Les ondes au service de la voiture du futur
"Sans les mains ! C'est de cette manière que vous pourrez, peut-être très bientôt, conduire votre prochaine voiture...". Cette phrase évoque ici la voiture autonome dont la commercialisation sera lancée aux alentours de 2020.
Cette voiture "se conduira seule", car elle aura une perception globale de son environnement grâce à la contribution de plusieurs capteurs : télémètre laser à balayage (LIDAR*), caméra, capteurs à infrarouge, radars, capteurs laser, capteurs à ultrasons, antenne GPS...
*LlDAR = Light Detection And Ranging
Un odomètre mesure la distance parcourue par la voiture.
L'objectif de cet exercice est d'étudier quelques capteurs présents dans une voiture autonome.
Principe de fonctionnement des capteurs
Les radars, capteurs ultrasonores et lasers sont tous constitués d'un émetteur qui génère une onde pouvant se réfléchir sur un obstacle et d'un capteur qui détecte l'onde réfléchie. Le capteur permet de mesurer la durée entre l'émission et la réception de l'onde après réflexion sur l'obstacle.
Le radar utilise des ondes radio, le sonar utilise des ultrasons, tandis que le laser d'un LIDAR émet des impulsions allant de l'ultraviolet à l'infrarouge.
Extrait d'une notice de "radar de recul" (aide au stationnement)
- En marche arrière, le "radar de recul" se met en fonction automatiquement.
- L'afficheur indique la distance de l'obstacle détecté pour des valeurs comprises entre 0,3 m et 2 m.
- L'afficheur dispose d'un buzzer intégré qui émet un signal sonore dont la fréquence évolue en fonction de la distance à l'obstacle.
Extrait d'un document d'un constructeur automobile : système autonome de régulation de vitesse ACC
Le système ACC traite les informations d'un capteur radar afin d'adapter la vitesse de la voiture en fonction des véhicules qui la précèdent. Les caractéristiques du capteur radar d'un système ACC sont données ci-dessous.
| Fonctionnalité | Détermine la distance, la vitesse et la direction d'objets mobiles roulant devant le véhicule |
|---|---|
| Fréquence d'émission | environ 76 GHz |
| Portée minimale - portée maximale | 1 m - 120 m |
| Activation du capteur | vitesse > 20 km.h-1 |
Données :
- Célérité du son dans l'air à 20°C : v = 343 m.s-1
- Célérité de la lumière dans le vide ou dans l'air : c = 3{,}0´10 8 m.s-1
La vitesse relative (différence de vitesse) entre la voiture équipée du système ACC et un objet peut être calculée par le biais de l'effet Doppler :
"Si l'objet se rapproche de l'émetteur, la fréquence de l'onde réfléchie...".
Quel mot doit compléter la phrase précédente ?
Si l'objet se rapproche de l'émetteur, la fréquence de l'onde réfléchie augmente.
Les radars, les capteurs ultrasonores et les capteurs lasers permettent avec des similitudes dans leur principe de fonctionnement de détecter un obstacle.
Quelles sont deux des raisons pour lesquelles on n'utilise pas alors un seul de ces trois types de capteurs dans un projet de voiture autonome ?
On n'utilise pas alors un seul de ces trois types de capteurs dans un projet de voiture autonome car chaque type d'onde est adapté à un intervalle de distance avec les obstacles et que le radar est adapté pour des vitesses assez importantes entre le véhicule et l'obstacle, contrairement au capteur à ultrasons.
On n'utilise pas alors un seul de ces trois types de capteurs dans un projet de voiture autonome car chaque type d'onde est adapté à un intervalle de distance avec les obstacles et que le radar est adapté pour des vitesses assez importantes entre le véhicule et l'obstacle, contrairement au capteur à ultrasons.