11
Septembre
2013
|
02:00
Asia/Baku

Un exploit digne des pionniers de l'automobile : le premier parcours autonome sur longue distance dans un environnement urbain et interurbain: La Mercedes-Benz Classe S INTELLIGENT DRIVE sur les tra

En août 2013, retraçant un trajet historique, Mercedes-Benz est le premier constructeur au monde à montrer que la conduite autonome est aussi possible en trafic urbain et interurbain avec le véhicule expérimental S 500 INTELLIGENT DRIVE . En choisissant ces 100 km entre Mannheim et Pforzheim, il s'agissait de suivre les traces de la pionnière Bertha Benz qui a osé se lancer dans le premier trajet longue distance en automobile entre ces deux villes il y a de cela 125 ans. Immergée dans la circulation dense du XXIe siècle, la Classe S a dû maîtriser de manière autonome des situations très complexes avec feux tricolores, giratoires, sans oublier piétons, cyclistes et tramways. A noter que ce succès, qui marque une étape historique, n'a pas été rendu accessible par des technologies de pointe extrêmement onéreuses, mais grâce à des techniques proches de celles proposées aujourd'hui de série dans les nouvelles Classes E et S. Ce projet marque ainsi une étape décisive sur le chemin qui sépare la voiture auto-mobile de la voiture (à conduite) autonome.

Août 1888 : Bertha Benz entre dans l'Histoire en parcourant le premier trajet automobile sur longue distance entre Mannheim et Pforzheim. L'épouse de Carl Benz prouve ainsi que la voiture à moteur brevetée convient à un usage quotidien et ouvre la voie au succès mondial de l'automobile. Août 2013 : 125 ans plus tard presque jour pour jour, Mercedes-Benz renoue avec cet esprit pionnier et crée la sensation en lançant son véhicule expérimental S 500 INTELLIGENT DRIVE sur les 100 kilomètres qui séparent Mannheim de Pforzheim. Dérivé de la nouvelle Mercedes-Benz Classe S, ce prototype a réussi l'exploit de relier les deux villes de manière autonome. Pourtant, contrairement à Bertha Benz, il n'était pas seul à battre la campagne, mais immergé dans un trafic dense et confronté à des situations complexes.

« Cette Classe S nous permet de concrétiser les objectifs que nous souhaitons réaliser avec « Intelligent Drive » et de démontrer le fort potentiel que recèle déjà la technologie actuelle », déclare Dieter Zetsche, président du directoire de Daimler AG et directeur de la division Mercedes-Benz Cars. « Il aurait certainement été bien plus simple d'emprunter l'autoroute pour ce parcours autonome entre Mannheim et Pforzheim, mais il nous était particulièrement important d'emprunter l'itinéraire parcouru par Bertha Benz 125 ans auparavant. Nous ne nous appellerions pas Mercedes-Benz si nous ne nous fixions pas des objectifs ambitieux pour les atteindre ensuite. »

Des capteurs proches de la série pour rouler en toute autonomie

Dans le cadre de ce projet, le véhicule expérimental Mercedes-Benz S 500 INTELLIGENT DRIVE a été équipé de capteurs très proches de ceux déjà utilisés dans la production de série. S'appuyant sur une version évoluée des capteurs déjà installés sur la nouvelle Classe S, les concepteurs de ce vecteur technologique lui ont appris à savoir où il se trouve, ce qu'il voit et comment il est censé réagir de manière autonome. Grâce à son « pilote routier » hautement automatisé, la voiture est capable de s'orienter au sein du trafic urbain et interurbain, même très dense.

« Les véhicules autonomes représentent pour nous une étape importante sur le chemin de la conduite sans accident », ajoute Dieter Zetsche. « Ils vont accroître encore davantage le confort et la sécurité de tous les usagers de la route. En effet, les véhicules autonomes continuent à réagir lorsque le conducteur relâche son attention ou ne repère pas tous les dangers, et se chargent à sa place de certaines manœuvres de conduite désagréables ou difficiles. »

« Le succès des essais réalisés sur les traces de Bertha Benz prouve que la conduite hautement automatisée est possible ailleurs que sur des tronçons réservés, et pas seulement dans des situations peu complexes », se réjouit Thomas Weber, membre du directoire de Daimler AG responsable Recherche du groupe et directeur Développement Mercedes-Benz Cars. « Nous avons – et c'était bien là l'objectif du projet – obtenu des enseignements essentiels quant à l'orientation à donner au développement de nos systèmes actuels pour pouvoir conduire de manière autonome même à l'écart des autoroutes. Nous avons nous-mêmes été étonnés de voir jusqu'où la sensorique actuelle peut déjà nous mener, mais nous avons aussi pris conscience du temps et des efforts à investir pour apprendre au véhicule à se comporter correctement dans une multitude de situations, car chaque essai effectué sur le parcours s'est déroulé autrement », ajoute Thomas Weber. Ces expériences vont maintenant profiter au développement de futures générations de véhicules appelées à être équipées de ces nouvelles fonctions évoluées. Le directeur de la recherche Daimler souligne : « Avec la nouvelle Classe S nous sommes les premiers à conduire autonome dans des embouteillages. Nous voulons être aussi les premiers qui proposent plus de fonctions de conduite autonome à bord de véhicules de série. Soyez assurés que nous y parviendrons au cours de cette décennie. »

Plusieurs niveaux de conduite autonome

Les principaux objectifs de la conduite autonome tombent sous le sens : arriver à destination de manière rapide, sûre et détendue. Un véhicule roulant de manière autonome peut en effet assister le conducteur et le délester de nombreuses opérations répétitives, surtout sur les trajets de routine, dans les embouteillages, sur des autoroutes à vitesse limitée particulièrement fréquentées et sur les parcours accidentogènes. Cette évolution ne doit toutefois pas s'effectuer au détriment des sensations ressenties au volant et du plaisir de conduire soi-même. « Nos systèmes autonomes ne font qu'offrir une aide et une certaine assistance au conducteur. Les personnes qui souhaitent conduire elles-mêmes peuvent évidemment le faire à tout moment et le pourront également à l'avenir », souligne M. Weber, responsable du Développement chez Daimler. « Mais une chose est sûre : la conduite autonome ne naît pas du jour au lendemain mais devient réalité étape après étape. Ce parcours nous a permis de réaliser un nouveau pas décisif vers le futur. »

L'office fédéral allemand de la circulation routière (BASt) et le groupe de travail mis en place par l'association des constructeurs automobiles allemands (VDA) ont défini trois niveaux de conduite autonome : partiellement, hautement et entièrement automatisée.

  • Dans le premier cas, le conducteur doit constamment surveiller les fonctions automatiques et ne doit pas s'adonner à des activités autres que la conduite.

  • Dans le cas de la conduite hautement automatisée, il n'est plus contraint de surveiller sans cesse les fonctions et peut se consacrer à un nombre limité d'activités ne relevant pas de la conduite. Le système détecte lui-même ses limites et rend les commandes au conducteur en temps utile, c'est-à-dire avec un temps de réaction suffisant.

  • La conduite est entièrement automatisée lorsque le système est en mesure de maîtriser toutes les situations de manière totalement autonome. Le conducteur n'a plus à le surveiller et peut s'intéresser à autre chose que la conduite. A ce niveau d'automatisation, la conduite sans conducteur devient possible.

Les conducteurs Mercedes-Benz profitent déjà des avantages de la conduite partiellement automatisée à bord des modèles Classe E et Classe S actuels. En effet, le nouveau système DISTRONIC PLUS avec assistant directionnel et Stop & Go Pilot dirige le véhicule de manière quasi-automatique dans les embouteillages. Ce système est au cœur du concept « Mercedes-Benz Intelligent Drive » et de son multiplexage intelligent de tous les dispositifs de confort de sécurité dont la finalité est de se rapprocher le plus possible de la vision d'une conduite sans accident, voire entièrement autonome.

Grâce aux essais de conduite autonome concluants effectués sur l'itinéraire historique emprunté par Bertha Benz, les chercheurs Daimler ont obtenu des résultats précieux qui leur permettent de mieux évaluer les challenges auxquels ils devront encore faire face sur le chemin qui mène à la conduite hautement ou entièrement automatisée et ce qui doit encore être fait pour qu'une voiture puisse rouler en toute sécurité même dans des situations très complexes impliquant des feux tricolores, des giratoires, des piétons, des cyclistes et des tramways.

Premiers essais sur route avec des vecteurs technologiques dérivés des modèles Classe E et Classe S

C'est à l'écart du public, mais néanmoins muni de toutes les autorisations spéciales requises de la part des autorités et des certificats de l'organisme de contrôle technique allemand TÜV, que le constructeur automobile à l'étoile a démarré les essais avec son « pilote routier » sur l'itinéraire de Bertha Benz au début de l'année 2012. Sur la sellette, trois vecteurs technologiques dérivés de la Classe E et de la Classe S, équipés de tous les systèmes de sécurité active et passive disponibles.

Ces véhicules d'essais étaient exclusivement dotés de capteurs similaires à ceux déjà utilisés sur nos modèles Mercedes-Benz de série actuels. En effet, ces technologies sont déjà parfaitement adaptées à un usage quotidien et financièrement abordables, de sorte que leur éventuelle intégration dans de futurs véhicules de série ne devrait pas poser de problèmes majeurs. Le nombre et l'implantation des capteurs ont toutefois été perfectionnés afin d'assurer une couverture intégrale des abords du véhicule dans toutes les directions et de recueillir davantage d'informations sur son environnement.

Sur la base des données fournies par les capteurs, de la position du véhicule et des informations de la carte numérique, les systèmes présents à bord des voitures à conduite autonome analysent l'espace disponible pour circuler et calculent la trajectoire du véhicule. Les algorithmes nécessaires à ces calculs ont été développé par le groupe de recherche Mercedes-Benz en collaboration avec l'Institut des techniques de mesure et de régulation de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT).

Les véhicules testés ont subi différentes adaptations techniques par rapport à la version de série de la Mercedes-Benz Classe S :

  • La largeur de base (écart entre les deux objectifs) de la caméra stéréo a été augmentée afin de lui permettre de détecter des objets plus éloignés parallèlement au radar longue portée.

  • Deux radars longue portée supplémentaires ont été intégrés sur les côtés du pare-chocs avant pour permettre la détection précoce de véhicules arrivant de la gauche ou de la droite dans les carrefours. Un autre radar longue portée surveille la circulation en aval.

  • Quatre radars de proximité logés aux quatre coins du véhicule améliorent le balayage des zones proches et la détection d'autres usagers de la route.

  • Derrière le pare-brise, une caméra couleur disposant d'un angle d'ouverture de 90 degrés est affectée à l'observation des feux tricolores.

  • Une autre caméra est orientée vers la lunette arrière et la zone située en aval. Elle sert à localiser le véhicule dans son environnement à l'aide de caractéristiques connues qui ont été préalablement enregistrées sur une carte digitale. La comparaison entre l'image saisie à l'instant t et celles déjà enregistrées permet au système embarqué de localiser la voiture avec davantage de précision qu'avec le seul GPS.

Pour effectuer les tests sur l'itinéraire jadis emprunté par Bertha Benz, Mercedes-Benz a établi, avec la collaboration de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et de la société HERE, une division de Nokia spécialisée dans la production de cartes numériques et de services locaux, une carte numérique en trois dimensions du trajet entre Mannheim et Pforzheim adaptée aux besoins spécifiques d'un véhicule autonome. Outre le tracé de la route, cette carte, qui doit répondre à des critères de précision bien spécifiques, recense le nombre et la direction des voies de circulation, les panneaux de signalisation routière ainsi que la position des feux tricolores. La disponibilité de telles cartes est une condition nécessaire et indispensable à la conduite autonome. Mercedes-Benz et HERE entendent donc poursuivre à l'avenir leur coopération dans le domaine du développement de cartes numériques 3D « intelligentes » destinées aux véhicules autonomes.

Un « pilote routier » capable de réagir à des conditions de circulation très variées

Le « pilote routier » installé à bord du véhicule expérimental doit maîtriser de nombreux facteurs présents sur les axes secondaires et en ville, comme les sens giratoires, les chicanes aménagées sur les voies traversant les localités, les cyclistes circulant sur la route, les changements de direction, les véhicules en stationnement à moitié sur la chaussée ou en double file, les feux rouges, les priorités à droite, les piétons qui traversent la route et les tramways qui circulent sur la voie.

Lors des essais, la Classe S roulant en toute autonomie était surveillée par des conducteurs ayant reçu une formation spécifique axée sur la sécurité. En cas de mauvaise réaction du véhicule, ceux-ci pouvaient intervenir immédiatement et reprendre les commandes de la voiture. Dans la mesure où la circulation réelle n'est pas prévisible et par conséquent qu'aucune situation de marche n'est identique à une situation antérieure, chaque intervention a été documentée par le conducteur référent. Ces informations ont alors été analysées par l'équipe d'ingénieurs développement qui a complété en conséquence le catalogue de manœuvres du véhicule. Grâce à cette procédure, le vecteur technologique devient capable de maîtriser de plus en plus de situations au cours de son évolution.

Les essais effectués sur le parcours de 100 kilomètres ont livré des enseignements importants pour la suite du développement des technologies et des produits. « Il s'est par exemple avéré que la détection des phases des feux tricolores constituait un véritable défi dans certaines conditions d'éclairage, tout comme d'ailleurs l'affectation correcte des feux à une file déterminée », explique Ralf Herrtwich, responsable des systèmes de train de roulement et d'aide à la conduite au sein du service Recherche et Prédéveloppement de Daimler AG et initiateur dans cette fonction du projet de conduite autonome. « Nous n'avons pas pour ambition de développer un véhicule capable d'apporter une réponse à toutes les situations. Lorsqu'une benne à ordures bloque la route, par exemple, le véhicule ne doit pas la dépasser automatiquement, d'autant que la visibilité dont disposent les capteurs de la voiture est alors tout aussi limitée que celle du conducteur. Dans ce genre de situation, le véhicule lui repasse les commandes. »

Pour l'entreprise, le succès de la conduite autonome dépend d'abord des problématiques auxquelles l'équipe de développement devra se consacrer à l'avenir. « Nous savons déjà dans quels domaines nous pouvons encore améliorer et peaufiner le catalogue de manœuvres programmées du véhicule, autrement dit les ordres à donner à la direction, au moteur et aux freins en fonction de la situation, par exemple pour circuler dans un giratoire. » La localisation exacte du véhicule sur la route constitue un défi supplémentaire. Elle permet de déterminer à quel endroit exact un véhicule doit s'arrêter à une intersection pour surveiller le trafic perpendiculaire.

La coordination des comportements et l'interaction avec les autres usagers de la route constituent de véritables challenges pour les véhicules autonomes. Pour convenir avec un automobiliste arrivant en sens inverse du véhicule qui passera en premier un passage rétréci, il faut être capable d'analyser la situation avec précision. « Dans ces circonstances, un conducteur humain s'engagera résolument dans la brèche, alors que notre véhicule autonome restera plutôt sur la réserve », explique M. Herrtwich. « Cela peut engendrer des situations assez drôles, par exemple lorsque le véhicule s'arrête à un passage piétons. Parfois, les gens nous font signe de passer, mais notre voiture attend stoïquement qu'ils traversent, tout simplement parce que nous n'avons pas pris en compte le facteur politesse lors de la programmation. »

Afin que les ingénieurs développement puissent analyser les décisions du véhicule expérimental dans les différentes situations de conduite, la voiture enregistre toutes les données émises par les capteurs, soit plus de 300 Go par heure rien que pour les images de la caméra stéréo. Même plus tard, lorsque ces systèmes seront installés de série, une partie de ces données continuera d'être sauvegardée. Ainsi, si la voiture autonome est un jour impliquée dans un accident, ces informations permettront d'en déterminer la cause.

La conduite autonome et ses challenges

De nombreux obstacles techniques restent à surmonter jusqu'à ce que la conduite hautement ou entièrement autonome devienne réalité, mais ce ne sont pas les seuls. De nombreux systèmes techniquement réalisables ne sont pas encore partout autorisés par la législation.

Ainsi, le règlement international CEE-ONU R 79 (sur les systèmes de direction) n'autorise que des interventions correctrices de la direction, mais aucun guidage automatique au-delà de 10 km/h. La convention de Vienne sur la circulation routière, sur laquelle se fonde le droit de l'UE, prescrit que le conducteur doit contrôler son véhicule en permanence et être capable d'intervenir à tout moment. Les véhicules autonomes étant encore inimaginables au moment de l'adoption de cette convention, il convient aujourd'hui de préciser ce que cela implique pour les véhicules fonctionnant de manière hautement ou entièrement automatisée. Certains Etats américains comme le Nevada ont d'ores et déjà précisé ce point, du moins en ce qui concerne les essais de véhicules autonomes. Le passage des systèmes partiellement automatisés aux dispositifs hautement automatisés est également conditionné par un autre facteur, à savoir l'acceptation sociale. Tout comme à l'époque de l'invention de l'automobile, les nouveaux systèmes doivent encore gagner la confiance du grand public en apportant la preuve de leurs potentiels techniques. C'est d'ailleurs ce que confirme une récente étude réalisée par le Centre de recherche sur la clientèle de Mercedes-Benz avec une centaine de personnes âgées de 18 à 60 ans. D'abord sceptiques, les participants ont complètement changé d'attitude après avoir expérimenté la conduite autonome dans le simulateur de conduite. Même les personnes les plus réticentes au début du test ont fait preuve d'une acceptation nettement supérieure après le parcours simulé.

Un autre aspect essentiel est l'actualisation continue des données cartographiques et des informations sur les trajets. La communication « Car-to-X » est l'une des approches envisageables dans ce domaine. A l'avenir, ce concept pourrait permettre à des véhicules de s'entraider à établir des cartes en temps réel. En effet, chaque voiture peut théoriquement enregistrer le trajet qu'elle a parcouru et alimenter ainsi des bases de données. Les voitures arrêtées aux feux rouges pourraient transmettre les informations sur les feux tricolores aux autres véhicules, ou l'installation elle-même pourrait envoyer un signal aux véhicules se trouvant à proximité. Chez Mercedes-Benz, l'échange d'informations entre les véhicules et avec leur environnement fait l'objet d'études poussées depuis plusieurs années. Ces travaux ont débouché sur ce que les experts ont baptisé les « fonctions Car-to-X », qui feront leur toute première apparition sur le marché dès cette année.

PROMETHEUS : un projet avant-gardiste qui a ouvert la voie à la conduite autonome

Le succès des essais réalisés par Mercedes-Benz sur le trajet historique emprunté par Bertha Benz est le tout dernier résultat de longues années de recherche sur la conduite autonome. L'un des premiers jalons posés sur ce parcours a été le projet de recherche EUREKA-PROMETHEUSs (« Program for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety ») lancé à l'initiative de Daimler-Benz dès 1986. Les véhicules d'essai utilisés dans ce contexte ont fait la une des journaux en 1994 pour avoir parcouru de manière déjà très autonome un millier de kilomètres sur une autoroute à plusieurs voies de la région parisienne dans des conditions de circulation normales, puis à nouveau en 1995, entre Munich et Copenhague. Il y a près de vingt ans, Mercedes-Benz avait donc déjà apporté la preuve qu'il était techniquement possible de faire circuler un véhicule de manière automatisée sur des autoroutes, avec tous les changements de file, dépassements et ajustements des distances de sécurité que cela implique.

Le régulateur de vitesse et de distance DISTRONIC lancé à bord de la Classe S en 1998 est l'un des résultats du projet Prometheus. Sur la base de ce dispositif, Mercedes-Benz a développé peu à peu des systèmes d'aide à la conduite capables d'identifier des situations de danger, d'alerter le conducteur, mais aussi, de plus en plus souvent, d'intervenir automatiquement. Basé sur la détection des panneaux de signalisation, le rappel de limitation de vitesse qui a fait son entrée dans la production de série en 2005 est un autre résultat du projet. Les ingénieurs n'ont eu cesse de peaufiner le balayage de l'environnement du véhicule à l'aide de caméras vidéo, elles aussi testées pour la première fois dans le cadre de Prometheus. La caméra stéréo « 6D Vision » installée à bord des nouveaux modèles Classe E et Classe S est l'aboutissement de ces travaux. Cette technologie brevetée par Daimler permet d'anticiper les déplacements en temps réels d'autres usagers de la route dans la zone périphérique du véhicule.

D'un point de vue technique, la Mercedes-Benz S 500 INTELLIGENT DRIVE est à des années-lumière de Prometheus. « Les progrès réalisés reposent principalement sur les matériels et logiciels modernes qui ont été perfectionnés avec beaucoup de détermination tout au long de ces années », explique M. Weber, à la tête du développement Mercedes-Benz. « Les modules techniques de l'époque étaient bien trop volumineux et bien trop chers pour pouvoir être installés à bord de voitures de série, sans parler de leurs lacunes en termes de performances et de fiabilité. La situation est tout autre aujourd'hui. Nos systèmes modernes peuvent être intégrés à des boîtiers électroniques compacts et extrêmement performants, sans que leur prix soit pour autant prohibitif. C'est en effet la condition sine qua non pour que les fonctions de conduite autonome puissent profiter à un maximum de clients – et au final, c'est bien là notre objectif. »

Systèmes d'aide à la conduite Mercedes-Benz avec fonctions de conduite partiellement automatisées déjà proposés sur des véhicules de série

  • Régulateur de vitesse et de distance DISTRONIC/DISTRONIC PLUS (1998/2005)
    Lancé en 1998 et enrichi de capteurs radars perfectionnés en 2005, le régulateur de vitesse et de distance maintient automatiquement une distance de sécurité programmée avec le véhicule situé en amont. Il peut freiner et accélérer de manière autonome.

  • Frein PRE-SAFE (2006) Ce dispositif freine automatiquement le véhicule en cas de détection d'un risque de télescopage (freinage partiel et d'urgence autonome).

  • Avertisseur d'angle mort actif (2010)
    Le système détecte si la file voisine est occupée et peut réduire le risque de collision lié à un changement de file par une intervention de freinage unilatérale.

  • Avertisseur de franchissement de ligne actif (2010) En cas de franchissement inopiné d'une ligne continue ou discontinue, ce système interagissant avec l'ESP peut freiner les roues situées du côté opposé et ramener le véhicule sur sa trajectoire.

  • Aide au Parking Active (APA) (2010)
    Lors des manœuvres de stationnement, ce système se charge du guidage latéral de la voiture grâce à sa direction paramétrique électromécanique.

  • DISTRONIC Plus avec assistant directionnel et Stop&Go Pilot (2013) Ce dispositif aide le conducteur à respecter la distance souhaitée par rapport au véhicule précédent et à maintenir son véhicule au milieu de sa voie de circulation. Le véhicule peut ainsi rouler de manière autonome dans les bouchons.

  • Freinage d'urgence assisté BAS PLUS avec assistant de carrefour (2013)
    Ce système est capable de détecter des véhicules arrivant dans le sens transversal, mais aussi des piétons, et peut intervenir pour accentuer le freinage initié par le conducteur.