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introduction aux

vehicules

autonomes

les 5 étapes

(a venir)

enjeux

projections

Le secteur de l'automobile, après plus d'un siècle d'existence, est en train de vivre une révolution technologique rapide qui pourrait boulverser le secteur automobile, mais également la société toute entière dans son sillage. La course vers le véhicule autonome est lancée, de nombreuses questions se posent sur l'avenir de la mobilité, ainsi que sur les enjeux économiques et sociétaux consécutifs à l'autonomisation du parc automobile.
Cette page a pour vocation de clarifier le regard et la compréhension sur les questions d'autonomisation des véhicules, ainsi que d'esquisser les problématiques de moyen et longs termes liés à cette révolution technologique.

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Avant propos

Le terme de "véhicule autonome" est utilisé de manière désinvolte par de nombreux communicants, pour désigner des modes de transport et de déplacement n'étant pas systématiquement des véhicules autonomes à proprement parler. Dans ce cours avant propos, nous allons établir une distinction fondamentale entre autonomie et automatisation afin de bien définir les termes dont il est question sur cette page.

autonome automatisé

autonome

Un véhicule autonome est un système capable de suivre une route vers une destination sans intervention humaine relative au déplacement, ni pour assurer la sécurité, ni pour le choix du parcours. Le véhicule analyse l'environnement, le comprends, peut intéragir avec lui, et est apte à prendre des décisions pour assurer le bon déroulement du déplacement.

automatisé

Un automate peut sembler autonome lorsqu'il est observé de l'extérieur. Ce n'est pourtant pas le cas. Un véhicule automatisé se contente de suivre une séquence d'actions définies dans un programme, et se limite à des destinations et des trajets enregistrés en amont.

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Classification des

véhicules autonomes


Ce classement a été établie par la SAE (Society of Automobile Engineers), une organisation internationale basée aux Etats-Unis et regroupant plus de 138 000 membres (ingénieurs, chefs d'entreprises, étudiants etc...)

0

aucune

autonomie

1

aide à la

conduite

2

autonomie

partielle

3

autonomie

conditionnelle

4

autonomie

haute

5

autonomie

complète


jusqu'au niveau 2

surveillance de
l'environnement de conduite
Conducteur

à partir du niveau 3

surveillance de
l'environnement de conduite
Machine

Grille d'analyse

et de classification

Les critères qui permettent de caractériser le niveau d'autonomie d'un véhicule se décomposent en 4 sections. Chaque section définie des responsabilités au conducteur, à la machine, ou aux deux en même temps, qui permettent de mieux comprendre les possibilités du véhicule et le degré de liberté des passagers à bords. La question de la responsabilité légale en cas d'accident vient également compléter cette grille d'analyse, il s'agit en effet d'un élément crutial qui découle d'une prise de décision délégué partiellement ou totallement à un système automatisé.
  • Direction / Vitesse

    Gestion de la direction et de l'accélération/décélération


    Cette variable définie qui de l'Homme ou de la machine opère le système de direction ainsi que le système d'accélération et de freinage. Certaines aides à a conduite sont aujourd'hui capables de surveiller l'environnement de conduite et d'afficher des alertes en cas de danger. Cette aide reste bien souvent passive, elle n'intervient pas activement sur la direction ou la vitesse.

    Dans certains cas, une aide à la conduite peut intervenir sur la direction de façon très ponctuelle (résistance dans le volant lors d'un changement de voie de circulation et qu'un véhicule est détecté sur la file de destination par exemple. De la même manière, un système de régulation de vitesse peut accélérer et décélérer pour maintenir une vitesse, mais le système ne peut pas freiner de lui même, cette tâche reste dévolue au conducteur.

  • Environnement

    Surveillance de l'environnement de conduite


    Cette variable définie à qui incombe le travail de surveillance de l'environnement de conduite. Dans la plupart des véhicules actuels, des aides à la conduite s'appuient déjà sur des capteurs pour surveiller certains paramètres autour de la voiture en déplacement. La question très importante soulevée par ce critère d'autonomie tourne autour de la législation : à partir de quel stade le conducteur n'a plus d'obligation juridique de surveiller son environnement et d'être capable de reprendre le contrôle du véhicule ?

  • Gestion des erreurs

    Gestion des erreurs, des bugs ou des cas trop complexes


    Comme toute machine, même les véhicules autonomes les plus perfectionés resterons faillibles. Le critère dont il est question ici conciste à définir qui du conducteur ou de la machine sera responsable de la mise en sureté du véhicule en cas de problème. Les testes de véhicules autonomes en environnement réel se sont déroulés avec des ingénieurs au volant, capables de reprendre la main sitot que la machine n'est plus capable de gérer la situation. Plus récemment, des testes sans conducteur ont eu lieu, laissant à la machine la gestion des erreurs et le soin de manoeuvrer le véhicule pour maintenair la sureté.

  • Mode de conduite

    Mode de conduite


    Le critère du mode de conduite indique le type de scénario pour lequel la machine va être capable de gérer en autonomie la conduite et le bon déroulement de déplacement. Gérer un déplacement sur autoroute est bien plus aisé qu'en centre ville, l'autoroute étant un lieu nettement plus contraint et normalisé qu'un centre urbain. La vitesse y est reglementée (par un minimum et un maximum), le type de véhicule ayant accès aux autoroutes est fermement reglementé et la situation de conduite standard est linéaire et routinière.

    Ce critère prends plus d'importance à partir du niveau 4.

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classement


Niveau 0

Alerts passives
responsabilités au conducteur
controle total au conducteur

Des sysètmes d'aide à la conduite peuvent alerter le conducteur sur des dangers divers (aide passive), et intervenir très ponctuellement (aide active) pour éviter un accident, mais le véhicule ne dispose d'aucun système ayant une action prolongée sur un paramètre de conduite sans que le conducteur n'intervienne. La responsabilité de la conduite repose entièrement sur le conducteur, tant pour la surveillance que pour la conduite en elle même.
Certains systèmes d'aide à la conduite commencent à ressembler, par leur capacité d'adaptation à l'environnement, à des systèmes autonomes. Cependant les situations de conduite qu'ils sont capables de gérer sont très faibles, et le conducteur se doit da garder une vigilance irréprochable tout au long de la conduite.
  • Direction
    et Vitesse
    conducteur
    uniquement

    La gestion de la direction et de la vitesse repose entièrement sur le conducteur.

    Certaines aides à la conduite sont à même d'alerter et d'agir ponctuellement sur la direction ou la vitesse. La fonction LDW en fait partie. LDW (Lane Departure Warning, souvent traduite Avertissement franchissement de ligne) vous alerte par un son et une vibration d'un franchissement de ligne. Cette action ponctuelle n'est qu'une correction de trajectoire, il ne s'agit pas à proprement parler d'un moyen de laisser la voiture gérer la direction.

    De la même manière, certaines fonctions telle que l'AEBS (Automatic Emergency Braking System, traduit par Système automatique de freinage d'urgence) vont actionner le frein automatiquement si votre véhicule détecte un obstacle à l'avant et une vitesse trop importante, afin d'éviter la colision. Cette fonction d'urgence n'a une qu'action ponctuelle, pour palier au temps de réaction humain.

  • surveillance de
    l'environnement
    conducteur
    uniquement

    Le véhicule peut être doté de capteurs reposants sur des technologies complémentaires, permettant le fonctionnement d'aide à la conduite alertantes ou actives mais à fonction très limitée. La surveillance de l'environnement de conduite repose à ce stade entièrement sur le conducteur qui ne doit relacher sa vigilance à aucun moment.

  • gestion des
    erreurs
    conducteur
    uniquement

    Le système n'étant pas autonome, il ne s'agit pas de parler ici de gestion des erreurs de la machine.

    Nous pouvons considérer que l'ACC (ce qui se rapproche le plus d'un système autonome au niveau 0) peut potentiellement poser problème et que la responsabilité de la reprise en main du véhicule repose entièrement sur le conducteur.

  • modes de
    conduite
    conducteur
    uniquement

    Aucun mode de conduite n'est géré entièrement par le véhicule.

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Niveau 1

Chrystler Imperial 1958

Le premier régulateur de vitesse a été installé sur la Chrystler Imperial de 1958, après son invention par l'ingénieur américain Ralph Teetor.

1

Mains sur le volant
responsabilités au conducteur
actions partagées Humain/Machine

Votre véhicule sera en mesure de gérer une partie des actions de conduite dans certains scénarios de conduite très limités. Les véhicules relativement haut de gamme sont déjà équipés de fonctions permettant de gérer la vitesse et/ou la direction dans le scénario de conduite le plus routinier : l'autoroute. Ces fonctions, que l'on nomme ACC ou LKA par exemple (voir définition plus bas), constituent un premier pas vers l'autonomisation de votre véhicule.
Même si votre véhicule vous donne l'impression d'être en mesure de se conduire seul sous certaines conditions, il est primordiale de rester très alerte sur l'environnement de conduite, votre responsabilité de conducteur est toujours pleine et entière, et vous devez être en mesure de reprendre le condrole de votre véhicule dans un laps de temps très cours. Vos mains sont tenues de rester sur le volant, et votre attention doit rester à la surveillance de la route.
  • Direction
    et Vitesse
    
    conducteur
    & Machine

    Certains systèmes comme l'ACC (Adaptive Cruise Controle, en français Régulateur de vitesse adaptatif) commencent à ressembler à des systèmes autonomes. Il s'agit d'une régulation de la vitesse automatique en fonction de la vitesse du véhicule précédent, afin de conserver une distance ou un temps entre les deux véhicules, la fonction étant capable d'accélérer et de décélérer, mais également de freiner sous certaines conditions. Votre véhicule est capable, dans un environnement de conduite très normé comme l'autoroute, de gérer la vitesse en autonomie.

    Pour ce qui est de la direction, le système LKA (Lane keeping assist, pour Aide au maintien dans la voie) permet à votre véhicule de corriger la trajectoire automatiquement si vos capteurs détectent les lignes de séparation de votre voie de circulation. Le système est donc actif (contrairement au LDW qui n'est qu'alertant), à condition que la détection des lignes se fasse correctement, ce que votre véhicule vous inquera au niveau de votre combiné d'instruments de conduite, ou de votre vision tête haute.

  • surveillance de
    l'environnement
    conducteur
    uniquement

    Le niveau d'automatisation représente déjà un risque pour le conducteur dans la mesure ou une autonomisation même très partielle de certains éléments de la conduite peut entrainer une baisse de la vigilance. Il est pourtant primordiale pour le conducteur de conserver une attention de chaque instant. L'aunomie du véhicule n'est à ce stade que très partielle, le conducteur doit se tenir prêt à reprendre le contrôle en un laps de temps très cours. Ses mains doivent rester sur le volant, son attention doit rester sur la route.

  • gestion des
    erreurs
    conducteur
    uniquement

    Il est fréquent que les systèmes proposant une autonomisation partielle défaillent au cours de leur fonctionnement. Le système LKA ne détecte pas nécessairement les lignes en toute circonstance. Le conducteur reste garant de la sureté du véhicule, son attention reste sur la route et se concentre également sur la surveillance des retours visuels relatifs au fonctionnement des aides à la conduite enclanchées.

  • modes de
    conduite
    quelques
    modes

    Les systèmes d'aide à la conduite offrant une autonomie partielles ne restent capable de gérer que certains modes de conduite répétitifs et très normés. A ce stade d'autonomie, l'autoroute ou les routes à accès restraints sont les seuls cas envisageables pour une activation des systèmes.

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Niveau 2

Véhicules haut de gamme

En production / Commercialisé

Le véhicule est apte a prendre en main l'intégralité des paramètres de conduite, pour des scénarios de conduite bien définis.

2

Autonomie partielle
Mains libres
surveillance maintenue

Votre véhicule sera en mesure de gérer l'essentiel des actions de conduite (vitesse et direction) dans certains scénarios de conduite très limités. Les véhicules relativement haut de gamme sont déjà équipés de fonctions permettant de gérer la vitesse et/ou la direction dans le scénario de conduite le plus routinier : l'autoroute. Ces fonctions, que l'on nomme ACC ou LKA par exemple (voir définition plus bas), constituent un premier pas vers l'autonomisation de votre véhicule.
Même si votre véhicule vous donne l'impression d'être en mesure de se conduire seul sous certaines conditions, il est primordiale de rester très alerte sur l'environnement de conduite, votre responsabilité de conducteur est toujours pleine et entière, et vous devez être en mesure de reprendre le controle de votre véhicule dans un laps de temps très cours. Vos mains sont tenues de rester sur le volant, et votre attention doit rester à la surveillance de la route.
  • Direction
    et Vitesse
    Machine
    uniquement

    Certains systèmes comme l'ACC (Adaptive Cruise Controle, en français Régulateur de vitesse adaptatif) commencent à ressembler à des systèmes autonomes. Il s'agit d'une régulation de la vitesse automatique en fonction de la vitesse du véhicule précédent, afin de conserver une distance ou un temps entre les deux véhicules, la fonction étant capable d'accélérer et de décélérer, mais également de freiner sous certaines conditions. Votre véhicule est capable, dans un environnement de conduite très normé comme l'autoroute, de gérer la vitesse en autonomie.

    Pour ce qui est de la direction, le système LKA (Lane keeping assist, pour Aide au maintien dans la voie) permet à votre véhicule de corriger la trajectoire automatiquement si vos capteurs détectent les lignes de séparation de votre voie de circulation. Le système est donc actif (contrairement au LDW qui n'est qu'alertant), à condition que la détection des lignes se fasse correctement, ce que votre véhicule vous inquera au niveau de votre combiné d'instruments de conduite, ou de votre vision tête haute.

  • surveillance de
    l'environnement
    conducteur
    uniquement

    Le niveau d'automatisation représente déjà un risque pour le conducteur dans la mesure ou une autonomisation même très partielle de certains éléments de la conduite peut entrainer une baisse de la vigilance. Il est pourtant primordiale pour le conducteur de conserver une attention de chaque instant. L'aunomie du véhicule n'est à ce stade que très partielle, le conducteur doit se tenir prêt à reprendre le contrôle en un laps de temps très cours. Ses mains doivent rester sur le volant, son attention doit rester sur la route.

  • gestion des
    erreurs
    conducteur
    uniquement

    Il est fréquent que les systèmes proposant une autonomisation partielle défaillent au cours de leur fonctionnement. Le système LKA ne détecte pas nécessairement les lignes en toute circonstance. Le conducteur reste garant de la sureté du véhicule, son attention reste sur la route et se concentre également sur la surveillance des retours visuels relatifs au fonctionnement des aides à la conduite enclanchées.

  • modes de
    conduite
    quelques
    modes

    Les systèmes d'aide à la conduite offrant une autonomie partielles ne restent capable de gérer que certains modes de conduite répétitifs et très normés. A ce stade d'autonomie, l'autoroute ou les routes à accès restraints sont les seuls cas envisageables pour une activation des systèmes.

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Niveau 3

Renault concept Symbioz

Renault imagine l'automobile de demain, avec un niveau d'autonomisation supérieur, qui transforme notre relation à l'automobile, faisant de notre véhicule une pièce notre habitat capable de se déplacer.

3

Autonomie conditionnelle
regard libre
reprise de controle possible

Le stade 3 est le premier stade ou l'autonomisation est telle que la tâche de surveillance de l'environnement de conduite revient entièrement à la machine. Le conducteur peut laisser son regard et son attention s'orienter vers une autre activitée, comme la lecture, le visionnage d'une vidéo ou une discution. La légistlation en vigueur sur les activités autorisés dans ce cas de figure peut bien sûr varier d'un pays à l'autre.
Il est primordiale de se rappeller que le système reste faillible à ce stade, et que le conducteur doit rester à même de reprendre le contrôle du véhicule dans un cours laps de temps afin de prendre le relais du système en cas de défaillance ou de situation trop complexe à gérer. Les conditions de fonctionnement d'un véhcule autonome de niveau 3 peuvent également être variables, en fonction du type de route, ainsi que de la vitesse maximale gérée par la machine.
  • Direction
    et Vitesse
    Machine
    uniquement

    Des systèmes comme le TJA (Traffic jam "Assist" (Volkswagen) ou "Pilot" (Audi)) permettent de regrouper la gestion autonome de la direction et de la vitesse dans un seul ADAS. Une fois le système enclenché, le conducteur peut laisser la voiture gérer l'ensemble des tâches de conduite.

  • surveillance de
    l'environnement
    machine
    uniquement

    Le véhicule, si la situation de conduite le permet, est à même de surveiller l'environnement de conduite en autonomie et de prendre des mesures d'ugrence si le besoin se présente. Différents capteurs, resposants sur des technolgies complémentaires, observent les alentours immédiats et la route sur une distance importante à l'avant du véhicule, afin de prévenir tout danger. En cas de problème, le véhicule alerte le conducteur qui doit reprendre le contrôle le plus rapidement possible, le constructeur ayant un délais à respecter pour éviter de créer une situation dangereuse que le véhicule ne sara résoudre.

  • gestion des
    erreurs
    conducteur
    uniquement

    En cas de défaillance du système, une alerte résonnera et le conducteur est tenu d'agir rapidement pour reprendre le contrôle. LE système n'est en aucun cas capable de mettre le véhicule en sureté par lui même.

  • modes de
    conduite
    quelques
    modes

    Les systèmes permettant une autonomie de niveau 3 ne s'appliquent qu'à une quantité assez restrainte de scénarios de conduite. La vitesse maximale en mode entièrment autonome est souvent faible (correspondant aux vitesses des embouteillages) et le système repose sur des technologies qui peuvent se montrer défaillantes dans certains contextes.

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Niveau 4

Mercedes F015 concept

Le nombre de scénarios de conduite gérés de façon autonome augmente, les commandes de conduite sont toujours présentes, mais deviennent amovibles et la vie à bord du véhicule change du tout au tout.

4

Forte Autonomie
attention relachée
gestion autonome des erreurs

Le stade 4 pourrait s'accompagner d'une disparition partielle des commandes de conduite. Certains prototypes déploient par exemple des commandes de conduites escamotables au profil d'un écran destiné à des activité de divertissement. Le véhicule dispose en effet d'une surveillance accrue de l'environnement de conduite, ainsi que d'une capacité à résoudre les incidents même les plus graves, s'assurant de mettre le véhicule en sureté.
Il s'agit du premier mode ou le conducteur, entièrement déresponsabilisé de la conduite, peut se permettre de complètement relacher son attention, pour faire une sieste par exemple. Il est important de noter que ce niveau d'autonomie ne permet pas de se passer entièrement des commandes, ni de gérer l'intégralité des modes de conduite.
  • Direction
    et Vitesse
    Machine
    uniquement

    Le conducteur n'a plus aucune responsabilité à gérer pour la bonne marche du déplacement. Même les situations d'urgence peuvent être gérées en toute autonomie, la machine étant capable d'anticiper les problèms, de freiner ou d'éviter les accidents, ou à défaut de mettre le véhicule en sureté dans les meilleurs conditions. Le véhicule n'étant pas capable d'un tel niveau d'autonomie pour l'ensemble des modes de conduite, des commandes de conduite doivent rester accessibles mais leur accès n'est pas nécessaire dans un délais particulièrement cours.

  • surveillance de
    l'environnement
    machine
    uniquement

    Le nombre et la diversité des capteurs embarqués permet à la machine de disposer de nombreuses informations, associé à un logiciel de traitement performant, le système peut analyser l'environnement de conduite afin de prévoir et de gérer un très grand nombre de scénarios différents.

    L'attention du conducteur peut se relacher complètement, pour se concentrer sur une activité toute autre, voir même pour dormir.

  • gestion des
    erreurs
    machine
    uniquement

    Le système est en mesure de gérer les défaillances du système de pilotage et de surveillance. En cas de problème, la voiture sera mise en sureté, avec éventuellement une prise de contact automatique avec les services de secours, avec envoie des coordonnées GPS du véhicule.

  • modes de
    conduite
    modes
    variés

    Le véhicule peut gérer un grand nombre de modes de conduites en autonomie complète. Certaines restrictions seront tout de même à connaitre. Malgré le nombre de capteur et l'intelligence du système, tous les scénarios de conduite ne sont pas envisageable pour la machine et l'utilisation des commandes peut s'avérer nécessaire pour déplacer le véhicule sous certaines conditions.

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Niveau 5

Google full autonomous vehicule

L'autonomie complète est atteinte, les commandes de bord disparaissent entièrement, le véhicule est apte à gérer l'intégralité des scénarios de conduite. L'expérience à bord est au centre des préoccupations des industrielles.

5

Autonomie complète
plus de volant
aucune responsabilité conducteur

Le stade ultime d'autonomisation des véhicule est atteind. La question de la possession individuelle d'une automobile se pose tandis qu'une flotte de véhicules autonomes en libre service pourrait très bien assurer les déplacements de la population à l'échelle d'un territoire donné. Les scénarios de vie à l'intérieur du véhicule dépendent de ce nouveau rapport au déplacement, ainsi que des questions économiques et politiques soulevées par le déploiement de ces technologies.
Dans le cas d'un véhicule particulier, son autonomie est pleine et entière, votre responsabilité ne peux plus être engagé en cas d'accident car les commandes de conduite disparaissent du tableau de bord. Les scénarios de vie à l'intérieur de votre véhicules sont encore à inventer...
  • Direction
    et Vitesse
    Machine
    uniquement

    Le conducteur n'a plus aucune responsabilité à gérer pour la bonne marche du déplacement. Même les situations d'urgence peuvent être gérées en toute autonomie, la machine étant capable d'anticiper les problèms, de freiner ou d'éviter les accidents, ou à défaut de mettre le véhicule en sureté dans les meilleurs conditions. Le véhicule n'étant pas capable d'un tel niveau d'autonomie pour l'ensemble des modes de conduite, des commandes de conduite doivent rester accessibles mais leur accès n'est pas nécessaire dans un délais particulièrement cours.

  • surveillance de
    l'environnement
    machine
    uniquement

    Le nombre et la diversité des capteurs embarqués permet à la machine de disposer de nombreuses informations, associé à un logiciel de traitement performant, le système peut analyser l'environnement de conduite afin de prévoir et de gérer un très grand nombre de scénarios différents.

    L'attention du conducteur peut se relacher complètement, pour se concentrer sur une activité toute autre, voir même pour dormir.

  • gestion des
    erreurs
    machine
    uniquement

    Le système est en mesure de gérer les défaillances du système de pilotage et de surveillance. En cas de problème, la voiture sera mise en sureté, avec éventuellement une prise de contact automatique avec les services de secours, avec envoie des coordonnées GPS du véhicule.

  • modes de
    conduite
    tous les
    modes

    Le véhicule peut gérer un grand nombre de modes de conduites en autonomie complète. Certaines restrictions seront tout de même à connaitre. Malgré le nombre de capteur et l'intelligence du système, tous les scénarios de conduite ne sont pas envisageable pour la machine et l'utilisation des commandes peut s'avérer nécessaire pour déplacer le véhicule sous certaines conditions.


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