Depuis plusieurs années, le véhicule autonome suscite un engouement extraordinaire. Il est présenté comme le futur de la mobilité motorisée, que ce soit en termes de sécurité, de services ou d’écologie, et semble interroger la pertinence des transports collectifs traditionnels. Mais, qu’est-ce qu’un véhicule autonome ? Quels sont ses usages possibles ? De quels éléments a-t-il besoin pour fonctionner ?
Définition et Niveaux d'Autonomie
Le véhicule autonome ne désigne pas un objet technique stable, mais bien une continuité d’améliorations incrémentales de la voiture traditionnelle. L’autonomie est segmentée en 5 niveaux, dont les deux premiers sont en réalité des assistances à la conduite déjà largement diffusées dans le parc automobile actuel. Ce n’est qu’à partir du niveau 3 que l’on peut parler de véritable conduite autonome, mais celle-ci est limitée à certaines conditions et le conducteur doit être en permanence en mesure de reprendre le contrôle.
Il existe différents niveaux d’autonomie, dont certains sont déjà très courants et utilisés. Par exemple, les systèmes d’antiblocage des roues (ABS) constituent le premier niveau d’autonomie d’un véhicule.
- Conduite manuelle.
- Conduite assistée: cogestion du contrôle de la voiture par l’usager et la machine.
Le système d’antiblocage des roues (ABS) ou le régulateur de vitesse qui dispense le conducteur d’actionner les pédales d’accélérateur et de freinage pendant qu’il est activé sont des exemples de dispositif d’autonomie de niveau 1.
- Conduite partiellement automatisée: la trajectoire de la voiture (mouvements longitudinaux et latéraux) est assurée par la machine.
Avec une voiture de niveau 2, le conducteur peut lâcher temporairement le volant tant qu’il reste vigilant à son environnement de conduite. Exemple : le centrage automatique dans la voie. Ces systèmes sont aussi appelés « hands off ».
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- Conduite conditionnellement automatisée: la trajectoire est gérée automatiquement et la voiture est capable de surveiller son environnement de conduite et possède la capacité d’alerter le conducteur si une situation nécessitant sa reprise en main impérative et immédiate survient.
Dans certaines conditions, ce niveau d’autonomie permet au conducteur de détourner temporairement et brièvement les yeux de la route. « eyes off ».
- Niveau 4 : Conduite hautement automatisée: la trajectoire est gérée automatiquement et la voiture surveille son environnement pour garantir la sécurité même en cas de défaillance ou d’événement imprévu.
L’automatisation de la conduite reste cependant limitée à certaines routes telles que les autoroutes et à des conditions météorologiques classiques. Les voitures de niveau 4 dispensent totalement le conducteur de tout devoir de vigilance et lui permettent de s’engager dans d’autres tâches que la conduite telles que regarder un film ou travailler sur un écran. « mind off ». Les voitures de niveau 4 ne circulent pas encore sur les routes et sont encore à l’état de prototype.
- Niveau 5 : Conduite totalement automatisée: la voiture est totalement automatisée sur tout type de routes.
Comment Fonctionne une Voiture Autonome?
Le véhicule autonome se caractérise par les technologies sur lesquelles il repose pour pouvoir circuler sans intervention humaine. De nombreux capteurs embarqués permettent d’analyser l’environnement et de générer des quantités gigantesques de données qui sont ensuite traitées par l’intelligence artificielle en charge de la conduite autonome. Ces capteurs doivent être complémentaires pour pouvoir enregistrer chaque événement quelles que soient les conditions météorologiques ou de circulation.
Les technologies utilisées sont donc variées : caméras 3D, radars, lasers tels que des lidars, capteurs ultrasons. Tous ces capteurs constituent en quelque sorte les « yeux » de la voiture et collectent en permanence toutes les informations extérieures utiles à la conduite comme le trafic routier ou encore les panneaux de signalisation. Tous les capteurs sont redondants et les informations données par des capteurs de nature physique différente se complètent.
Des facilitateurs techniques tels que des capteurs qui sont des dispositifs permettant la perception de l’environnement physique du véhicule afin d’obtenir des informations sur sa situation et ses environs. Des systèmes informatiques embarqués qui exécutent des algorithmes logiciels d’interprétation des données fournies par des capteurs. Ils constituent la partie intelligente de la machine et “donnent un sens au monde” pour le robot. Ces systèmes informatiques sont connectés à d’autres véhicules ainsi qu’à des infrastructures externes comme le « cloud ».
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Le cerveau de la voiture, le logiciel informatique. C'est lui le pilote. Il donne un sens aux données en temps réel, grâce à l'intelligence artificielle. Ce logiciel informatique a reçu au préalable une phase d’apprentissage pour pouvoir analyser correctement l’environnement extérieur et reconnaître par exemple un visage ou comprendre un panneau de signalisation. Il a appris à mémoriser de nombreux scénarios, comme l'arrêt brutal d'une voiture, pour être capable d'adapter la réponse dans toutes les circonstances. Le cerveau de la voiture est également redondé.
Ces systèmes permettent au véhicule de planifier, de prendre des décisions et d’envoyer des commandes aux actionneurs.
Un exemple d'apprentissage profond pour les véhicules autonomes : le logiciel analyse l'environnement extérieur et reconnaît et identifie les deux roues, les camions, les piétons... La voiture totalement autonome peut prendre une décision de conduite. Par exemple, les caméras et les lidars d’une voiture autonome détectent une forme. Les données recueillies sont envoyées au logiciel informatique qui, après analyse et fusion des données, reconnaît une apparence humaine et l'interprète donc comme étant un piéton. C'est à partir de cette interprétation que le logiciel comprend que le piéton s'engage sur le passage piéton. Il anticipe et prend donc la décision d'activer les freins pour stopper la voiture.
La prise de décision aboutit ensuite à une action qui active ou désactive certaines commandes comme tourner à droite, freiner, accélérer, etc.
Défis Technologiques et Législatifs
Les voitures autonomes de niveaux 4 et 5 constituent de véritables innovations de rupture. Ces objets hautement technologiques intègrent plusieurs briques d’intelligence artificielle : analyse des textes (panneaux de signalisation) et des images (environnement de la voiture, type de panneaux) ; prise de décision en fonction de l’environnement, du code de la route et de la sécurité ; et conduite à la place de l’Homme.
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Leur mise sur le marché constitue de véritables défis technologiques et législatifs. Le principal défi technologique repose essentiellement sur la capacité à adapter les intelligences artificielles des voitures autonomes à la diversité et complexité des comportements des voitures « classiques » qui continueront à rouler sur les routes.
Les unités informatiques sur lesquels les algorithmes d’intelligence artificielle fonctionnent sont actuellement trop volumineuses pour être embarquées sous le capot d’une voiture. L’encombrement et le poids sont très contraints aux caractéristiques physiques du véhicule. Il faut miniaturiser les composants sans altérer la performance des algorithmes exploités. Aussi un travail d’optimisation de ces algorithmes est nécessaire avec pour objectif d’arriver à les embarquer dans l’équivalent d’une boîte à chaussures.
Le fait de permettre à un ordinateur de gérer l’intégralité de la conduite d’un véhicule rend indispensable la mise en place de systèmes de cybersécurité ultra-performants pour éviter la prise de contrôle des véhicules autonomes par un tiers malveillant. C’est pourquoi, les constructeurs, équipementiers automobiles et les organismes de recherche travaillent ensemble pour sécuriser la chaîne des données.
Un autre enjeu consiste à apprendre au logiciel à analyser pertinemment la multitude d’informations en temps réel qu’il reçoit, à les trier, les recouper pour construire une représentation en 3D de l’environnement de la voiture. Toutes les données de conduites recueillies posent également la question de la protection des données privées. Qui reste propriétaire de ces données ? Comment et dans quels cadres autres que celui de la conduite, peuvent-elles être utilisées ? Toutes ces questions sont encore à l’étude.
L’apparition des voitures autonomes va entraîner une modification des infrastructures routières et autoroutières pour coller avec ce nouveau mode de circulation. Le suivi des travaux et des modifications de voieries se fera en fonction de nouvelles normes.
Sur le plan international, le texte qui régule la circulation routière depuis 1968 est la Convention de Vienne. Les pays signataires de la Convention de Vienne discutent actuellement de l’ajout de nouvelles dispositions qui permettraient spécifiquement l’utilisation de systèmes partiellement automatisés (jusqu’au au niveau 5 de la classification SEA).
La législation doit encore évoluer pour notamment autoriser la mise en circulation de voitures entièrement autonomes, ne nécessitant plus l’action d’un conducteur.
En France, une ordonnance du 3 août 2016 prévoit l'expérimentation de véhicules à délégation de conduite sur les voies publiques. De nombreux tests sont réalisés en condition de roulage pour prouver, sur des dizaines de milliers de kilomètres, toutes les situations de conduite possibles et accumuler un grand nombre de données. Il s’agit pour les constructeurs de démontrer et garantir la sécurité de ces nouvelles voitures et notamment tester la robustesse des différents capteurs.
Par ailleurs, la législation devra également définir les responsabilités de chacun en cas d’accidents. La plupart des lois relatives à l’automobile sont centrées sur le comportement du conducteur. Les autorités européennes y réfléchissent et un rapport a été émis sur la question par des juristes de diverses universités européennes.(5) Les gouvernements Britanniques et Allemands ont aussi fait travailler leurs conseillers juridiques.
Enjeux Sociétaux
Pour réussir son lancement sur le marché automobile, les voitures totalement autonomes devront gagner la confiance des consommateurs. Pour cela, les constructeurs automobiles vont faire expérimenter leur future voiture autonome auprès de différents types de conducteurs pour valider les usages et comprendre comment se construit la confiance entre l’Homme et la machine.
Une fois tous ces défis et enjeux dépassés, les voitures autonomes permettront aux conducteurs de gagner du temps sur les transports et à terme, de rendre plus sûr, l’ensemble du transport routier.
Les avantages des robotaxis seraient massifs : la mobilité se fait inclusive, accessible aux personnes âgées, handicapées ou sans permis ; la sécurité routière est renforcée ; les coûts du transport sont réduits et l’usager récupère le temps de conduite. La porte s’ouvrirait ainsi à une nette diminution du nombre des véhicules possédés par les particuliers.
Tableau Récapitulatif des Niveaux d'Autonomie (SAE International)
| Niveau | Description | Exemples |
|---|---|---|
| 0 | Pas d'automatisation | Conduite entièrement manuelle |
| 1 | Assistance au conducteur | Régulateur de vitesse adaptatif, assistance au maintien de voie |
| 2 | Automatisation partielle | Combinaison de l'assistance au maintien de voie et du régulateur de vitesse adaptatif |
| 3 | Automatisation conditionnelle | Le véhicule gère la conduite dans certaines conditions, mais le conducteur doit être prêt à intervenir |
| 4 | Automatisation élevée | Le véhicule gère la conduite dans la plupart des situations, mais peut nécessiter une intervention humaine dans des cas exceptionnels |
| 5 | Automatisation complète | Le véhicule gère la conduite dans toutes les situations sans intervention humaine |
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