Voiture autonome

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Pour un article plus général, voir Système automatique de transport.

Voiture autonome dont on distingue certains capteurs

Une voiture autonome^[1] est une voiture capable de rouler automatiquement et en toute autonomie dans le trafic réel et sur une infrastructure non spécifique sans l'intervention d'un être humain. C'est une application typique du domaine de la robotique mobile.

Principes

Le véhicule autonome, qui à l'origine est un véhicule standard, est équipé de capteurs numériques (caméras, radars, sonars, lidars, etc.) dont les données sont traitées par des logiciels spécifiques :

• avec la fusion de ces données, ces logiciels reconstituent la situation routière 3D par reconnaissance de formes (limites de chaussées, de voies, de véhicules, d'obstacles, de panneaux) et emploient des algorithmes d'intelligence artificielle pour décider de l'action à réaliser sur les commandes du véhicule ;
• les actions décidées par logiciel sont réalisées par servocommandes sur le volant, l'accélérateur, le frein et diverses interfaces permettant l'engagement et le désengagement du mode conduite automatique.

Avantages potentiels et défis

La généralisation des voitures autonomes pourrait permettre :

• une réduction des accidents, du fait d'un meilleur temps de réaction et d'une plus grande fiabilité des systèmes informatisés ;
• une réduction des embouteillages, grâce à une meilleure circulation, et une homogénéisation quasi instantanée du trafic, et ce grâce au système de communication entre véhicules ;
• aux occupants de la voiture de focaliser l'attention sur autre chose que la conduite ;
• une augmentation des limites de vitesse ;
• le retrait des contraintes liées à la conduite. Les limites d'âge ou de santé des occupants ne sont plus pertinentes ;
• la diminution du nombre de parkings, notamment en centre ville, puisque la voiture peut déposer ses occupants et se garer toute seule beaucoup plus loin ;
• la disparition de nombreux trajets d'ajustement et redondants (par exemple, les trajets en taxi ou en bus pourraient disparaître) ou les trajets nécessitant un chauffeur pour rapporter une voiture. On peut penser aussi aux passages chez le garagiste pour vérifications ;
• la disparition des contrôles de police et des assurances de véhicule ;
• la livraison automatique de produits à partir d'épiceries ou de supermarchés ;
• la réduction d'espace nécessaire au parking des véhicules ;
• la réduction des signalisations, puisque les voitures pourraient recevoir les informations de l'environnement de manière électronique (mais pour les piétons, cette signalisation demeurerait nécessaire) ;
• une plus grande efficacité énergétique, ce qui aurait pour conséquence une moindre pollution

Cependant, tous ces avantages combinés sont si séduisants qu'ils pourraient provoquer, dans un second temps, une hausse importante de la circulation.

Enfin, malgré ces avantages, certains défis demeurent de taille :

• quelle responsabilité juridique sera engagée en cas d'accident ?
• la population peut avoir du mal à laisser le contrôle de leur voiture à des machines. On sait que la plupart des gens pense mieux conduire que la moyenne ;
• le piratage informatique des voitures pourrait compromettre gravement la circulation ;
• les voitures ne peuvent obéir aux signaux des agents de police. En ce cas, il sera probable qu'ils devront probablement disposer d'outils adaptés (télécommande, smartphones) pour réguler la circulation.
• la réduction de demande de mains d'oeuvre, comme des chauffeurs, dans les secteurs du transport.

Historique

Plusieurs tentatives isolées avaient été réalisées depuis les années 1970, mais l'évolution rapide des technologies liées aux capteurs, à la télématique et à la puissance intrinsèque des processeurs numériques, ont finalement abouti à des résultats probants et assez nombreux :

• en 1977 le Laboratoire de robotique de Tsukuba au Japon fit fonctionner une automobile automatique sur un circuit dédié. Le suivi de trajectoire était réalisé par reconnaissance du marquage au sol et la vitesse de 30 km/h était atteinte ;
• en 1984 Mercedes-Benz testa une camionnette automatique équipée de caméras, dont le logiciel de reconnaissance était développé par une équipe de l'université de la Bundeswehr à Munich sous la direction d'Ernst Dickmanns. Le véhicule atteint 100 km/h sur un réseau routier sans trafic ;
• en 1986 le projet ALV (Autonomous Land Vehicle) financé par le DARPA, aboutit à un démonstrateur autonome capable de suivre une route à 30 km/h. Le Laboratoire de Robotique de l'université de Carnegie Mellon de Pittsburg démarre le développement des véhicules automatiques Navlab ;
• en 1987 la Commission européenne finança le projet EUREKA Prometheus, à hauteur d'un équivalent de 800 millions d'euros, qui contribua, entre autres, au développement d'outils technologiques dédiés à la conduite automobile automatique ;
• en 1987, le laboratoire de recherche Hugues Electronics (HRL) complète le véhicule ALV en le rendant tout-terrain et capable d'évoluer à 3 km/h dans un environnement complexe (végétation, rochers, ravins) ;
• en 1994, à l'occasion d'une conférence scientifique sur le thème, Daimler-Benz réalise une démonstration, en situation réelle de trafic sur l'autoroute A1 à partir de Paris, de deux véhicules autonomes (VaMP and Vita-2) pilotés par logiciels de l'équipe de Dickmanns et capables de réaliser conduite en file, changement de file et dépassement avec une vitesse de pointe de 130 km/h ;
• en 1995 un de ces véhicules réalisa le trajet Munich-Copenhague et retour (1 600 km) avec une vitesse atteinte de 175 km/h. La plus longue section de conduite automatique continue fut 158 km. La même année un véhicule Navlab réalisa l'opération No Hands Across America sur le trajet Washington, D.C. à San Diego ;
• en août 1997 a lieu à San Diego une importante démonstration du consortium américain de l'autoroute automatisée National Automated Highway System Consortium (NAHSC) où divers véhicules autonomes peuvent être comparés. À cette occasion une infrastructure spécifique avait été préparée par l'insertion de plots magnétiques servant au guidage dans certaines sections d'autoroute^[2] ;

• en octobre 2010, Google annonce avoir conçu un système de pilotage automatique pour automobile, qu'il a installé sur huit véhicules. Anthony Levandowski et Sebastian Thrun sont aux manettes.

Projets

De nombreux constructeurs automobiles travaillent actuellement sur des projets de voiture autonome : Audi, Toyota, Renault, Nissan, Peugeot, General Motors, Mercedes-Benz, ou encore Tesla.

En août 2013, Nissan annonce vouloir commercialiser ses premières voitures sans conducteur en 2020^[3]. Volvo souhaite aussi proposer un modèle sans accident avant 2020^[4].

Plusieurs constructeurs automobiles français ont également un projet de voiture autonome, c'est notamment le cas du groupe PSA qui fait circuler depuis l'été 2015 sur route ouverte plusieurs véhicules de type Citroën C4 Picasso^[5]

Législation

Cinq États des États-Unis autorisent les véhicules autonomes sur leur territoire : le Nevada (depuis juin 2011), la Floride (depuis avril 2012), la Californie (depuis septembre 2012) et le Michigan (fin 2013), ainsi que le District de Columbia (début 2013).

En France, le « véhicule à pilotage automatique » fait l'objet de l'un des 34 plans de la Nouvelle France industrielle annoncés en octobre 2013. D'autre part, l'Assemblée nationale autorise le 14 octobre 2014 le principe des tests sur route « véhicule à délégation totale ou partielle de conduite », dans le cadre de la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte^[6]. Ainsi 2 000 km de voie devraient être ouverts dès 2015 sur le territoire national notamment à Bordeaux, en Isère, en Île-de-France et à Strasbourg^[7],[8].

L'Allemagne a annoncé l'ouverture prochaine de zones d'essai sur Autoroute. La A9 reliant Munich à Berlin et la A841 reliant Stuttgart à la frontière suisse devraient accueillir une portion autorisant les véhicules autonomes. Les dates et budgets concernant ce projet n'ont toute fois pas encore été communiqués^[9].

Une dizaine d'états américains (dont New York, Hawaï, New Jersey, Oklahoma etc.) envisagent également de légaliser ces véhicules en 2015^[10].

Classification

Aux États-Unis la National Highway Traffic Safety Administration, agence fédérale en charge de la sécurité routière, a établie une classification des véhicules autonomes comportant 5 niveaux^[11]:

• Niveau 0 : Aucune automatisation (No-Automation) Le conducteur a un contrôle total et à tout instant des fonctions principales du véhicule (moteur, accélérateur, direction, freins).
• Niveau 1 : Automatisation de certaines fonctions (Function-specific Automation) L'automatisation est présente pour certaines fonctions du véhicule, mais ne font qu'assister le conducteur qui garde le contrôle global. Par exemple, le Système anti-blocage des roues (ABS) ou l'Électrostabilisateur programmé (ESP) vont automatiquement agir sur le freinage pour aider le conducteur à garder le contrôle du véhicule.
• Niveau 2 : Automatisation de fonctions combinées (Combined Function Automation) Le contrôle d'au moins deux fonctions principales est combiné dans l'automatisation pour remplacer le conducteur dans certaines situations. Le Régulateur de vitesse adaptatif combiné avec le centrage sur la voie fait entrer le véhicule dans cette catégorie, tout comme le Park assist qui permet le stationnement sans que le conducteur n'agisse sur le volant ou les pédales.
• Niveau 3 : Conduite autonome limitée (Limited Self-Driving Automation) Le conducteur peut céder le contrôle complet du véhicule au système automatisé qui sera alors en charge des fonctions critiques de sécurités. Cependant la conduite autonome ne peut avoir lieu que dans certaines conditions environnementale et de trafic (uniquement sur autoroute par exemple). Il est imposé au conducteur d'être en mesure de pouvoir reprendre le contrôle dans un temps acceptable sur demande du système (notamment lorsque les conditions de circulation autonome ne sont plus réunies : sortie de l'autoroute, bouchon, etc.). La Google Car est actuellement à ce stade d'automatisation.
• Niveau 4 : Conduite autonome complète (Full Self-Driving Automation) Le véhicule est conçu pour assurer seul l'ensemble des fonctions critiques de sécurité sur un trajet complet. Le conducteur fournit une destination ou des consignes de navigation mais n'est pas tenu de se rendre disponible pour reprendre le contrôle. Il peut d'ailleurs quitter le poste de conduite et le véhicule est capable de circuler sans occupant à bord.

DARPA Grand Challenge

En 2004, l’agence DARPA organisa le DARPA Grand Challenge, un concours réservé aux voitures autonomes avec 1 million de dollars à la clé. Le circuit faisait 240 km et se trouvait dans le désert. Le but était d’arriver à destination en moins de 10 heures. Cette année-là, aucun véhicule n’arriva à destination. Celui qui est allé le plus loin, « Sandstorm », s’arrêta au bout de 12 km

L’année suivante, une nouvelle édition de ce Challenge eu lieu, avec cette fois une récompense doublée. Cinq équipes arrivèrent à destination dont quatre sous la limite des 10 heures. L'équipe de Stanford Racing remporta le prix avec un temps record de 6 heures et 53 minutes. 

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Véhicule à guidage automatique
• Automobile
• Automatisme (organe)
• European Land-Robot Trial

Bibliographie

• Georges Dobias : Vers la voiture automate : circulation et sécurité, (ISBN 9782738112941)

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