La voiture autonome s’invite sur les routes françaises

Durant quelques jours au mois de juillet, des scientifiques ont testé une voiture autonome sur les routes de Rambouillet (Yvelines). Objectif : analyser les comportements de la voiture face aux autres usagers de la route et tester ses insertions dans les ronds-points. Retour sur une expérience grandeur nature.

En juillet 2021, le futur s’est invité dans le présent. Les habitants de Rambouillet ont en effet eu l’occasion de croiser sur leurs routes un curieux véhicule aux comportements assez robotiques : une voiture autonome ayant la capacité de se conduire seule. Portée par le laboratoire Heuristique et diagnostic des systèmes complexes (Heudiasyc), l’expérimentation était une première dans des conditions de circulation réelles avec des usagers de la route non informés de la situation. « Nous sommes parmi les premiers laboratoires de recherche CNRS à expérimenter des voitures autonomes sur des routes ouvertes à la circulation, avec des conducteurs de sécurité capables d’intervenir en cas d’urgence », indique Philippe Bonnifait, directeur du laboratoire. Notre équipe avait testé à maintes reprises le fonctionnement de la voiture sur des pistes d’essais mais réaliser ce test dans les conditions de circulations réelles, c’est autre chose. Il existe une part d’inconnu dans les réactions des autres usagers. » La voiture a en effet été confrontée à de nombreux véhicules aux profils bien différents comme des camions, des vélos et même un pickup tractant une voiture en panne.

Des systèmes coopératifs entre véhicule autonome et infrastructures

Le laboratoire Heudiasyc travaille notamment sur l’utilisation des données ainsi que sur la localisation et la perception du véhicule autonome. Actuellement, les chercheurs élaborent des systèmes permettant aux voitures autonomes de communiquer entre elles ou avec des infrastructures. Leur objectif est la transmission d’informations entre le véhicule et un tiers pour faciliter, entre autres, sa navigation en temps réel. Une voiture pourrait ainsi prévenir un autre véhicule de la direction vers laquelle elle se dirige afin de faciliter et fluidifier la circulation. « Les échanges de données entre véhicules devront être complètement anonymisés et cela est tout à fait faisable », souligne Philippe Bonnifait.

Voiture Renault Fluence sur un banc Vilad (« Vehicle in the Loop for Autonomous Driving »). Ce dispositif, conçu sur mesure par les chercheurs du laboratoire Heudiasyc, permet de tester des algorithmes de conduite en toute sécurité et en conditions semi-réelles.

Jean-Claude Moschetti / Heudiasyc / CNRS Photothèque

L’expérimentation du 5 au 9 juillet 2021 visait à tester les systèmes coopératifs entre un véhicule autonome et une infrastructure – ici, un rond-point. Les voitures ordinaires n’ayant pas encore la capacité de communiquer avec la voiture autonome, les scientifiques ont installé une caméra sur le rond-point. Ce dispositif complète la vision du Lidar embarqué sur le véhicule, méthode de télédétection qui utilise la lumière infrarouge pour discerner son environnement, mais qui ne suffit pas pour localiser tous les usagers de la route. « Notre voiture autonome peut percevoir son environnement jusqu’à 40 mètres, au-delà elle a du mal à distinguer les obstacles. Si elle ne navigue qu’avec ses capteurs, la voiture adopte un comportement très prudent et devient lente. Elle va notamment attendre que la voie soit bien libre pour s’insérer dans un rond-point », explique le chercheur. La sécurité des usagers de la route reste une des priorités. En équipant certains ronds-points de caméras, ces infrastructures analyseront plus finement leur environnement et transféreront les informations aux voitures autonomes. La voiture sera ainsi capable de mieux anticiper son insertion.

Le rond-point : la bête noire des voitures autonomes

Est-il vraiment utile de placer des outils communicants sur les ronds-points ? Cette question, à l’origine de l’expérience, n’est étudiée nulle part ailleurs, les ronds-points étant une spécialité française. Apparus en 1907, ils se démocratisent à la fin du siècle. La France est aujourd’hui le pays ayant le plus de ronds-points au monde. Il en existerait entre 30 000 et 40 000, soit près de la moitié des ronds-points comptabilisés dans le monde. Les scientifiques états-uniens, par exemple, étudient davantage les insertions dans les croisements en forme de T et au niveau des autoroutes.

Les voitures communicantes sont équipées d’antennes wifi « automobile », conformes aux normes européennes de communication inter-véhicule. Les feux indiquent le mode de fonctionnement du véhicule : autonome ou manuel.

Jean-Claude Moschetti / Heudiasyc / CNRS Photothèque

La voiture autonome du laboratoire Heudiasyc s’est insérée dans un même rond-point, particulièrement fréquenté, entre 30 et 40 fois en 2 h 30 d’expérimentation sans que les automobilistes ne prêtent spécialement attention à la voiture. Celle-ci devait donc calculer très rapidement les trajectoires possibles des autres usagers pour pouvoir s’insérer au bon moment et à la bonne vitesse. « Ça a été un grand succès ! Mais si nous avions eu une semaine de plus, nous aurions créé un système qui aurait beaucoup mieux fonctionné, affirme Philippe Bonnifait. L’essai a permis de valider de nombreuses approches théoriques permettant d’améliorer le fonctionnement des voitures autonomes. L’algorithme d’insertion dans les ronds-points que nous avons mis au point a très bien fonctionné. » La caméra installée sur le giratoire a bien détecté les autres véhicules ainsi que leurs positions.

En outre, l’expérimentation a montré que la coopération véhicule-infrastructure apporte énormément. Elle permet notamment à la voiture autonome d’anticiper la circulation sur un rond-point. Les nombreux enregistrements réalisés en juillet sont en cours d’analyse par les équipes de recherche. Par ailleurs, l’algorithme d’insertion et la méthode de perception coopérative entre l’infrastructure et le véhicule ont déjà été publiés.

Dans les pas de la voiture autonome

C’est en 1987 qu’est lancé le premier projet européen de développement de voitures intelligentes : Prometheus. Il réunit alors des constructeurs automobiles, des équipementiers, des universités, le CNRS et Inria, avec leurs laboratoires de recherche dont Heudiasyc. L’Europe est ainsi pionnière dans le domaine. Mais malheureusement, les projets de recherche furent oubliés par la suite. « L’idée générale était de mettre un ordinateur dans une voiture et de le brancher à quelques capteurs pour que la voiture puisse mieux détecter son environnement et aider le conducteur. C’était le début de l’informatique. Le concept de voiture autonome est venu bien plus tard », résume Philippe Bonnifait. Les projets de voitures sans pilote furent relancés en 2003 par la Darpa, l’Agence états-unienne pour les projets de recherche avancée de défense, qui organisa des compétitions internationales de véhicules terrestres sans pilote et autonomes.

Conduite d’un véhicule autonome Renault Zoé en mode collaboratif V2V (« vehicle-to-vehicle »), sur la piste en circuit fermé du site expérimental Seville, au laboratoire Heudiasyc.

Jean-Claude Moschetti / Heudiasyc / CNRS Photothèque

Actuellement, toutes les grandes multinationales de la Tech s’intéressent à la voiture autonome. Les avancées sont surtout réalisées aux États-Unis et en Chine, sous forme de start-ups ; Google possède Waymo, Amazon a Zoox, etc. Les entreprises qui imaginent et conçoivent les véhicules autonomes travaillent généralement dans le numérique, et non dans le secteur automobile.

En 2016, la Commission économique pour l’Europe des Nations unies annonce une révision de la Convention de Vienne sur la circulation routière. Cette révision a pour but d’autoriser certains systèmes de conduite automatisée. Dans le monde, il existe deux types de standards sur l’automatisation de la conduite, un états-unien et un international utilisé par l’Europe qui se structure en six niveaux.

Pour le niveau 0, il n’y a aucune automatisation. Le conducteur a un contrôle total des fonctions du véhicule. Pour le niveau 1, une assistance au conducteur est intégrée. L’automatisation est présente pour certaines fonctions du véhicule, elle ne fait qu’assister le conducteur qui garde le contrôle global. Il s’agit, par exemple, du système anti-blocage des roues (ABS) ou du régulateur de vitesse simple. Le niveau 2 propose une automatisation de fonctions combinées. Le contrôle d’au moins deux fonctions principales du véhicule (moteur, accélérateur, direction, freins) est automatique pour remplacer le conducteur dans certaines situations. Le régulateur de vitesse adaptatif combiné au centrage sur la voie et le Park assist font partie de cette catégorie.

La flotte de véhicules intelligents du laboratoire Heudiasyc.

Jean-Claude Moschetti / Heudiasyc / CNRS Photothèque

Au niveau 3, la conduite autonome est limitée. Le conducteur peut céder le contrôle du véhicule au système automatisé mais doit être capable de reprendre le contrôle à tout instant. Cependant, la conduite autonome ne peut avoir lieu que dans certaines conditions environnementales et de trafic. Concernant le niveau 4, la conduite autonome est complète sous conditions. Le véhicule est conçu pour assurer seul l’ensemble des fonctions sur un parcours et dans un domaine opérationnel donné. Si le véhicule demande au conducteur de reprendre en main la conduite et que ce dernier ne le fait pas, il a la capacité à se mettre en situation de sécurité. Enfin, concernant le 5e et dernier niveau, la conduite est complètement autonome, sans aide du conducteur dans toutes les circonstances.

Un décret du 29 juin 2021 autorise et encadre la circulation en France des véhicules automatisés jusqu’au niveau 4, supervisés et dans le cadre d’un service de transport de personnes. La France est le premier pays européen à autoriser le déploiement et la circulation de ces véhicules.

Le véhicule autonome du futur

À l’avenir, les véhicules autonomes pourront prendre de nombreuses formes comme les voitures individuelles, les robots-taxis, les bus ou encore les camions. Ces modes de transport vont devenir connectés et communicants entre eux, à l’instar du mode de coopération inter-véhicules étudié par le laboratoire Heudiasyc. Ils pourront sans doute être partagés entre différents individus grâce aux appareils connectés. « Cette nouvelle mobilité électrique autonome, connectée et partagée devra aussi être profitable aux zones rurales où il manque cruellement de transports en commun et où la population âgée doit accéder à des services de mobilité », analyse Philippe Bonnifait.

Il ne faut cependant pas croire que les voitures du futur seront dépourvues de volant et de pédales. Il existera sans doute toujours une coopération entre l’être humain et la machine. Le véhicule aura une perception accrue de son environnement ainsi qu’une relative autonomie. « Mon rôle consiste également à réfléchir aux futurs rôles et fonctions des véhicules autonomes. Il faut continuer à faire des travaux de recherche pour voir si ces véhicules permettront à la fois d’améliorer la sécurité routière et de participer à la transition écologique. Il faudra, en tout cas, que cette technologie apporte des bénéfices notables à notre société pour qu’elle soit acceptée », conclut le scientifique. ♦

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