Le LiDAR (Light Detection and Ranging) est une technologie transformative qui joue un rôle crucial dans le développement des voitures modernes, notamment des véhicules autonomes. Cette technologie est une méthode de détection qui utilise une lumière laser pour mesurer les distances, créer des cartes 3D haute résolution et détecter les objets autour d’une voiture. Cet article explique ce qu’est le LiDAR, comment il fonctionne, et quel est son rôle dans l’industrie automobile.
Qu’est-ce que le LiDAR et comment ça fonctionne?
Le LiDAR est une technologie utilisée dans les voitures pour créer des cartes 3D haute résolution de l’environnement du véhicule.
Le LiDAR utilise des impulsions laser pour déterminer les distances en mesurant le temps qu’un signal lumineux met à parcourir un objet et à revenir. Ce système se compose de trois composants principaux :
- Émetteur laser : Projette des faisceaux laser dans l’environnement.
- Récepteur capteur : Détecte le signal lumineux de retour.
- Unité de traitement : Interprète les données pour créer une carte 3D.
L’équation de base utilisée est :
Distance = (Vitesse de la lumière x Temps de trajet)/2
Le LiDAR fonctionne à des longueurs d’onde dans le spectre proche infra-rouge (850 nm à 1550 nm). La plupart des systèmes automobiles utilisent 905 nm pour réduire les coûts, mais les systèmes haut de gamme peuvent utiliser 1550 nm pour obtenir une meilleure portée et une sécurité accrue pour les yeux humains.
Applications du LiDAR dans les voitures
1. Conduite autonome
Le LiDAR est un pilier de la technologie de conduite autonome. Le LiDAR permet aux véhicules de « voir » leur environnement en temps réel, détectant des obstacles, des limites de route et d’autres véhicules. Par exemple :
- Les véhicules autonomes de Waymo s’appuient fortement sur le LiDAR pour une perception à 360 degrés.
- Tesla, quant à elle, opte pour des systèmes basés sur la vision sans LiDAR.
2. Systèmes avancés d’assistance à la conduite (ADAS)
Même dans les véhicules non entièrement autonomes, le LiDAR améliore des fonctionnalités telles que :
- Régulateur de vitesse adaptatif : Maintenir des distances de sécurité.
- Freinage d’urgence : Détection des piétons et des véhicules dans les angles morts.
- Aide au maintien de la voie : Création de modèles de voie précis.
3. Cartographie et localisation
Le LiDAR crée des cartes 3D détaillées utilisées pour la navigation. Ces cartes aident les voitures autonomes à se localiser avec une précision au niveau des centimètres, particulièrement dans des environnements complexes comme les zones urbaines.
Comparaison avec d’autres technologies de détection
Le LiDAR excelle en matière de conscience spatiale et de résolution, mais présente des limites en termes de coût et de sensibilité aux conditions météorologiques.
Systèmes LiDAR actuels dans les voitures
1. LiDAR mécanique
Les systèmes LiDAR traditionnels utilisent des miroirs rotatifs pour fournir une couverture à 360 degrés. Exemples :
- Velodyne HDL-64E : Largement utilisé dans les premiers prototypes de véhicules autonomes.
- Coût : Plus de 70 000 $ par système (en baisse actuellement).
2. LiDAR à état solide
Les nouveaux modèles de LiDAR éliminent les pièces mobiles pour augmenter la durabilité et réduire les coûts. Exemples :
- InnovizOne : Compact et rentable, utilisé par BMW.
- Coût : Environ 1 000 $ (la production en masse devrait faire baisser les coûts encore plus).
3. LiDAR à onde continue modulée en fréquence (FMCW)
Cette technologie émergente offre des avantages en détection à longue portée et résistance à l’interférence de la lumière du soleil. Exemple : LiDAR FMCW d’Aeva.
Défis d’intégration du LiDAR dans les voitures
1. Coût :
Les systèmes LiDAR sont coûteux, bien que les prix soient en baisse grâce aux avancées technologiques et à la production de masse.
2. Impact des conditions météorologiques :
La pluie, le brouillard et la neige dispersent les signaux laser, réduisant la précision. Les entreprises travaillent sur des algorithmes pour atténuer cet impact.
3. Consommation d’énergie :
Les capteurs LiDAR haute résolution exigent une puissance de traitement importante.
4. Taille et intégration :
Les conceptions encombrantes des premiers systèmes LiDAR ne sont pas adaptées aux designs automobiles élégants. Le LiDAR à état solide répond à ce défi.
Exemples concrets
1. Waymo :
Le projet de conduite autonome de Google utilise des capteurs LiDAR personnalisés, affirmant une perception supérieure à une portée de 300 mètres.
2. Audi A8 :
L’Audi A8 2019 a été la première voiture de série à inclure le LiDAR (Valeo Scala) pour une autonomie de niveau 3, capable de conduite automatisée sur autoroute.
3. Partenariat de Luminar avec Volvo :
L’EX90 de Volvo utilise le LiDAR de Luminar pour une sécurité avancée, détectant des objets jusqu’à 250 m de distance.
Tendances futures de la technologie LiDAR
1. Réduction des coûts :
La production de masse et les avancées, comme l’intégration à l’échelle des puces, devraient réduire les coûts du LiDAR en dessous de 500 $ par système d’ici 2030.
2. Miniaturisation :
Les capteurs LiDAR deviennent plus petits et plus discrets, permettant une intégration harmonieuse dans les designs de voitures.
3. Portée et résolution améliorées :
Les LiDAR de prochaine génération visent à détecter des objets à plus de 400 m avec un meilleur détail.
4. Systèmes hybrides :
La combinaison du LiDAR avec des caméras et des radars restera probablement la norme pour les véhicules autonomes.
Le LiDAR est une technologie clé qui façonne l’avenir de la mobilité. Le LiDAR offre une précision inégalée en matière de cartographie et de perception, le rendant indispensable pour les véhicules autonomes et les fonctionnalités de sécurité avancées. Bien que des défis demeurent, l’innovation continue et la collaboration entre les constructeurs automobiles et les fabricants de LiDAR promettent un avenir où le LiDAR devient une caractéristique standard dans les voitures, favorisant un transport plus sûr et plus efficace.
