[EDITION ABONNES] Dans l’optique de l’avènement prochain des voitures autonomes et du développement, bien actuel lui, des systèmes d’aide à la conduite automobile (ADAS), les radars et lidars font office de pierres angulaires pour la perception précise de l’environnement d’un véhicule en mouvement. De leur fiabilité, de leur puissance de calcul et de leur résolution dépend en grande partie le succès de l’autonomie complète des automobiles du futur qui devra être acceptée par les usagers.

Lors de la manifestation CES 2024 qui s’est tenue à Las Vegas en janvier, les annonces se sont multipliées de la part des entreprises qui se sont lancées sur ce marché qui, du fait des volumes attendus, attire toutes les convoitises. Revue de détail des annonces les plus marquantes.

- L’américain Aeva a lancé Atlas, un capteur lidar 4D de qualité automobile conçu pour une production de masse qui s'appuie sur les innovations de la société en matière de technologie sur silicium. L’association des circuits CoreVision et X1 d’Aeva forme un “lidar-on-chip”, sorte de processeur lidar complet intégrant l'émetteur, le détecteur et une puce d'interface de traitement optique dans un module construit sur la technologie photonique sur silicium. Dans ce module, le circuit SoC intègre de manière transparente l'acquisition de données, le traitement des nuages de points, le système de numérisation et le logiciel d'application dans une seule puce de traitement de signaux mixtes, en s’appuyant sur la technologie FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave, ou onde continue modulée en fréquence).

Cet ensemble est 70% plus compact et consomme quatre fois moins d'énergie que le capteur lidar de génération précédente d'Aeva, permettant un fonctionnement sans refroidissement actif ainsi que des intégrations aisées dans l'habitacle derrière le pare-brise, sur le véhicule, dans la calandre, etc. Selon Aeva, la technologie procure une image semblable à une caméra en temps réel, avec la capacité de détecter les petits objets sur la chaussée avec une plus grande confiance, de déterminer la vitesse d’objets dynamiques jusqu'à deux fois la distance des capteurs lidar 3D hautes performances et d’estimer le mouvement du véhicule en temps réel avec six degrés de liberté.

- le californien Cepton, de son côté, a montré avec son lidar Ultra ce qu’il estime être le lidar le plus fin au monde - 150 x 24 x 90 mm - intégrant la technologie MagnoSteer de la société, associée à un circuit Asic exclusif, permettant une combinaison de caractéristiques uniques : portée de 300 m à 10% de réflectivité avec une résolution angulaire de 0,05°, champ de vision de 120° en horizontal et 25° en vertical, consommation électrique de 12 W. Le débit de données traitées annoncé par Cepton va jusqu’à à 3,8 millions de points par seconde grâce à la technologie MagnoSteer embarquée qui est un mécanisme de direction de faisceau qui optimise le champ de vision. Le lidar est réglable de manière dynamique, créant des zones en temps réel autour des objets clés, tels que les véhicules et les piétons, les faisant ainsi se démarquer des objets d'arrière-plan qui ne nécessitent pas autant de points de données. Ce qui augmente, selon Cepton, l’efficacité énergétique globale du système de perception automobile sans compromettre la précision.

- NXP pour sa part a présenté une puce-système RFCmos monopuce pour les architectures distribuées dans l’automobile. Ce circuit, baptisé SAF86xx, est un radar monopuce intégré prenant en charge les futures architectures de radar avec 4 émetteurs, 4 récepteurs, une conversion analogique/numérique, un “rotateur” de phase, un oscillateur à faible bruit de phase, un cœur de calcul de type DSP, un cœur Arm Cortex-M7 et une mémoire SRam pour prendre en charge divers cas d'usage à courte, moyenne et longue portée. Le circuit délivre des données radar prétraitées, par exemple des FFT (Fast Fourier Transform) compressées, véhiculées sur un réseau Gigabit Ethernet vers, par exemple, une unité de post-traitement de données radar. Ce circuit est développé conformément à la norme de sécurité fonctionnelle ISO 26262 jusqu’au niveau Asil-B et à la norme ISO/SAE 21434 spécifiant les exigences techniques pour la gestion des risques de cybersécurité.

- PreAct Technologies, société américaine basée à Portland dans l’Oregon, spécialiste de la technologie de lidar flash en champ proche, a montré sur le CES ses nouveaux capteurs Sahara, Borrego et Moab pour répondre à divers cas d'usage dans les secteurs de l'agriculture, de la santé, des villes intelligentes, de la vente au détail, de la sécurité, des transports, etc.

Sahara est adapté aux cas d'utilisation en extérieur avec une capacité de détection jusqu'à 20 mètres, pour la robotique et l'automobile, dans un système complet de 110 x 45 x 33 mm. Borrego est conçu pour fournir la couverture d'un espace long et étroit pour les applications de sécurité, de logistique et d'agriculture. Enfin, Mojave, et ses capacités de gestion de l’IA (grâce à un module Jetson Nano de Nvidia intégré), prend en charge la communication sans fil (4G LTE, Wi-Fi) et plusieurs entrées/sorties filaires (Ethernet, USB-C). Le produit est adapté par exemple au comptage de personnes dans les commerces de détail, à la gestion des stocks, à la surveillance des transports publics pour la sécurité, à la surveillance des patients, etc.

- le chinois RoboSense a lui aussi profité du CES 2024 pour annoncer ses nouveaux capteurs lidar de la plate-forme M, les M2 et M3, procurant une portée, une résolution et une rentabilité accrues pour faire progresser les systèmes de conduite intelligents. Les lidars M-Series de RoboSense sont des lidars intelligents à semi-conducteurs de qualité automobile, donc sans aucune pièce mécanique mobile, produits en série et s’appuyant sur des circuits Mems pour la détection et la génération des nuages de points de couleur en fusionnant les données brutes acquises au niveau matériel (image 2D) et celles fournies par un algorithme de détection et d’apprentissage profond (deep learning), développé spécifiquement pour répondre au contraintes de la conduite autonome. Le M2 est un lidar de milieu de gamme, évolution des modèles M1 de la société, pour atteindre une portée de 200 m avec une réflectivité de 10% et une résolution angulaire de 0,1° sur 0,1°. Le M3 quant à lui est un lidar longue portée qui utilise des longueurs d'onde de 940 nm pour une portée de 300 m avec une réflectivité de 10% et une résolution angulaire de 0,05° sur 0,05° dans la région d'intérêt (ROI) pour détecter des objets plus petits à de plus longues distances.

- De son côté, le japonais Asahi Kasei Microdevices a dévoilé sa technologie radar pour la sécurité automobile et les soins aux personnes âgées au CES, développée en partenariat avec le canadien Pontosense. Il s’agit d’un module radar à ondes millimétriques fondé sur le circuit intégré émetteur-récepteur radar à 60 GHz de la société. La technologie procure une détection précise et une haute résolution notamment lorsqu’elle est associée au logiciel de Pontosense qui met en œuvre des algorithmes d’apprentissage automatique. A la clé la capacité de détecter par exemple des enfants laissés dans les voitures en quelques secondes, dans le but de dépasser les réglementations actuelles et les normes en matière de détection de présence d'enfants.

A noter que les capacités de l'AK581x sont aussi utilisées pour la surveillance des soins aux personnes âgées. D’un point de vue technique, l'émetteur-récepteur AK581x d'Asahi Kasei Microdevices présente une architecture multicanal (quatre récepteurs et quatre émetteurs) et prend en charge une plage de modulation de fréquence allant jusqu'à 7 GHz (plage de 57 à 64 GHz). Cette approche autorise une performance d'isolation de 50 cm (possibilité de détecter plusieurs personnes séparément via un radar dans un rayon de 1 mètre) et une résolution élevée de 2,2 cm. Ce qui permet détecter simultanément des fréquences respiratoires et des positions de plusieurs personnes dans un véhicule.

- Enfin Texas Instruments a présenté ce que la société estime être le premier capteur radar monopuce du secteur conçu pour les architectures distribuées dites “satellite” dans les voitures. Ce dernier est, selon TI, capable d’augmenter la portée de détection des véhicules au-delà de 200 mètres. L’objectif étant d’assurer une prise de décision plus précise en matière de systèmes avancés d'aide à la conduite. Ces puces prennent en charge le contrôle du flux d'énergie dans la gestion de la batterie ou d'autres systèmes de groupe motopropulseur avec une conformité vis-à-vis de la sécurité fonctionnelle et des diagnostics intégrés pour réduire le temps de développement.

Ce capteur radar à ondes millimétriques (référencé AWR2544) fonctionne à 77 GHz et assure des niveaux d'autonomie élevés en améliorant la fusion des capteurs et la prise de décision dans les systèmes ADAS. De fait, TI estime que de nombreux constructeurs automobiles ajoutent davantage de capteurs autour de la voiture pour améliorer la sécurité et l'autonomie du véhicule.

Le capteur radar AWR2544 de TI est ainsi le premier du secteur conçu pour les architectures dites “satellite” dans lesquelles les capteurs radar transmettent des données semi-traitées à un processeur central pour la prise de décision ADAS à l'aide d'algorithmes de fusion de capteurs, tirant parti de la couverture des capteurs à 360 degrés pour atteindre des niveaux élevés de sécurité des véhicules. Parallèlement, ce capteur radar monopuce a été conçu avec la technologie dite “launch-on-package” (LOP) qui permet de permet de réduire la taille du capteur jusqu'à 30% en montant une antenne à guide d'ondes 3D sur le côté opposé du circuit imprimé. La technologie LOP permet également d'étendre la portée des capteurs au-delà de 200 m avec une seule puce.