Le développement de la conduite autonome remodèle rapidement l'industrie automobile mondiale. D'ici 2026, le marché des véhicules autonomes devrait atteindre 557 milliards de dollars, ce qui souligne le potentiel de croissance massif de cette technologie. Plus de 500 entreprises dans le monde sont actuellement impliquées dans le développement de la technologie des véhicules autonomes, les principaux acteurs étant basés aux États-Unis, en Chine et en Allemagne. Le nombre de véhicules autonomes en circulation devrait passer de 8,5 millions en 2019 à plus de 20 millions d'ici 2030.
En outre, l'industrie introduira la conduite autonome de niveau 3 (L3), qui permet la conduite sans les mains dans certaines conditions, les constructeurs automobiles haut de gamme prévoyant d'introduire ces fonctionnalités dans les modèles phares d'ici 2024. À partir de 2023, les cadres réglementaires soutenant ces avancées évoluent, en particulier en Amérique du Nord, en Europe et en Asie, ouvrant la voie à une adoption plus large.
Divers capteurs fournissent une connaissance instantanée de l'environnement pour la conduite autonome
Naviguer dans l'avenir : Comprendre les niveaux de conduite autonome
L'avenir des transports est alimenté par la technologie de la conduite autonome. Grâce à des systèmes informatiques, d'intelligence artificielle, de cartographie et de capteurs avancés, les véhicules autonomes visent à atteindre des niveaux de sécurité et d'efficacité supérieurs à ceux des conducteurs humains. La Society of Automotive Engineers (SAE) a défini six niveaux d'automatisation de la conduite, allant du niveau 0 (pas d'automatisation) au niveau 5 (automatisation complète).
Aujourd'hui, la plupart des véhicules équipés de systèmes de conduite autonome appartiennent à la catégorie du niveau 2 (L2). Ces systèmes, souvent appelés systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS), offrent des fonctionnalités telles que le maintien de la trajectoire et le régulateur de vitesse adaptatif. La conduite autonome de niveau 2 améliore l'expérience de conduite dans des scénarios tels que la conduite sur autoroute, mais ne peut pas gérer de manière autonome des conditions routières complexes. Le conducteur doit toujours être attentif aux informations routières et conduire le véhicule.
L'automatisation de niveau 3 (L3), également connue sous le nom d'"automatisation conditionnelle", sort progressivement des laboratoires pour entrer dans notre vie quotidienne. À ce niveau, les véhicules peuvent effectuer la plupart des tâches de conduite de manière autonome, notamment la navigation, le changement de voie et la réaction aux conditions de circulation. Bien que le conducteur doive encore surveiller le travail du véhicule pour éviter les accidents, le nombre d'opérations nécessaires est considérablement réduit.
Robotaxi de Baidu, taxi à conduite autonome, équipé d'un capteur CHCNAV
Le rôle du GNSS dans les écosystèmes de conduite autonome
Architecture simplifiée de conduite autonome
Les systèmes de conduite autonome de niveau 2 et plus nécessitent un écosystème de capteurs complet pour fournir les informations environnementales et les données de positionnement nécessaires à la prise de décision. Cet écosystème comprend généralement
Capteurs de connaissance de la situation
- Caméras RVB : Fournissent des données visuelles.
- LiDAR (détection et télémétrie par ondes lumineuses) : Offre une cartographie 3D précise.
- Radar à ondes millimétriques : Détecte les objets et mesure la vitesse.
- Capteurs à ultrasons : Utilisés pour la détection d'obstacles à courte portée.
Positionnement et navigation
- Systèmes GNSS/INS : Fournissent des informations précises sur la localisation et la synchronisation, essentielles à la navigation autonome.
La combinaison GNSS/INS est fondamentale car elle constitue l'épine dorsale de la connaissance de la situation du véhicule et de la prise de décision. Cette technologie permet aux véhicules de déterminer avec précision leur position sur la route, de naviguer sur des réseaux routiers complexes, de prendre des décisions éclairées en matière d'itinéraire et de manœuvre, et de se synchroniser avec d'autres véhicules et infrastructures.
Capteurs GNSS/INS : Surmonter les défis de la navigation des véhicules autonomes
Contrairement aux récepteurs GNSS utilisés dans les applications topographiques, ceux conçus pour la conduite autonome sont confrontés à un ensemble unique de défis :
- Une plus grande précision de positionnement : Les véhicules autonomes ont besoin d'une précision inférieure au mètre, voire au centimètre, pour déterminer la voie dans laquelle ils se trouvent. Les grands immeubles des centres-villes peuvent bloquer les signaux des satellites, ce qui réduit le nombre de satellites visibles par le récepteur et risque de perturber les connexions cinématiques en temps réel (RTK). En outre, les trajets multiples causés par les réflexions des signaux sur les bâtiments peuvent affecter la précision du positionnement.
- Adaptabilité à l'environnement : Les récepteurs GNSS installés dans les véhicules doivent faire face à des vibrations constantes et à des variations de température extrêmes. Au-delà de la fiabilité physique, le maintien d'une précision de positionnement constante est crucial pour la sécurité de la conduite.
- Positionnement précis en temps réel : Les véhicules autonomes doivent conserver des données de positionnement précises en temps réel, même dans des environnements difficiles tels que les canyons urbains, sous les viaducs et dans les tunnels où la perte de signal GNSS et les interruptions de connexion RTK sont courantes.
Conditions de conduite urbaine complexes
Systèmes GNSS + INS étroitement couplés : L'épine dorsale d'une navigation autonome fiable
Un récepteur GNSS (Global Navigation Satellite System) + INS (Inertial Navigation System) étroitement couplé est une technologie de pointe qui améliore considérablement la précision, la fiabilité et la robustesse de la navigation. Ce système intègre le positionnement par satellite et les mesures inertielles, ce qui le rend essentiel pour les applications nécessitant une navigation précise, telles que les véhicules autonomes, l'aérospatiale et l'agriculture de précision.
Dans un système étroitement couplé, les capteurs GNSS et INS travaillent en étroite coordination. Le composant GNSS fournit des données de positionnement global en recevant des signaux de plusieurs satellites, tandis que l'INS utilise des accéléromètres et des gyroscopes pour suivre la position, la vitesse et l'orientation du récepteur par rapport à un point de départ connu. Contrairement à un système faiblement couplé, où le GNSS et l'INS fonctionnent de manière largement indépendante et où l'intégration a lieu au niveau de la sortie, un système étroitement couplé fusionne les données brutes des deux capteurs à un stade beaucoup plus précoce. Cette fusion se produit généralement dans le cadre d'un filtre de Kalman qui traite en continu les mesures de pseudodistance et de Doppler du GNSS ainsi que les données brutes d'accélération et de vitesse de rotation de l'INS.
Le principal avantage d'un système étroitement couplé est sa capacité à maintenir une solution de navigation précise même dans des environnements difficiles où les signaux GNSS peuvent être faibles ou obstrués. L'INS fournit des données de navigation continues qui comblent les lacunes de la couverture GNSS, tandis que les données GNSS aident à corriger la dérive inhérente de l'INS au fil du temps. Cette synergie permet d'obtenir une solution de navigation plus fiable et plus précise qu'un système faiblement couplé qui pourrait être mis à mal en cas de coupure du signal GNSS.
La solution avancée de CHCNAV : La série de capteurs CGI GNSS+INS
CHCNAV comprend l'importance d'un positionnement de haute précision pour la conduite autonome. Nos capteurs CGI GNSS+INS à couplage étroit sont spécifiquement conçus pour un positionnement et une navigation précis dans une variété de véhicules. Par exemple, le capteur CGI-610 GNSS/INS relève ces défis grâce à plusieurs approches novatrices :
- Précision au centimètre près : Le CGI-610 offre une précision de positionnement de l'ordre du centimètre, assurant une localisation précise du véhicule pour un fonctionnement autonome sécuritaire.
- Positionnement robuste : En tirant parti de plusieurs constellations GNSS, le CGI-610 offre un positionnement robuste, même dans les environnements urbains difficiles.
- Algorithmes avancés : Ils permettent une initialisation et une reconvergence rapides, ce qui minimise les temps d'arrêt et améliore la fiabilité.
- Durabilité : Le CGI-610 est conçu pour fonctionner dans diverses conditions, qu'il s'agisse de températures extrêmes ou d'environnements soumis à de fortes vibrations.
CHCNAV CGI-610 Capteur GNSS+INS
L'excellence à l'épreuve : Essais sur le terrain du CGI-610 dans des scénarios réels
Pour valider les performances du CGI-610, le CHCNAV a mené des essais sur le terrain dans des environnements urbains complexes au Japon. Ces essais ont permis d'évaluer la précision et la facilité d'utilisation du système dans des conditions réelles, y compris des scénarios difficiles tels que des environnements urbains, des routes surélevées, des autoroutes et des tunnels.
Véhicule d'essai
La CGI-610 a été montée dans un camion léger et connectée à une antenne externe et à un réseau de correction GNSS RTK. Les résultats des essais ont montré des performances remarquables :
- Scénarios routiers dans le quartier central des affaires en milieu urbain : La CGI-610 a maintenu une précision de positionnement avec une valeur RMS de 0,7 m et une précision de cap d'environ 0,1°.
- Scénarios de routes urbaines ouvertes : La précision du positionnement s'est améliorée pour atteindre une valeur efficace de 0,1 m, la précision du cap restant de l'ordre de 0,1°.
- Scénarios complexes de grands immeubles et de quartiers d'affaires centraux : La CGI-610 a maintenu la précision de positionnement à 0,5-1m RMS et la précision de cap à environ 0,1°.
- Tunnels : Les erreurs de positionnement ont augmenté proportionnellement à la longueur du tunnel, mais sont restées dans les 1,5‰ au maximum. Les valeurs RMS globales dans les tunnels ont été maintenues à moins de 0,5 m, avec une précision de cap d'environ 0,1°.
Repousser les limites : L'avenir de la technologie GNSS+INS dans la conduite autonome
Le développement de la technologie de conduite autonome est confronté à d'importants défis techniques. L'un des plus urgents consiste à garantir la fiabilité des systèmes de détection environnementale en temps réel. Ces capteurs doivent détecter et interpréter avec précision des données provenant de conditions de conduite diverses et complexes, y compris les variations météorologiques et les environnements urbains, ce qui impose des exigences élevées aux fabricants de composants et aux intégrateurs automobiles.
En tant que leader de la technologie GNSS+INS, CHCNAV s'engage à répondre à ces besoins et à repousser les limites de la technologie GNSS pour la conduite autonome. Les récepteurs de nouvelle génération de CHCNAV, les CGI-830 et CGI-610, s'appuient sur les points forts de ces derniers et offrent des améliorations significatives en matière de précision INS et de support POS.
Alors que la technologie des véhicules autonomes continue d'évoluer, la demande de solutions GNSS+INS très précises et fiables ne fera qu'augmenter. CHCNAV demeure à l'avant-garde de cette technologie, en développant des solutions novatrices pour répondre aux besoins exigeants de l'industrie de la conduite autonome.
CHCNAV CGI-830 GNSS+INS
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À propos de CHC Navigation
CHC Navigation (CHCNAV) développe des solutions avancées de cartographie, de navigation et de positionnement conçues pour accroître la productivité et l'efficacité. Au service d'industries telles que le géospatial, l'agriculture, la construction et l'autonomie, CHCNAV fournit des technologies innovantes qui permettent aux professionnels de se prendre en charge et de faire progresser l'industrie. Avec une présence mondiale dans plus de 130 pays et une équipe de plus de 1 900 professionnels, CHC Navigation est reconnue comme un leader dans l'industrie géospatiale et au-delà.Pour plus d'informations sur CHC Navigation [Huace:300627.SZ], veuillez consulter le site : www.chcnav.com.
