Les véhicules électriques autonomes sont confrontés à des défis majeurs pour garantir leur fiabilité. Aux États-Unis, des scientifiques mettent en commun leurs efforts pour trouver des solutions externes à la voiture : des capteurs et des processus intégrés à l’infrastructure routière.
Les ingénieurs ont installé des capteurs basse consommation dans les balises de chaussée réfléchissantes déjà utilisées pour aider les conducteurs à identifier les voies.
Selon un article publié dans IEEE Sensors par Ali Ekti, chercheur à l’ORNL, et Sachin Sharma, auteur principal de l’Université de Western Michigan, des micropuces à l’intérieur des balises transmettent aux voitures de passage des informations sur la forme de la route.
Il apparait que ces capteurs restent efficaces même lorsque les caméras des véhicules ou la télédétection laser LiDAR sont rendues inopérantes par le brouillard, la neige, l’éblouissement ou d’autres obstructions.
Du simple marquage routier à un outil technologique
« Nous travaillons à rendre les fonctionnalités de conduite autonome précises et sûres dans les zones les plus isolées, » a déclaré Ali Ekti. « Et nous le faisons en transformant un simple élément d’infrastructure en un outil aux nombreuses utilisations. »
La technologie ne se contente pas de fournir des informations plus précises sur l’environnement de conduite, elle déplace également une partie de la charge de traitement des données du logiciel de la voiture vers l’infrastructure. Cela économise l’énergie de la batterie du véhicule électrique, prolongeant ainsi son autonomie.
Par rapport à une technologie de conduite autonome basée sur une caméra et un LiDAR de pointe, les balises de chaussée équipées de puces peuvent réduire la consommation d’énergie de navigation jusqu’à 90%, ont rapporté les auteurs dans un document technique.
La technologie pourrait être utilisée non seulement pour les véhicules autonomes de demain, mais aussi pour les fonctionnalités de conduite autonome courantes d’aujourd’hui, comme l’aide au maintien de voie.
Un projet de grande envergure
Cette initiative fait partie d’un projet plus large dirigé par l’Université de Western Michigan, qui s’associe à des partenaires de recherche et de l’industrie pour développer des technologies liées aux capteurs et à la conduite autonome, comme les rétro-réflecteurs radar, la cartographie haute définition, le déchargement computationnel et la détection météorologique.
Les chercheurs de l’Université de Western Michigan utilisent également un véhicule roulant sur un circuit fermé afin de mesurer la réduction de la consommation d’énergie du véhicule permise par ces technologies.
L’équipe de recherche de l’ORNL a expérimenté pour trouver la meilleure combinaison entre émetteur-récepteur, batterie et antenne pour l’encapsulation des capteurs à l’intérieur des balises de chaussée standard, ainsi que celles conçues pour résister aux chasse-neiges.
Ils ont ensuite utilisé un protocole de communication qui consiste à atteindre un spectre de fréquence radio particulier jusqu’à 50 fois par seconde. « C’est difficile à détecter, ça fonctionne bien contre les interférences, c’est peu coûteux et ça ne consomme pas beaucoup d’énergie, » a ajouté Ali Ekti. Des ajustements à l’équipement pourraient garantir que sa batterie dure aussi longtemps que le cycle de remplacement des balises de chaussée, généralement un an.
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Des algorithmes pour une image plus précise de la route
L’équipe d’Ali Ekti a créé des algorithmes qui triangulent les coordonnées GPS des balises de voie pour reconstituer une image de la zone praticable. Un algorithme est intégré dans une micro-puce à l’intérieur de la balise de chaussée, tandis qu’un algorithme de décodage est incorporé dans le logiciel de la voiture.
Les chercheurs de l’ORNL ont testé sur le terrain la plate-forme de capteurs dans diverses conditions météorologiques et dans un parc national éloigné du Montana sans accès sans fil. Ils ont constaté qu’elle transmet à plus de cinq fois la distance initiale de 100 mètres.
« C’est incroyable à quelle distance elle peut transmettre – sur les collines, dans la neige. C’est une grande avancée, » a déclaré Zachary Asher. « A chaque étape, nous sommes surpris de voir à quel point cette technologie fonctionne bien, et nous découvrons de nombreuses façons intéressantes de l’intégrer.«
Une technologie aux multiples applications
« Les capteurs pourraient également signaler les changements temporaires de voie ou les fermetures dans les zones de construction lorsque les cartes haute définition pourraient être obsolètes. Les capteurs de balises pourraient finalement transmettre des informations sur la température, l’humidité et le volume du trafic« , a précisé encore Ali Ekti.
L’équipe du projet prévoit de travailler avec des étudiants pour construire une micro-puce plus petite pour les balises, en remplacement de produits plus coûteux disponibles sur le marché.
Les capital-risqueurs et la Silicon Valley ont généralement considéré les véhicules autonomes comme un problème de logiciel, a conclu Zachary Asher. « Avec le recul de 10 années de développement hautement financé, nous savons maintenant que les logiciels et les caméras seuls ne fournissent pas une solution facile, » a-t-il déclaré. « Peut-être qu’une approche plus patiente, en utilisant du matériel basé sur l’infrastructure en coordination avec les agences gouvernementales de transport, est la voie à suivre pour obtenir des véhicules sans accident qui utilisent de l’énergie de manière durable. »
Légende illustration principale : Des chercheurs de l’ORNL ont permis à des marqueurs de chaussée surélevés standard de transmettre des informations GPS qui aident les fonctions de conduite autonome à mieux fonctionner dans les zones éloignées ou par mauvais temps. Crédit : Carlos Jones/ORNL, U.S. Dept. of Energy
En synthèse
L’intégration de capteurs et de micro-puces dans l’infrastructure routière représente une avancée majeure pour la conduite autonome. En fournissant des informations précises sur l’environnement de conduite et en déplaçant une partie du traitement des données de la voiture vers l’infrastructure, cette technologie permet de réduire la consommation d’énergie des véhicules électriques, favorisant ainsi leur adoption. Bien que prometteuse, cette technologie est encore à un stade de développement précoce et nécessite une collaboration étroite entre chercheurs, agences gouvernementales et constructeurs automobiles pour parvenir à une mise en œuvre efficace et durable.
Pour une meilleure compréhension
- Qu’est-ce que la technologie de capteur intégrée à la route? La technologie de capteur intégrée à la route est une technologie en cours de développement par le Laboratoire National d’Oak Ridge et l’Université de Western Michigan. Elle implique l’intégration de capteurs et de micro-puces dans les balises de chaussée pour fournir des informations sur l’environnement de conduite aux véhicules passants.
- Comment fonctionne cette technologie? Cette technologie fonctionne en installant des capteurs à basse consommation d’énergie dans les balises de chaussée. Ces capteurs transmettent des informations sur la forme de la route aux voitures qui passent, même lorsque les caméras du véhicule ou la télédétection laser LiDAR sont inopérantes.
- Quels sont les avantages de cette technologie? Cette technologie offre plusieurs avantages. Elle fournit des informations plus précises sur l’environnement de conduite, déplace une partie du traitement des données du logiciel de la voiture vers l’infrastructure, et économise l’énergie de la batterie du véhicule électrique.
