Systèmes et solutions avancés d'assistance à la conduite pour améliorer la sécurité des véhicules

ADAS offre une large gamme d'applications qui améliorent considérablement la sécurité, le confort et la commodité des véhicules. Ces applications incluent le Régulateur de Vitesse Adaptatif, la Détection d'Obstacles, l'Évitement de Collisions, l'Avertissement de Sortie de Voie, la Lecture des Panneaux, le Freinage d'Urgence, la Détection de Piétons, la Conduite Autonome, la Perception des Feux de Circulation, le Confort Sécuritaire, l'Occupation du Véhicule, et la Détection d'Objets et de Présence. Les systèmes ADAS sont équipés des dernières normes d'interface et capables d'exécuter plusieurs algorithmes basés sur la vision. Cela leur permet de prendre en charge les sous-systèmes de multimédia en temps réel, de coprocesseur de vision, et de fusion de capteurs. L'objectif principal de ces systèmes est de prévenir les accidents et les blessures en réduisant le nombre d'accidents de voiture et en atténuant l'impact grave de ceux qui ne peuvent être évités.   Le fonctionnement de l'ADAS repose fortement sur divers composants, y compris les capteurs d'image, les LiDAR, les radars et les capteurs ultrasoniques. Les systèmes ADAS dépendent d'une interaction complexe entre les technologies de détection avant/environnante et de détection en cabine. Le système de détection agit comme les yeux et les oreilles du système, utilisant des technologies comme les LiDAR, les radars, les ultrasoniques et les caméras pour recueillir des données vitales sur l'environnement environnant. Ces données brutes sont ensuite traitées et présentées au conducteur par le biais de fonctionnalités de visualisation. Les informations peuvent être affichées via un affichage tête haute (HUD) projeté sur le pare-brise, minimisant la distraction, ou sur un affichage traditionnel à l'intérieur du tableau de bord nécessitant un regard momentané.   Les caméras sont l'un des types de capteurs ADAS les plus courants utilisés dans les véhicules contemporains. Elles jouent un rôle crucial dans la détection des objets sur la route, y compris les voitures, les cyclistes et les piétons. Sans caméras, la voiture serait essentiellement aveugle au monde qui l'entoure.   Alors que la technologie continue d'évoluer, l'ADAS devrait jouer un rôle de plus en plus important dans la définition de l'avenir du transport. En tirant parti d'une combinaison de capteurs d'image, de LiDAR, d'ultrasoniques et de radars, l'ADAS peut fournir des informations précieuses au conducteur, l'aidant à prendre des décisions mieux informées sur la route. Cette technologie révolutionnaire promet d'automatiser la conduite et d'améliorer la sécurité des véhicules, ouvrant la voie à un avenir du transport plus sûr et plus efficace.

ADAS offre une suite de fonctionnalités conçues pour améliorer la sécurité du conducteur et optimiser l'expérience de conduite globale

ADAS représente un bond significatif dans la technologie automobile, offrant une suite de fonctionnalités conçues pour améliorer la sécurité du conducteur et améliorer l'expérience globale de conduite. Les principaux composants de l'ADAS incluent le régulateur de vitesse adaptatif (ACC), la détection des piétons, la détection de stationnement, les caméras de vue d'ensemble, la détection de voie et la détection d'angle mort.   Le régulateur de vitesse adaptatif (ACC) est une fonctionnalité avancée qui repose sur un régulateur de vitesse traditionnel. Utilisant des capteurs tels que radar, LiDAR ou caméras, l'ACC surveille en continu la route devant pour détecter la présence et la vitesse d'autres véhicules. Il ajuste automatiquement la vitesse de la voiture ou engage le système de freinage pour maintenir une distance de sécurité prédéfinie avec le véhicule devant.   La détection de voie / l'assistant de maintien de voie est une fonctionnalité essentielle pour les longs trajets sur autoroute. Une caméra positionnée sur le pare-brise capture en continu des séquences des marquages de voies sur la route. Un logiciel de traitement d'image avancé analyse ce flux vidéo, identifiant les limites de voie et des motifs spécifiques tels que les lignes en pointillés. Si le véhicule quitte sa voie involontairement sans activer le clignotant, le système déclenche une alerte, qui peut être une alarme ou une vibration du volant et peut aussi aider dans la direction.   La détection d'obstacles piétons est un composant de sécurité critique. Elle utilise des caméras avec un logiciel de vision par ordinateur avancé pour scanner la route à la recherche de piétons et d'obstacles. En analysant les formes, les signatures thermiques des caméras thermiques, et les modèles de mouvements, le système peut identifier les piétons, les obstacles et les scénarios de collision potentiels.   Les caméras de vue d'ensemble sont stratégiquement positionnées autour du véhicule pour fournir une vue complète à 360 degrés. Cette vue à vol d'oiseau est affichée sur l'écran de bord, aidant les conducteurs à visualiser les obstacles potentiels qui pourraient être cachés de leur point de vue normal. Cette fonctionnalité aide grandement lors du stationnement et des manœuvres à faible vitesse, améliorant la perception de la situation et réduisant le stress de la navigation dans des espaces confinés.

ADAS stimule le développement rapide des véhicules entièrement autonomes

L'ADAS conduit également au développement de véhicules entièrement autonomes. La conduite autonome peut être catégorisée en six niveaux, chacun représentant une étape vers l'autonomie complète. L'étendue de l'automatisation disponible pour le conducteur possède une échelle définie, connue sous le nom de Niveaux d'Automatisation de Conduite SAE, allant du Niveau 0 (Pas d'Automatisation de Conduite) au Niveau 5 (Automatisation de Conduite Complète). Le Niveau 0 signifie que le conducteur effectue toutes les tâches de conduite comme la direction, l'accélération, le freinage, etc. Le Niveau 1 implique que le conducteur exerce continuellement un contrôle longitudinal ou latéral. Le Niveau 2 nécessite que le conducteur surveille le système à tout moment. Le Niveau 3 signifie que le conducteur n'a pas besoin de surveiller le système en permanence, mais doit toujours être en mesure de reprendre le contrôle. Le Niveau 4 ne nécessite pas de conducteur pour des cas d'utilisation définis. Au Niveau 5, le véhicule effectue toutes les tâches de conduite dans toutes les conditions, sans interaction humaine.   À mesure que la technologie continue d'évoluer, les automobiles continueront à gravir les échelons des Niveaux SAE, ajoutant de plus en plus de fonctionnalités de conduite automatisée au fil du temps. Une chose est certaine : chaque niveau supérieur nécessitera des capteurs d'image toujours plus avancés pour accomplir sa mission.   Pour qu'un véhicule équipé d'un ADAS ou d'un Système de Conduite Autonome (ADS) puisse rouler à grande vitesse, il doit être capable de détecter des objets à longue distance. Par exemple, détecter un enfant traversant la route en roulant à 56 km/h nécessite une portée de détection d'environ 50 mètres. Cependant, détecter ce même enfant à 100 km/h nécessite une portée de détection de 160 mètres. La relation entre la vitesse et la portée de détection n'est pas linéaire, car elle implique la masse de la voiture, son inertie, et le temps nécessaire pour effectuer une manœuvre en toute sécurité. À mesure que la voiture accélère, la portée de détection augmente encore plus.   De plus, rouler à des vitesses maximales nécessite une reconnaissance fiable à distance, de jour comme de nuit. Les conditions nocturnes pour la conduite autonome peuvent être extrêmement complexes, présentant certains défis bien définis. Tout d'abord, le capteur doit s'adapter à de grandes variations d'éclairage, allant d'un environnement urbain avec un peu de lumière ambiante, à un environnement rural sans aucune lumière ambiante. Détecter des objets sur le côté de la voiture sans aucune illumination est le plus difficile.   Ensuite, il y a le défi des phares. Les phares peuvent être utilisés en feux de croisement et en feux de route, et leur luminosité peut également varier selon le pays. Détecter des objets plus petits est particulièrement difficile car l'illumination sur scène provenant des phares diminue inversement au carré de la distance. La nuit, au-delà d'une certaine distance, les êtres humains ne peuvent pas voir un pneu perdu ou une petite pierre sur la route, même avec l'éclairage des phares, alors qu'un système ADAS devrait être capable de "voir". Compte tenu de toutes les différentes variables, la détection d'objets la nuit est difficile mais essentielle pour la sécurité de l'ADAS et de la conduite autonome.

Capteurs d'image numériques CMOS adaptés aux applications ADAS et véhicules autonomes

onsemi a développé une famille de capteurs d'image numériques CMOS à petits pixels, haute résolution et faible consommation d'énergie appelée Hyperlux. Un membre de cette famille, le AR0823AT (2,1 μm, 8,3 MP, 1/1,8 pouce), est idéalement adapté aux applications ADAS et de véhicules autonomes. AR0823AT offre des performances de pointe, y compris un fonctionnement HDR (High Dynamic Range) de 150 dB, une atténuation du scintillement des LED (LFM), des performances en basse lumière, une haute sensibilité des pixels, une netteté et une résolution élevées.   Pour démontrer son applicabilité aux applications automobiles, onsemi a mesuré et testé l'AR0823AT en laboratoire, ainsi qu'en extérieur dans divers scénarios de jour et de nuit. Par exemple, des tests ont été effectués pour établir les capacités de détection des usagers vulnérables de la route (VRU) et des petits objets. L'étude s'est concentrée sur les conditions de coucher de soleil et de nuit en milieu rural avec des phares à faisceau haut et bas. Trois champs de vision différents de la caméra (FOV) ont été utilisés : 30 degrés, 60 degrés et 120 degrés.   Le capteur AR0823AT capture des images en HDR avec LFM. Le pixel Super Exposure de 2,1 μm permet d'atteindre jusqu'à 150 dB de plage dynamique sans besoin d'ajustement de l'exposition automatique. Cela réduit considérablement la latence dans les systèmes automobiles critiques dépendant de la scène, permettant une collecte de données et une prise de décision plus rapides et plus sûres, sans pauses, ni informations d'image manquantes ou incomplètes.   En plus de ce qui précède, l'AR0823AT offre des performances de pointe dans des conditions de faible luminosité grâce à la haute sensibilité de son capteur rétroéclairé (BSI), à un seuil de bruit noir sub-électron et à une excellente stabilité thermique sur toute la plage de température automobile de -40°C à +125°C de température de jonction.   Le capteur AR0823AT permet également une utilisation simultanée et non-conflictuelle de la caméra pour les applications de détection et de visualisation grâce à sa haute fidélité des couleurs, ainsi que des caméras stéréo de haute précision qui offrent une meilleure détection à de plus longues distances.   En outre, onsemi a également lancé le capteur d'image AR0820AT, qui est un capteur d'image numérique CMOS de 1/2 pouce avec une matrice de pixels actifs de 3848 H x 2168 V. Ce capteur automobile avancé capture des images soit en mode linéaire, soit en plage dynamique élevée, avec une lecture à obturateur roulant.   L'AR0820AT est optimisé pour les performances à la fois en basse lumière et dans des scènes de haute plage dynamique difficiles, avec un pixel DR-Pix BSI de 2,1 µm et une capacité de capture HDR de 140 dB sur le capteur. Le capteur inclut des fonctions avancées telles que le binning de pixels, la fenêtrage et les modes vidéo et simple image pour fournir une région d'intérêt (ROI) flexible ou une résolution spécifique afin d'améliorer les performances dans des conditions de très faible luminosité. Les fonctionnalités sophistiquées de détection de défauts du capteur et les données intégrées sur l'AR0820AT sont conçues pour permettre la conformité de la caméra ASIL B. Le dispositif est programmable via une simple interface série à deux fils et supporte une interface de sortie MIPI.   L'AR0820AT dispose d'un pixel rétroéclairé (BSI) de qualité automobile de 2,1 µm haute performance avec la technologie DR-Pix™. Il supporte une reconstruction HDR avancée sur le capteur avec un contrôle flexible du ratio d'exposition, permettant une capture vidéo en pleine résolution rapide de 3840 x 2160 à jusqu'à 40 fps en HDR à 3 expositions et 30 fps en HDR à 4 expositions. Il supporte également la sortie entrelacée T1/T2/T3/T4 et la détection de défauts de capteur pour la conformité ASIL-B. Il prend en charge le mode de binning de pixels 2 x 2 et le mode de binning de couleurs.   L'AR0820AT dispose également d'une interface de données de 1,8 Gbps/lane, d'une interface MIPI CSI-2 à 4 voies, d'un contrôle automatique ou contrôlé par l'utilisateur du niveau de noir sélectionnable, de la commutation de cadre à cadre entre jusqu'à 4 contextes pour permettre des systèmes multi-fonctions et prend en charge la synchronisation multi-caméras. Il offre plusieurs options de CFA, y compris RGB, RCCC, RCCB, et est un dispositif sans Pb. L'AR0820AT peut être appliqué à la caméra de vue avant pour les systèmes ADAS et la conduite autonome. Les produits finaux incluent une caméra de vue avant ADAS, une caméra de détection entourée, à l'intérieur de la cabine, un taxi-robot, une livraison par robot et des camions autonomes.

Conclusion

Les systèmes avancés d'assistance à la conduite (ADAS) et les solutions pour améliorer la sécurité des véhicules ne sont pas seulement une manifestation du progrès technologique, mais aussi une étape cruciale vers la promotion du transport intelligent et de la conduite autonome dans le futur. Grâce à l'opération synergique de la fusion de capteurs, du jugement de l'intelligence artificielle et de la communication en temps réel, les ADAS peuvent réduire efficacement les risques de conduite, diminuer les taux d'accidents et fournir un niveau supérieur d'assurance de sécurité pour les conducteurs et les passagers. À mesure que les technologies de connectivité des véhicules et de conduite autonome mûrissent, les capteurs d'image de haute qualité spécifiquement introduits par onsemi pour les applications ADAS aideront à réaliser une gestion de la sécurité complète, préventive et intelligente, jetant une base solide pour créer un environnement de circulation plus sûr et plus efficace.