Les défis liés à la conception de lidars

Caméras et capteurs optiques pour la sécurité des véhicules autonomes

17 avril 2017 | Innovation

LIDAR 1

Un des enjeux majeurs de l’industrie automobile est le véhicule autonome. Pour mener à bien sa mission de confort et de sécurité, ce dernier est équipé de caméras et de capteurs optiques nécessaires pour se positionner au sein d’un trafic dense.

SIMULER LA CONDUITE AUTONOME POUR LIMITER LES RISQUES

De nombreuses situations sont impossibles à tester en conditions réelles car trop risquées pour la sécurité des passagers ou des autres usagers de la route. C'est notamment le cas lorsqu'une voiture autonome doit freiner en urgence devant un piéton qui traverse. Si l’algorithme du véhicule autonome n’est pas encore au point, le véhicule percutera le piéton. Pour remédier à ces problèmes de sécurité, tester virtuellement son produit est vital et impose que le simulateur de capteurs soit physiquement correct.  

Pour ce faire, OPTIS met au point un simulateur de véhicules autonomes capable de prendre les mêmes décisions fiables que celles que prendra un véhicule connecté en circonstance réelle, ce qui permettra de s’affranchir de tests réels à la fois coûteux et très risqués.

DU LASER AU LIDAR

Les capteurs du véhicule autonome sont principalement des caméras vidéo et des LIDAR. La télédétection laser, ou LIDAR, acronyme de l'expression anglaise "light détection and ranging" est une technique de mesure à distance fondée sur l'analyse des propriétés d'un faisceau de lumière renvoyé vers son émetteur. 

 

Courtesy of Volvo

 

OPTIS recréé des caméras et LIDAR virtuels qui sont des composants numériques de types capteurs optiques. Après avoir développé des routes en 3D ultra-réalistes disponibles dans sa librairie pour le simulateur VRX, OPTIS ajoute désormais des capteurs optiques. L'objectif étant que les véhicules autonomes de demain puissent rouler sur ces routes virtuelles grâce au simulateur VRX qui, en plus de pouvoir simuler précisément l'éclairage extérieur, sait parfaitement simuler les capteurs. 

LE LIDAR EST AFFAIRE DE PHYSIQUE

Le LIDAR a été développé pour l'automobile avec pour ambition de supprimer les principaux inconvénients de configurations induits par la caméra stéréo. Ces caméras génèrent une erreur d’estimation de profondeur croissante avec la distance, sont sensibles à l'éblouissement et dépendent des sources de lumière externes. Or, ces problématiques sont aujourd'hui parfaitement bien gérées par les capteurs LIDAR, bien que ces dernier soient beaucoup plus coûteux que les configurations de caméras stéréo.  

Le LIDAR est composé d’un émetteur de rayon laser et d’un capteur afin de voir ce que le rayon laser impacte. Le résultat est un nuage de points (scan 3D) de l’environnement. Un capteur LIDAR peut être modélisée de manière similaire à un capteur de caméra, la différence principale étant la lumière d'une longueur d'onde différente (par exemple infrarouge proche). En outre, le LIDAR envoie sa propre lumière, sous la forme d'impulsions laser, contrairement à la caméra. Le LIDAR génère principalement deux motifs de faisceau : horizontal plat et balayant à 360 degrés. 

Les composants virtuel LIDAR d'OPTIS ont été structurés pour suivre le parcours physique du rayon laser :

  1. émission du faisceau 
  2. propagation dans l'air 
  3. réflexions 
  4. propagation dans l'air 
  5. mesure du rayon revenant vers le LIDAR.

Recréer ce parcours physique prend en compte les directions, la divergence de faisceau,  la puissance, les conditions météorologiques, la surface de la route et bien sûr la sensibilité du capteur. 

 

Les développements réalisés permettent aux utilisateurs d'obtenir des données de « vérité terrain », à partir desquelles un matériau (par exemple un tissu) et une classification d'objet (par exemple un piéton) peuvent être obtenus, ainsi que leur distance et l’orientation réelle de chacune de leurs surfaces, et ce, pour chaque rayon.

 

Dans SPEOS / VRX, l'utilisateur peut visualiser les résultats. Ceux-ci se réfèrent à plusieurs grandeurs possibles telles que : distance, angle, puissance réfléchie, matériau et objet impacté

 

 

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