critiques suggèrent qu’il est facile de le tromper: les conducteurs peuvent simplement pousser le volant quand les lumières s’allument pour réinitialiser le cycle d’avertissement, tout en conduisant les mains libres.

La solution de GM permet une conduite mains libres. Au lieu de détecter les mouvements du volant, il utilise une caméra pour suivre la position de la tête du conducteur. Si le système détecte que les yeux du conducteur ne sont pas sur la route, il commence par une série de messages pour tenter de ramener son attention sur la route.

Semblable aux alertes de Tesla, le système Super Cruise permet de passer d’une lumière clignotante dans la jante du volant à un bip sonore et aux vibrations du siège, puis à une commande vocale, puis le système Super Cruise se désactive. Mais GM va plus loin que Tesla: si le conducteur ne prend toujours pas le contrôle à ce moment-là, le système arrêtera complètement le véhicule, activera les feux de détresse et appellera à l’aide (en utilisant le système OnStar de GM.)

GM a également intégré de nombreuses mesures de protection supplémentaires dans Super Cruise afin de s’assurer qu’il n’est utilisé que dans des circonstances qu’il peut gérer en toute sécurité. Pour commencer, si le véhicule ne se trouve pas sur une autoroute, les marques de la voie ne sont pas clairement visibles ou si le système pense que le conducteur n’est pas totalement attentif – il ne s’allumera même pas. Cela peut sembler une recette pour la gêne constante, mais tout est mis en œuvre avec élégance. La plupart des critiques ont convenu que Super Cruise est un plaisir à utiliser. Pour résumer, un système de niveau 2 est un système avancé d’aide à la conduite qui permet la conduite mains libres dans des circonstances limitées. Mais le conducteur doit rester vigilant et prêt à prendre en charge rapidement la “tâche de conduite dynamique”, et les principaux systèmes tentent de faire en sorte que le conducteur reste vigilant pendant l’utilisation des systèmes.

Niveau 3: Un peu plus près de l’auto-conduite

La SAE définit le niveau 3 comme “automatisation conditionnelle”. La différence entre le niveau 2 et le niveau 3 est une question de degré. En pratique, cela dépend de la réponse à cette question: À quel degré d’alerte l’homme dans le siège du conducteur doit-il être alerte?

Avec un système de niveau 2, le conducteur doit être très alerte, prêt à prendre immédiatement en main la tâche de conduite si le système rencontre un problème qu’il ne peut pas gérer. Avec le niveau 3, on s’attend à ce que le système puisse gérer la conduite dans la mesure où cela relève de son “domaine de conception opérationnelle”, ce qui signifie que le rôle de l’homme doit être un “repli”.

Voici comment le SAE explique le niveau 3:

Performances soutenues et spécifiques à un domaine de conception opérationnelle par un système de conduite automatisé de la tâche de conduite dynamique dans son ensemble, avec l’espoir que l’utilisateur prêt à effectuer le repli sur la [tâche de conduite dynamique est réceptif à ce système. demandes d’intervention, ainsi que de tâche de conduite dynamique défaillances du système liées aux performances d’autres systèmes de véhicule, et répondront de manière appropriée.

Il est facile pour nous de comprendre qu’un système de niveau 2 n’est pas une véritable conduite autonome, mais le niveau 3 semble exister entre les deux niveaux 2 et 4. C’est une conduite autonome, sauf quand ce n’est pas le cas.

Cela représente un défi pour les ingénieurs chargés de développer un système. Lors d’une présentation en 2016, Raj Nair, ancien responsable des produits mondiaux chez Ford Motor Company (NYSE: F), a expliqué pourquoi la feuille de route de Ford pour la technologie de conduite autonome saute entièrement au niveau 3:

“Nous avons constaté que nous ne pouvions pas résoudre en toute sécurité des scénarios qui nous concernaient réellement sans ajouter une technologie comme LiDAR et des cartes 3D haute définition. Une fois que vous avez atteint ce point, vous êtes vraiment à la solution pour le niveau 4. Nous avons donc changé de direction, passant des technologies d’assistance à la conduite, des technologies à base de caméra et de radar augmentant en pourcentage, etc. en sautant sur ce qu’il faut faire pour atteindre le niveau 4, ce qui est nécessaire pour se débarrasser du conducteur, ce qui est nécessaire pour se débarrasser du volant, des pédales, puis pour résoudre ce problème technologique”

Niveau 4: Véritable conduite autonome, mais avec des limites

La SAE affirme que le niveau 4 correspond à une “automatisation de conduite élevée”: le système n’a pas du tout besoin d’une sauvegarde humaine, tant qu’il fonctionne dans son “domaine de conception opérationnelle”. En d’autres termes, un système de niveau 4 a toujours des limites, mais tant qu’il se situe dans ces limites, aucune intervention humaine ne sera nécessaire – c’est une véritable conduite autonome.

La plupart des systèmes “d’auto-conduite” en cours de développement reposent aujourd’hui sur des cartes tridimensionnelles très détaillées pour aider le “cerveau” du véhicule à savoir exactement où il se trouve, jusqu’à quelques centimètres (ou moins). Ces systèmes utilisent généralement plusieurs unités lidar pour “cartographier” les environs du véhicule à tout moment. Les images lidar sont ensuite comparées à une carte 3D stockée.

Certains des systèmes en cours de développement utilisent la méthode lidar-and-maps comme méthode principale pour localiser le véhicule, tandis que d’autres l’utilisent comme solution de secours. (L’un des principes des systèmes d’auto-pilotage complet, tels que les systèmes de pilote automatique dans l’aviation, est que tous les sous-systèmes critiques doivent disposer de sauvegardes en cas de défaillance.)

Un système de niveau 4 est une véritable conduite autonome tant que le système fonctionne dans ses limites. Peu importe que la personne assise dans le siège du conducteur soit distraite, endormie ou même absente, un système de niveau 4 fait rouler  le véhicule en toute sécurité jusqu’à sa destination, mais il fonctionnera dans des limites.

Les véhicules de niveau 4 arrivent bientôt – en fait, ils sont déjà là. Waymo, (précédemment connu sous le nom de projet d’auto-conduite de Google), a commencé à déployer des véhicules de niveau 4 dans un service pilote à Chandler, en Arizona, plus tôt cette année. General Motors (NYSE: GM) a annoncé que sa propre filiale, GM Cruise, prévoyait de déployer une flotte de “milliers” de taxis de niveau 4 dans des environnements urbains denses aux États-Unis à partir de 2019. D’autres suivront au cours des prochains mois. quelques années.

Mais notez que Waymo et GM ne choisissent pas d’emplacement au hasard. Waymo a passé des mois à “former” ses véhicules prototypes sur les routes et les conditions de circulation dans et autour de la région de Chandler; GM Cruise a fait de même avec ses véhicules Chevrolet Bolt à San Francisco. Pour le moment, ces véhicules sont limités aux zones avec lesquelles leurs systèmes sont les plus familiers, tous soigneusement cartographiés.

Ce sont ces limites qui font que les systèmes sont au niveau 4. Par exemple, quelle que soit l’utilisation des cartes, si le véhicule est dépendant d’une carte, cela signifie qu’elle est limitée, car elle ne peut aller où que ce soit qui n’a pas encore été cartographié. Bien entendu, un système de niveau 4 pourrait avoir d’autres limites; il peut ne pas s’allumer s’il détecte une neige épaisse, par exemple.

Niveau 5: Conduite automatique complète

Le niveau 5 est le rêve: conduire automatisé sans conditions (sans aucune limite), sans attendre qu’un conducteur soit obligé d’intervenir.

Inutile de dire qu’il n’y a pas de système de niveau 5 disponible pour le moment. Quelques constructeurs, y compris Tesla et BMW, ont affirmé qu’ils disposent de systèmes de niveau 5 dans quelques années, mais de nombreux experts estiment que la véritable autonomie de niveau 5 nécessitera des années pour se développer, le cas échéant.

Il est possible que les systèmes de niveau 5 soient le résultat final après le déploiement et l’apprentissage de nombreux véhicules connectés de niveau 4. Les systèmes déployés dans des milliers de véhicules fonctionnant chaque jour accumulent d’énormes quantités de données et se heurtent à de nombreuses situations nouvelles – ce qui signifie qu’ils avanceront rapidement de leur propre chef. Entre cet apprentissage continu de la flotte et l’extension de zones bien cartographiées, les systèmes les plus largement déployés deviendront effectivement le niveau 5


Il est également possible qu’un véritable système de niveau 5 est le  seul système capable de conduire en toute sécurité dans une tempête de neige dans le Montana, un embouteillage à Shanghai et n’importe où ailleurs qu’un conducteur qualifié pourrait être.

Et ensuite?

La technologie de voitures autonomes en est encore à ses balbutiements et elle n’est véritablement adoptée dans plusieurs pays. Cela signifie que la conduite autonome est un problème incroyablement difficile à résoudre. Déjà,  Waymo, qui a commencé en 2009 sous le nom de projet de conduite autonome de Google et qui  compte certains des ingénieurs les plus expérimentés du secteur, elle continue à avoir du mal à faire en sorte que ses véhicules puissent naviguer en toute sécurité  en banlieue, où les situations sont connues et la région soigneusement cartographiée. Comment pensez-vous qu’ils s’en sortiraient dans un environnement complètement inconnu?

Finalement, oui  il est difficile d’imaginer un monde où les voitures autonomes de niveau 5 deviennent la norme, à la portée de tous. Si cela se produit, en quoi cela changerait-il notre façon de vivre? Nous n’aurions plus besoin d’être à proximité en ce qui concerne la circulation ou la sécurité routière. Nous serions en mesure de travailler pendant les trajets ou d’envoyer des véhicules nous faire faire des courses pendant que nous ferions autre chose. Nous n’avons peut-être même pas besoin de posséder une voiture, car il devrait être facile de faire appel à un service. En fin de compte, il faudra probablement beaucoup de temps avant que le niveau 5 ne devienne une réalité. Cependant, même si la majorité des nouveaux véhicules met des décennies à fonctionner avec une totale autonomie, il est excitant d’y penser dès maintenant et il est important de comprendre en quoi la montée en puissance affecte la vie des automobilistes aujourd’hui.

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