Avec le développement continu de l'industrie automobile, les technologies intelligentes et automatisées des véhicules gagnent rapidement en popularité. Parmi elles, le système avancé d'aide à la conduite (ADAS) est devenu un élément indispensable des voitures modernes. Cette technologie vise à réduire les accidents de la route et à offrir aux conducteurs une expérience de conduite plus confortable en améliorant la sécurité et le confort de conduite. Qu'il s'agisse de systèmes de sécurité active ou de fonctions d'aide à la conduite, les ADAS améliorent constamment notre expérience de conduite. Comprendre les systèmes ADAS est essentiel pour appréhender les futures tendances technologiques automobiles.
ADAS (Advanced Driver Assistance System) est un ensemble de technologies électroniques permettant d'aider les conducteurs à conduire et à se garer. L'ADAS s'appuie sur divers capteurs, caméras, radars et LIDAR pour détecter et interpréter l'environnement du véhicule, fournissant ainsi des informations et exécutant des opérations automatiques pour améliorer la sécurité et le confort de conduite.
Les composants clés du système ADAS sont ceux qui assurent son fonctionnement et ses performances. Combinés, ils perçoivent l'environnement du véhicule en temps réel et fournissent une assistance à la conduite au conducteur. Voici les principaux composants du système ADAS:
1. Caméras
① Caméra frontale : Installée à l'avant du véhicule, elle sert principalement à détecter les marquages au sol, les panneaux de signalisation, les piétons et les autres véhicules qui précèdent. Les caméras frontales sont généralement utilisées pour des fonctions telles que l'assistance au maintien dans la voie et la reconnaissance des panneaux de signalisation.
② Caméra panoramique : Système multi-caméras autour du véhicule offrant une vue panoramique à 360 degrés pour aider le conducteur à observer la situation autour du véhicule lors de la conduite à basse vitesse ou du stationnement. Ce système est couramment utilisé pour le stationnement automatique et la surveillance des angles morts.
③ Caméra de recul : installée à l'arrière du véhicule, généralement utilisée pour fournir une vision lors de la marche arrière et fonctionner avec le système d'assistance à la marche arrière.
2. Radar
① Radar avant : Installé à l’avant du véhicule, il utilise les ondes radio pour détecter la distance et la vitesse des objets qui le précèdent. Il est souvent utilisé dans les régulateurs de vitesse adaptatifs et les systèmes d’alerte de collision pour aider le véhicule à maintenir une distance de sécurité avec le véhicule qui le précède.
② Radar latéral : installé sur le côté du véhicule, il permet de détecter les objets des deux côtés du véhicule. Il est couramment utilisé pour la détection des angles morts et l'assistance au changement de voie.
3. LIDAR
Capteur LiDAR : utilise des faisceaux laser pour détecter l'environnement et générer des nuages de points 3D de haute précision. Le LIDAR est principalement utilisé dans les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) et de conduite autonome pour fournir des informations précises sur la distance et la reconnaissance des objets. Comparé aux radars traditionnels, le LIDAR offre une plus grande précision dans la détection de la forme et de la taille des objets.
4. Capteurs à ultrasons
Détection à courte portée : Ces capteurs sont généralement utilisés pour la détection à courte portée des véhicules, par exemple pour détecter les obstacles autour du véhicule lors du stationnement. Les capteurs à ultrasons sont largement utilisés pour l'aide au stationnement et la détection d'obstacles à faible vitesse.
5. ECU - Unité de contrôle électronique
Centre de traitement des données et de prise de décision : l'ECU est le cerveau du système ADAS. Il collecte les données des capteurs, caméras, radars et autres dispositifs, puis les traite et prend des décisions grâce à des algorithmes avancés. Après réception des données, l'ECU peut les analyser et réagir rapidement, par exemple en automatisant le freinage ou le réglage de la direction.
6. GPS et systèmes de navigation
Positionnement et navigation : Le module GPS permet de localiser précisément l'emplacement géographique du véhicule et est combiné aux données cartographiques pour réaliser des fonctions telles que la planification d'itinéraire et les invites de navigation. Les systèmes GPS et de navigation sont essentiels à la conduite autonome et aux fonctions de suivi d'itinéraire.
7. Réseau embarqué (CAN Bus, Ethernet)
Système de communication : Le réseau du véhicule est une plateforme de communication importante qui relie les différents composants du système ADAS. Le bus CAN (Controller Area Network) et Ethernet transmettent des données et des signaux de contrôle au sein du système, assurant une coordination et une synchronisation rapides entre les capteurs, les calculateurs et les actionneurs.
8. Logiciels et algorithmes
① Algorithme de traitement d'image : utilisé pour analyser les images capturées par la caméra, telles que la détection de ligne de voie, la reconnaissance des panneaux de signalisation, etc.
② Traitement et fusion du signal : fusionner les données de différents capteurs pour générer un résultat complet de perception environnementale.
③ Algorithme de prise de décision et de contrôle : Prenez des décisions en temps réel et contrôlez le comportement du véhicule, comme la direction, l'accélération, le freinage, etc., en fonction des informations de perception et des conditions de conduite.
9. Affichage et interface homme-machine (IHM)
① Affichage des informations : Affichage au conducteur des informations de détection du système ADAS, des messages d'avertissement, de l'état de l'assistance à la conduite, etc., via le tableau de bord, l'affichage tête haute (HUD) ou l'écran de contrôle central.
② Interaction utilisateur : Grâce à l'IHM, le conducteur peut interagir avec les fonctions ADAS, telles que le réglage de la vitesse de croisière adaptative, l'activation ou la désactivation de certaines fonctions d'assistance à la conduite, etc.
Ensemble, ces composants essentiels constituent la base du système ADAS. Ils prennent en charge ses différentes fonctions d'assistance à la conduite et offrent aux conducteurs une expérience de conduite sûre, efficace et confortable. Chaque composant joue un rôle indispensable au sein du système, garantissant son bon fonctionnement dans diverses conditions de conduite.
Le principe de fonctionnement du système ADAS repose sur l'intégration de multiples capteurs et technologies pour la perception de l'environnement du véhicule, le traitement des données, la prise de décision et l'exécution des opérations. Voici le principe de fonctionnement détaillé du système ADAS :
1. Perception
Acquisition de données de capteurs : les systèmes ADAS surveillent en permanence l'environnement autour du véhicule grâce à une variété de capteurs, tels que des caméras, des radars, des LIDAR, des capteurs à ultrasons, etc. Ces capteurs peuvent détecter des objets, des lignes de voie, des panneaux de signalisation, des piétons, etc. devant, sur le côté et derrière.
2. Traitement des données et fusion de capteurs
① Fusion des données des capteurs : Chaque capteur ayant ses propres avantages et limites, les systèmes ADAS fusionnent les données de différents capteurs pour offrir une perception environnementale plus précise et plus complète. Par exemple, le radar mesure efficacement les distances, mais sa capacité à distinguer la forme des objets est limitée. Les caméras, quant à elles, identifient efficacement les objets, mais leur précision est inférieure à celle du radar pour la mesure des distances. La fusion des données permet d'exploiter pleinement les données de chaque capteur afin de pallier leurs faiblesses respectives.
② Traitement d'images et vision par ordinateur : Le système utilise des algorithmes de traitement d'images et une technologie de vision par ordinateur pour analyser les images capturées par la caméra et identifier des informations importantes telles que les lignes de circulation, les panneaux de signalisation, les piétons et les véhicules.
③ Exécution des fonctions d'assistance au conducteur : en fonction de la décision du système, les fonctions ADAS (telles que le régulateur de vitesse adaptatif, le freinage d'urgence automatique, l'assistance au maintien de la voie, etc.) seront activées pour aider le conducteur à maintenir une conduite sûre.
3. Prise de décision et contrôle
① Prise de décision en temps réel : À partir des données de fusion des capteurs et des résultats de reconnaissance des cibles, le système ADAS prend des décisions en temps réel grâce à des algorithmes complexes et à l'intelligence artificielle. Ces décisions peuvent inclure l'ajustement de la vitesse du véhicule, le changement de voie, le freinage d'urgence, etc.
② Sortie du signal de commande : Une fois la décision prise, le système envoie des signaux de commande aux systèmes d'exécution du véhicule, tels que la direction, le système de freinage, la commande d'accélérateur, etc., via l'unité de commande électronique (ECU), afin d'exécuter les opérations correspondantes.
③ Exécution des fonctions d'assistance au conducteur : en fonction de la décision du système, les fonctions ADAS (telles que le régulateur de vitesse adaptatif, le freinage d'urgence automatique, l'assistance au maintien de la voie, etc.) seront activées pour aider le conducteur à maintenir une conduite sûre.
4. Rétroaction et interaction homme-machine, IHM
Affichage d'informations et alertes : les systèmes ADAS fournissent au conducteur des informations environnementales importantes, l'état du système et des alertes via l'interface homme-machine (tableau de bord, affichage tête haute, écran tactile, etc.). Par exemple, si le système détecte un risque de collision, il avertit le conducteur par des signaux sonores, visuels ou tactiles.
5. Surveillance et apprentissage du système
① Adaptation et apprentissage : Certains systèmes ADAS avancés disposent de capacités d'apprentissage permettant d'optimiser leurs performances en surveillant en permanence le comportement du conducteur et les changements environnementaux. Par exemple, le système peut ajuster le niveau d'alerte ou les conditions de déclenchement de l'assistance à la conduite en fonction des habitudes du conducteur.
② Diagnostic des pannes et mécanisme de sécurité : Le système ADAS surveille en permanence son état de fonctionnement et détecte les défaillances des capteurs ou des actionneurs. Dès qu'une anomalie est détectée, le système active un mécanisme redondant ou avertit le conducteur afin de garantir la sécurité de conduite.
6. Intégration du système et contrôle du véhicule
Intégration avec d'autres systèmes du véhicule : les systèmes ADAS sont généralement étroitement intégrés aux autres systèmes de contrôle du véhicule (tels que la commande de puissance, le contrôle du freinage, la commande de direction, etc.). Grâce au réseau du véhicule (tel que le bus CAN ou Ethernet), les systèmes ADAS peuvent échanger rapidement des informations avec les autres sous-systèmes du véhicule pour assurer une coordination globale.
En résumé, le principe de fonctionnement du système ADAS repose sur un processus complexe de traitement de données multicapteurs et de contrôle en temps réel. Grâce à la perception de l'environnement, au traitement et à la fusion des données, ainsi qu'à la prise de décision et au contrôle en temps réel, le système ADAS peut fournir diverses fonctions d'assistance à la conduite pour améliorer la sécurité et le confort de conduite. L'interface homme-machine permet au conducteur de comprendre l'état du système à tout moment et d'intervenir si nécessaire.
La classification fonctionnelle des systèmes ADAS couvre de multiples fonctions d'assistance à la conduite et de renforcement de la sécurité, visant à améliorer la sécurité, le confort et le confort du conducteur. Voici les principales classifications fonctionnelles des systèmes ADAS :
1. Fonction d'assistance à la conduite
① Régulateur de vitesse adaptatif (ACC) : ajuste automatiquement la vitesse du véhicule pour maintenir une distance de sécurité avec le véhicule qui précède. Adapté à la conduite sur autoroute, il réduit la fatigue du conducteur après de longues heures de conduite.
② Assistance au maintien dans la voie (LKA) : ajuste automatiquement le volant pour maintenir le véhicule au centre de sa voie et éviter toute sortie involontaire de voie.
③ Avertissement de sortie de voie (LDW) : un avertissement est émis lorsque le véhicule est sur le point de quitter la voie, rappelant au conducteur de corriger la direction.
④ Reconnaissance des panneaux de signalisation (TSR) : identifiez les panneaux de signalisation sur la route, tels que la limitation de vitesse, l'interdiction d'entrée, etc., et rappelez aux conducteurs de s'y conformer.
⑤ Aide au stationnement : Aide le conducteur à se garer automatiquement. Le système détecte les places de stationnement grâce à des capteurs et gère le volant et la vitesse pour effectuer les manœuvres de stationnement.
2. Améliorations de la sécurité
① Freinage automatique d'urgence (AEB) : Lorsqu'une collision imminente est détectée, le système freine automatiquement pour éviter ou atténuer la collision.
② Surveillance des angles morts (BSM) : Lorsqu'un autre véhicule se trouve dans l'angle mort du véhicule, le système alerte le conducteur par des signaux visuels ou sonores pour éviter les collisions latérales.
③ Avertissement de collision avant (FCW) : lorsque le système détecte que le véhicule qui précède est trop proche ou qu'il existe un risque potentiel de collision, il émet un signal d'avertissement pour rappeler au conducteur d'agir.
④ Alerte de trafic transversal arrière (RCTA) : lors de la marche arrière, le système détecte si des véhicules se déplacent latéralement sur les côtés gauche et droit et émet un avertissement pour éviter une collision.
⑤ Détection de somnolence du conducteur : en surveillant les expressions faciales ou le comportement de conduite du conducteur, il peut déterminer si le conducteur est fatigué et lui rappeler de se reposer.
3. Fonction de contrôle intelligent
① Assistance adaptative aux feux de route (AHBA) : ajuste automatiquement les feux de route en fonction des conditions de la route et de la circulation, évitant ainsi l'éblouissement des véhicules venant en sens inverse tout en garantissant un éclairage optimal.
② Assistance au changement de voie (LCA) : Lorsque le conducteur souhaite changer de voie, le système vérifie la présence de véhicules dans l'angle mort ou en approche rapide afin de garantir un changement de voie en toute sécurité.
③ Assistance aux embouteillages (TJA) : dans les embouteillages à faible vitesse, le système contrôle automatiquement les opérations d'accélération, de freinage et de direction pour réduire le stress du conducteur.
4. Fonction d'aide au stationnement
① Système de vision panoramique à 360 degrés : offre une vue plongeante sur l'environnement du véhicule pour aider le conducteur à se garer ou à faire marche arrière dans les espaces restreints.
② Avertissement de collision avant et arrière : En cas d'obstacle devant ou derrière le véhicule, le système émet un avertissement pour éviter toute collision lors de la conduite à basse vitesse ou du stationnement.
5. Assistance à la conduite de nuit
① Système de vision nocturne : utilise une caméra infrarouge pour détecter les piétons, les animaux et les véhicules sur la route la nuit ou par faible visibilité, et alerte le conducteur sur l'écran.
② Feux de route automatiques (AHB) : Bascule automatiquement entre les feux de route et les feux de croisement en fonction des conditions de la route et des feux des véhicules venant en sens inverse, améliorant ainsi la sécurité de la conduite de nuit.
6. Évitement d'obstacles et guidage sur chemin
① Assistance à l'évitement d'obstacles : lorsqu'un obstacle est détecté devant, le système fournit des indications de trajectoire pour aider le conducteur à l'éviter.
② Assistance au maintien de trajectoire : ce système aide le véhicule à maintenir une trajectoire idéale dans des conditions routières complexes et réduit le risque de mauvaise conduite.
Ces catégories fonctionnelles couvrent les principales fonctionnalités des systèmes ADAS, aidant les conducteurs à contrôler leur véhicule plus facilement et en toute sécurité dans diverses conditions de conduite. Avec le développement technologique, les fonctionnalités des systèmes ADAS sont constamment étendues et améliorées.
À mesure que les systèmes ADAS se développent, de plus en plus de constructeurs automobiles et d'entreprises technologiques commencent à les intégrer à divers véhicules afin d'améliorer la sécurité de conduite et l'expérience utilisateur. Voici quelques domaines d'application et exemples concrets de systèmes ADAS:
1. Application dans les voitures particulières
① Régulateur de vitesse adaptatif (ACC) et assistance au maintien dans la voie :
Cas : Le système Autopilot de Tesla est une application typique. Il ajuste automatiquement la vitesse sur autoroute et maintient le véhicule au centre de la voie, réduisant ainsi considérablement la pression sur les longs trajets.
② Freinage automatique d'urgence (AEB)
Cas : Le système AEB de Volkswagen détecte les obstacles devant et freine automatiquement en cas de collision imminente. Largement utilisé sur de nombreux modèles, il a permis de réduire considérablement l'incidence des collisions arrière à basse vitesse.
③ Surveillance des angles morts (BSM) et alerte de trafic transversal arrière (RCTA)
Cas : Le système Safety Sense de Toyota intègre les fonctions BSM et RCTA pour offrir une sécurité supplémentaire lors des changements de voie et des marches arrière, réduisant ainsi le danger des angles morts lors de la conduite.
2. Application aux véhicules utilitaires
① Assistance aux embouteillages (AJT) et système de surveillance de la fatigue :
Cas : La série de camions de Daimler a introduit des systèmes d'assistance aux embouteillages et de surveillance de la fatigue pour aider les conducteurs de fret longue distance à rester vigilants et en sécurité dans les embouteillages ou les longs trajets.
② Système d'imagerie panoramique à 360 degrés et aide au stationnement automatique :
Cas : Volvo Trucks équipe ses camions lourds d'un système d'imagerie panoramique à 360 degrés et d'une assistance au stationnement automatique, ce qui permet aux gros véhicules de circuler plus facilement et en toute sécurité dans les rues étroites des villes et dans les parcs de marchandises.
3. Application aux transports publics
① Freinage d'urgence automatique et détection des piétons
Cas : Le projet de bus sans conducteur de Singapour utilise des systèmes ADAS avancés, notamment des fonctions de freinage d'urgence automatique et de détection des piétons, pour garantir que le véhicule puisse éviter les collisions avec les piétons et les autres véhicules lors de la conduite dans les zones urbaines.
4. Application de fonctions de conduite avancées
① Conduite et stationnement semi-automatiques :
Cas : Le Traffic Jam Pilot de l'Audi A8 est le premier système automobile de série à atteindre la conduite autonome de niveau 3. Dans les embouteillages, le système peut prendre entièrement en charge la conduite et assurer un stationnement entièrement automatique.
② Système intelligent de feux de route et de vision nocturne :
Cas : Le système intelligent de feux de route laser et de vision nocturne de BMW peut offrir une excellente vision lors de la conduite de nuit, ajuster automatiquement l'angle et la luminosité des feux de route pour éviter d'éblouir les véhicules venant en sens inverse et identifier à l'avance les dangers potentiels sur la route grâce à des caméras infrarouges.
5. Application aux infrastructures urbaines et routières
① Gestion intelligente du trafic :
Étude de cas : Dans de nombreuses villes européennes, la technologie ADAS a été intégrée aux systèmes intelligents de gestion du trafic. En communiquant avec l'infrastructure routière, les véhicules peuvent obtenir à l'avance des informations telles que l'état des feux de circulation, les limitations de vitesse et les fermetures de routes, optimisant ainsi les itinéraires et réduisant les accidents de la route.
6. Application dans des environnements spéciaux
① Aide à la conduite par mauvais temps
Étude de cas : Ford a ajouté à ses modèles F-150 des fonctions ADAS conçues pour des conditions routières particulières, comme la neige, la boue et le désert. Elles améliorent la sécurité de conduite et la stabilité du véhicule en ajustant la dynamique du véhicule et en surveillant l'état de la route en temps réel.
② Aide à la conduite tout-terrain :
Cas : Le système Terrain Response de Land Rover peut ajuster automatiquement les systèmes de suspension, de direction et de contrôle de traction du véhicule en fonction des différents terrains pour offrir la meilleure expérience de conduite tout-terrain.
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