- Page d'accueil
- Actualité
- Technologie automobile
- Capteurs pour la détection d'objets : quelles variantes existe-t-il et comment fonctionnent-ils ?
Capteurs pour la détection d'objets : quelles variantes existe-t-il et comment fonctionnent-ils ?
Plus que jamais, le système de gestion moteur est influencé par des signaux externes. À l’avenir, la conduite autonome déterminera bien plus quand et comment la gestion moteur devra réagir. Des fonctions telles que le freinage d'urgence automatique et le régulateur de vitesse adaptatif garantissent déjà que l'ECU ne répond plus uniquement à la pédale d'accélérateur. Et même si tous ces capteurs destinés à la détection d'objets ne font pas directement partie du système de gestion moteur, il est important pour avoir une bonne idée de la manière dont ces capteurs influencent le fonctionnement de la gestion moteur.
Capteurs à ultrasons et ondes sonores
Nous commençons par les capteurs à ultrasons. Ces capteurs détectent les objets à l'aide d'ondes sonores. Peu importe que l'objet soit transparent ou opaque, ferreux ou non ferreux, solide, liquide ou en poudre. Le capteur émet des ondes sonores ultrasonores via un émetteur, qui entrent ensuite en collision avec d'éventuels obstacles. Le signal de retour est ensuite capté par le détecteur et un calcul simple s'ensuit pour déterminer la distance à l'obstacle :
D = 0,5T x C
« D » est la distance, « T » est le temps entre l'envoi et la détection des ondes sonores ultrasonores et « C » est la constante de la vitesse à laquelle les ondes sonores se propagent : 343 mètres par seconde. Rappelez-vous attentivement ce calcul, car bien que le « C » diffère selon le type de capteur, chaque capteur qui mesure la distance utilise essentiellement le même calcul simple.
Image : Représentation schématique du fonctionnement des capteurs à ultrasons
Les capteurs à ultrasons sont souvent utilisés comme capteurs de stationnement dans le pare-chocs. Cela les intègre automatiquement aux systèmes de freinage précollision et de stationnement automatique. Les signaux des capteurs à ultrasons sont donc rarement utilisés « purs », mais d'abord traités dans une unité d'acquisition de données. Si vous souhaitez vérifier si un capteur à ultrasons fonctionne correctement, mesurez non seulement l'alimentation électrique (généralement 5 V) et la masse, mais vérifiez également le signal entrant et sortant avec un oscilloscope.
Image : Onde carrée qui devrait être visible à travers le télescope
Capteurs radar et ondes radio
Le radar utilise des ondes radio pour détecter la distance, l'angle et la vitesse des objets qui passent. Un bon exemple est le radar Beamsteering SPEKTRA de Metawave, présenté début 2020. Metawave a développé un nouveau type de radar avec une fréquence de 77 GHz(!). Le radar balaie l'environnement très rapidement par pas de seulement 0,1 degré avec un angle étroit de 22 degrés (champ de vision). Cela crée un chevauchement extrême, ce qui permet au radar de détecter très précisément la vitesse et la direction du mouvement des objets, y compris le trafic traversant. Jusqu’à présent, la prévision de la vitesse et de la direction du mouvement constituait un problème majeur avec les véhicules autonomes.
Image : Représentation schématique du fonctionnement des capteurs radar
LiDAR et impulsions lumineuses
Au lieu d’ondes radio, le LiDAR (LIght Detection And Ranging ou Laser Imaging Detection And Ranging) émet des impulsions de lumière infrarouge pour détecter les objets. En raison de la vitesse et du petit diamètre de l’impulsion lumineuse, le LiDAR est également capable de voir de très petits objets. Vous pouvez donc réellement considérer le LiDAR comme la version rapide du radar Full HD. Cela permet également un rendu 3D détaillé de l’environnement, une fonctionnalité particulièrement utile pour réaliser une conduite autonome. La technologie est encore un peu coûteuse et les capteurs LiDAR destinés à cette application sont encore un peu gros, mais les experts de l'industrie automobile estiment que le LiDAR deviendra essentiel à l'avenir dans le développement futur des véhicules autonomes.
Image : Représentation schématique du fonctionnement des capteurs LiDAR
Fait amusant: Saviez-vous que les capteurs LiDAR sont désormais même utilisés dans les téléphones mobiles ? Les deux nouvelles générations d’iPhone d’Apple disposent d’un tel capteur. Le capteur est reconnaissable au cercle noir plat à côté des objectifs de la caméra. Comme ces téléphones mobiles peuvent désormais voir la profondeur, cela offre d’énormes possibilités pour les applications de réalité augmentée. De plus, le système de caméra est capable de se concentrer sur un objet spécifique beaucoup plus rapidement et avec plus de précision.
LiDAR à semi-conducteurs
Dans le but de rendre le LiDAR moins cher (et donc plus adapté à la production de masse), l'industrie automobile semble également se concentrer de plus en plus sur les capteurs LiDAR « de type iPhone ». Malheureusement, ces capteurs à semi-conducteurs ne sont pas capables de créer une image complète de l'environnement virtuel pendant leur exécution, mais en travaillant ensemble, 9 de ces capteurs peuvent ensemble imager l'ensemble de l'environnement. Outre les coûts réduits, cela présente un autre avantage : les saillies larges et laides appartiennent au passé, ce qui contribue à la fois à l'aérodynamisme et à la conception des véhicules autonomes. Par exemple, Volkswagen, GM et un certain nombre de marques automobiles chinoises ont déjà investi massivement dans cette technologie.
Ondes lumineuses FIR et infrarouges
Mais même si beaucoup de temps est actuellement consacré au développement du radar et du LiDAR pour la conduite autonome, les deux technologies ont aussi leurs inconvénients. C’est pourquoi ils s’intéressent désormais également à une autre technologie (largement utilisée par les militaires) : la technologie infrarouge lointain (FIR). Une caméra FIR « voit » les ondes lumineuses infrarouges et peut les convertir en image. La caméra est capable de le faire car chaque objet ou matériau rayonne sa propre température.
Cependant, contrairement au radar et au LiDAR, le FIR ne génère pas d’environnement 3D direct. C’est pourquoi nous espérons à l’avenir une combinaison de plusieurs techniques. Cependant, cela entraînera un énorme flux de données. En outre, plusieurs fabricants se concentrent également sur un système de caméra pour rendre possible la conduite autonome.