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L’avenir des capteurs pour les voitures autonomes : toutes les routes, toutes les conditions – High-teK.ca

Quelles que soient vos réflexions sur la rapidité avec laquelle la technologie des véhicules autonomes progressera, il ne fait aucun doute qu’elle devra s’appuyer sur une technologie de capteurs meilleure et moins coûteuse que celle dont nous disposons aujourd’hui. Les véhicules d’essai actuels ont souvent des ensembles de capteurs coûtant plus de 100 000 $ et ne peuvent toujours pas faire face à tous les types de conditions routières et météorologiques.

Pour aider à fournir un contexte et à évaluer le potentiel futur de diverses technologies de capteurs, nous avons réuni un panel d’experts de l’industrie à Electronic Imaging 2020. Ils représentaient les principales modalités de capteurs utilisées aujourd’hui dans l’automobile : lidar, radar, caméras et imagerie thermique. Tout le monde a beaucoup appris, et nous partagerons avec vous d’excellents points à retenir dans ce compte rendu de la session.

Le crédit: Joyce Farrell, SCIEN de Stanford

Définition du contexte : David Cardinal, High-teK.ca

Pour lancer le panel, nous avons préparé le terrain avec un historique et des objectifs pour la session. Pour le contexte, il est clair qu’il existe un continuum d’applications. Cela va des déploiements ADAS de niveau 2/2+ d’aujourd’hui jusqu’au Saint Graal du niveau 5 poursuivi par Waymo, avec des dizaines d’entreprises visant les déploiements de flottes de véhicules partagés de niveau 4 qui se situent quelque part entre les deux.

Le panel Sensors for Autonomouse Vehicles était une session vedette à Electronic Imaging 2020.Comme objectifs de la session, nous avons défini 1) comprendre les forces et les faiblesses de chaque technologie, 2) comment celles-ci vont changer à l’avenir, et 3) comment elles vont se concurrencer et se compléter dans le cadre d’une solution globale.

Dr Nikhil Naikal, Velodyne Lidar

Il était normal que l’ancêtre des sociétés de capteurs automobiles, Velodyne, lance le panel. Son implication remonte au DARPA Challenge original et au désormais tristement célèbre style «KFC Bucket» de lidar à balayage monté sur le toit. Bien que Velodyne soit toujours le leader reconnu du marché, il fait désormais face à des dizaines de concurrents.

Analyse de Velodyne des forces et des faiblesses du lidar dans plusieurs conditions d'éclairage

L’analyse de Velodyne des forces et des faiblesses du lidar dans plusieurs conditions d’éclairage.

Pour faire face à la concurrence, Velodyne a élargi sa gamme de lidar pour inclure des unités jusqu’au petit Velobit qu’il prévoit de vendre à environ 100 $ lorsqu’il sera disponible. La société est également impatiente de vivre sa conception originale sur le toit, car Naikall nous a montré des photos de la Tesla que Velodyne a modernisée avec une suite de lidar Velarray presque invisibles. Alors que bon nombre de ses nouveaux concurrents vantent l’ajout de plus d’intelligence au lidar lui-même, Velodyne fait preuve de prudence pour n’ajouter que les éléments de traitement qu’ils pensent être les mieux distribués.

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Évaluation des caméras pour l’automobile, Nicolas Touchard, DXOMARK

Mesure du temps de réponse et du dépassement de l'expositionEntre les caméras de recul obligatoires et plus de 50 millions de caméras frontales dans les systèmes ADAS des véhicules, l’imagerie en lumière visible est – avec peut-être les capteurs de stationnement – la forme prédominante de technologie de capteur actuellement présente dans les véhicules. Pour l’instant, ces systèmes ne sont fournis que pour aider les conducteurs humains, donc si une caméra de maintien de voie perd les lignes lorsque le véhicule se dirige vers le soleil, le conducteur est en charge. Mais à mesure que les systèmes ADAS et éventuellement les systèmes de conduite autonome deviendront plus avancés, il sera essentiel que les caméras des véhicules fonctionnent bien dans toutes les situations.

La société d’analyse comparative des caméras DXOMARK a fait beaucoup de travail pour caractériser avec précision les défis de qualité d’image des caméras qui sont propres à l’automobile, ce que son vice-président du marketing Nicolas Touchard a partagé avec nous. Adapter rapidement l’exposition aux changements soudains des niveaux de lumière, comme entrer ou sortir d’un tunnel, est une exigence importante qui nécessite une mesure minutieuse – à la fois du temps d’adaptation et de tout dépassement résultant avant que l’exposition ne se stabilise à sa nouvelle valeur. La capacité de détecter avec précision les LED qui scintillent à différentes fréquences est une autre caractéristique importante. DXOMARK a construit du matériel personnalisé pour permettre aux constructeurs automobiles et aux fournisseurs de mesurer cela pour les conceptions de caméras proposées.

Imagerie thermique dans l’automobile, Mike Walters, FLIR

En plus de la difficulté de détecter la distance, l’autre gros problème avec les caméras traditionnelles est qu’elles ne fonctionnent pas bien dans des conditions de faible luminosité – ombre profonde, contre-jour ou nuit, par exemple. Les caméras thermiques évitent ces problèmes en détectant directement le rayonnement à ondes plus longues qui émane de tout ce qui dégage de la chaleur. Cela les rend particulièrement efficaces pour détecter les voitures, les personnes et les animaux. Mike Walters, du leader de l’industrie thermique FLIR, nous a présenté certains des cas d’utilisation actuels des caméras thermiques dans les véhicules avec une série de vidéos convaincantes sur leur utilisation dans des conditions de faible luminosité, de lumière directe du soleil et de mauvais temps.

Les caméras thermiques sont particulièrement efficaces la nuit, bien qu'elles aient besoin d'aide pour déterminer la couleur des feux rouges.

Les caméras thermiques sont particulièrement efficaces la nuit, bien qu’elles aient besoin d’aide pour déterminer la couleur des feux rouges.

Bien que le déploiement de caméras thermiques comporte ses propres défis uniques – le verre automobile traditionnel est opaque à l’infrarouge et ne peut donc pas pénétrer à l’intérieur des pare-brise par exemple – ils offrent beaucoup de promesses en complément d’autres modes de détection.

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Radar automobile, Greg Stanley, NXP Semiconductor

Alors que le lidar attire l’attention de la presse en raison de ses fonctionnalités impressionnantes, son radar frère à moindre coût est beaucoup plus omniprésent dans les applications automobiles. Essentiellement, tous les systèmes de régulateur de vitesse adaptatifs – même ceux de Tesla – utilisent au moins un radar. La plupart des systèmes de surveillance des angles morts typiques reposent également sur le radar. Certains véhicules d’essai, comme le modèle Cruise illustré ci-dessous, en ont plus de 20, dont trois qui pivotent. Les mini-fourgonnettes de Waymo en ont six. Greg Stanley, du géant des puces NXP, nous a expliqué comment fonctionne le radar, ce dont il est capable et où il se dirige.

Les véhicules d'essai de Cruise ont jusqu'à vingt radars, cinq lidars et 16 caméras.

Les véhicules d’essai de Cruise ont jusqu’à 20 radars, cinq lidars et 16 caméras.

En particulier, Stanley a déclaré que les fabricants d’unités radar cherchaient à améliorer les fonctionnalités, notamment en ajoutant davantage de capacités de classification d’objets et de localisation de véhicules. Comme les autres panélistes, il a souligné que les véhicules ont besoin d’une suite complémentaire de capteurs. Par exemple, le radar ne sera pas utile pour lire les panneaux de limitation de vitesse ou les feux rouges.

Sanjai Kohli, capteurs visibles

L’une des victimes de l’eau froide jetée sur les visions de véhicules sans conducteur qui approchent à grands pas a été les startups dotées de technologies innovantes qui espèrent se vendre sur ce marché. Sanjai Kohli était le fondateur de l’un d’entre eux – les capteurs visibles. Après avoir levé 10 millions de dollars en capital-risque pour une version hautement efficace d’une technologie de capteur radar, ils n’ont pas été en mesure de trouver des constructeurs automobiles ou des fournisseurs majeurs prêts à s’engager à les acheter en volumes de production de sitôt. Ainsi, dans un geste assez inhabituel pour la Silicon Valley, ils ont rendu l’argent à leurs investisseurs et se sont lancés dans d’autres projets.

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Bien que nous puissions spéculer sur laquelle des centaines de startups de l’industrie des véhicules autonomes connaîtra un succès retentissant, il ne fait aucun doute que beaucoup, et probablement la plupart, connaîtront finalement une fin moins qu’heureuse, donc c’était utile pour le public membres – dont beaucoup envisagent de se lancer dans le domaine – pour comprendre certaines des réalités pratiques de la création d’une entreprise à partir d’une grande invention.

Une nouvelle architecture radicale de capteurs pour les voitures sans conducteur, Alberto Stochino, Perceptive

En examinant les architectures de capteurs automobiles actuelles, le vétéran de l’industrie de la détection, Stochino, est arrivé à la conclusion qu’une technologie sans conducteur vraiment avancée – celle requise pour L4 et L5 – nécessiterait une approche radicalement nouvelle. Il a fondé Perceptive sur la base d’une vision d’une plate-forme entièrement numérique avec des capteurs relativement peu coûteux mais performants – antennes et caméras – autour de la périphérie d’une voiture, connectés par fibre optique à un cœur de traitement central.

Perceptive développe une architecture de capteur de véhicule flexible avec des capteurs à faible coût mais hautes performances couplés à un cœur de traitement central.

Perceptive développe une architecture de capteur de véhicule flexible avec des capteurs à faible coût mais hautes performances couplés à un cœur de traitement central.

Le plus gros point à retenir du panel est qu’aucun d’entre eux ne pense qu’une seule modalité de capteur sera suffisante pour un véritable véhicule sans conducteur. Interrogé sur l’argument selon lequel « les gens peuvent conduire avec deux yeux, pourquoi pas les voitures? » leurs réponses allaient du besoin d’être meilleur que les conducteurs humains au désir d’une véritable redondance pour la sécurité. Tous les panélistes ont également convenu qu’il faudrait des années avant que la technologie de pointe nécessaire pour L4 et au-dessus ne soit presque abordable pour les acheteurs de voitures au détail. Ils sont donc tous déterminés à s’attacher à la longue et lente courbe d’adoption qu’ils attendent à mesure que les coûts baissent progressivement avec l’augmentation du volume et de l’innovation.

Crédit image du haut : Getty Images

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