La voiture connectée

La voiture connectée arrive

Atteignez votre destination en toute sécurité, efficacement et confortablement

La voiture connectée arrive. Au début, principalement dans les mégalopoles chinoises. Mais parallèlement à l'introduction des communications mobiles 5G, la norme C-V2X destinée à la connectivité des véhicules sera bientôt établie en Europe et aux États-Unis. Les principaux acteurs s'appuient sur les solutions T&M de Rohde & Schwarz pour assurer la sécurité et l'efficacité des véhicules autonomes sur la route.

Shanghai à l'heure de pointe. Convergence des voies ? Ici, la devise est : klaxonner et mettre les gaz ! Si vous devez freiner, klaxonnez, terminé. Mettre la voiture en sens inverse au milieu d'une intersection pour changer de direction après tout ? Ça arrive. Et ne pas entrer en collision avec l'un des innombrables conducteurs de scooters électriques qui slalome silencieusement entre les véhicules relève simplement de la chance. Les conducteurs de scooters électriques, et même les chauffeurs de camionnettes électriques utilisent sans scrupules les trottoirs. "Les rues," indique Julian Schneider, consultant en gestion basé à Munich et diplômé de l'université des finances et de l'économie de Shanghai, "sont tout simplement trop dangereuses pour eux." Une situation particulièrement dangereuse : si des piétons veulent traverser une intersection avec des voitures qui les klaxonnent tout le temps, ils ne sont même pas en sécurité lorsque le feu passe au vert, indique-t-il. C'est parce que ceux qui tournent à droite sont autorisés à passer même lorsque le feu est rouge (comme c'est le cas, soit dit en passant, au Canada, en Australie et aux États-Unis). Les conséquences ? Plus de victimes de la circulation que n'importe où dans le monde. C'est ce que montrent les dernières données disponibles de la World Health Organization (WHO) en 2018.

Les mégalopoles chinoises – les laboratoires bouillonnants de la révolution automobile

Mais le gouvernement Chinois a déclaré la guerre à ces conditions. Dans sa quête, il se félicite tout particulièrement de ces mesures qui renforcent la compétence technologique du pays. La ville intelligente, par exemple, qui n'existe que sur les planches à dessin dans les pays occidentaux, gagne du terrain ici. Déjà évoqué en 2011 dans le 12ème Chinese Five-Year Plan, le concept a été considérablement amélioré au cours de la période de planification suivante sous le terme de New Smart City (nouvelle ville intelligente). La doctrine "Made in China 2025" est en vigueur depuis 2015, selon laquelle le pays est aspire à un leadership mondial dans les domaines innovants que sont la robotique, l'intelligence artificielle et l'électro-mobilité.

Et le trafic autonome connecté répond parfaitement à ces plans. Les start-up chinoises sont parmi les pionnières du trafic automobile du futur. Les conditions chaotiques au sein de leurs principales villes sont actuellement entre leurs mains. James Peng, CEO de Pony.ai, une entreprise de taxi robots fondée en 2016 mais déjà un acteur majeur industriel, croit que les difficultés en Chine sont particulièrement élevées. L'expérience avec des conditions locales imprévisibles est plus précieuse et les données plus significatives qu'aux États-Unis, les pionniers en conduite autonome, dit-il. Pony.ai mène déjà un essai terrain à grande échelle de voitures autonomes sur les routes publiques dans le sud de la Chine. D'autres acteurs locaux, comme Baidu, AutoX et DiDi Xungking, font de même. Les initiés s'attendent à une percée dans un business de masse entre 2023 et 2025. D'ici 2030, il devrait déjà y avoir une armée de plusieurs millions de taxis robots sur les routes au sein du plus grand marché du monde. Le développement est favorisé par le fait que seul un chinois sur quatre possède le permis, et la plupart ne sont pas en mesure de se payer leur propre voiture dans un avenir proche.

Solutions de test automobiles au sein des mégalopoles chinoises

Une voiture autonome qui peut survivre ici peut survivre n'importe où. Les mégalopoles chinoises sont utilisées par les pionniers locaux des taxis robots, comme des laboratoires de test pour les pires scénarios V2X. Afin de s'assurer que les idées de ces pionniers puissent être réalisées partout et, plus important, en toute sécurité, ils ont besoin de solutions de test automobiles telles que celles de Rohde & Schwarz.

Les États-Unis sont les pionniers

Bien évidemment, la révolution automobile a commencé aux États-Unis. A partir de 2014, les "œufs" autonomes de Google ont montré vers où le voyage se dirigeait. En 2015, cela aboutissait au premier trajet sans chauffeur sur les routes publiques. Google, ou sa société sœur Waymo, fondée en 2017, est encore considérée comme la référence en termes de conduite autonome, avec le plus grand nombre de kilomètres de test et le logiciel le plus sophistiqué. Mais plus d'une douzaine d'autres entreprises américaines, ainsi que plusieurs sociétés chinoises, profitent des conditions réglementaires favorables – en particulier en Californie – pour leurs propres essais terrain. Non seulement l'utilisation commerciale de taxis robots y est déjà réglementée, mais certains exploitants ont même vu leurs activités sans chauffeurs de sécurité approuvées. Tous les problèmes sur la route sont corrigés via le contrôle à distance depuis un centre de contrôle.

Waymo

La société sœur de Google, Waymo, est l'une des nombreuses entreprises aux États-Unis et en Chine qui possède déjà des véhicules autonomes en service sur les routes publiques. Les premières flottes commerciales de taxis robots sont prévues dans les prochaines années.

Pour l'Europe c'est une autre histoire

L’Europe manque d'initiatives de start-up comparables à celles des États-Unis et de la Chine. Ici, les gens s'appuient sur des services de développement de l'industrie automobile elle même, sur des coopérations avec les principaux acteurs informatiques, ou même, en Allemagne par exemple, sur des projets locaux avec des navettes ou des transports de personnes automatisés qui sont utilisés au premier ou au dernier kilomètre du transport public. Après tout, l'Allemagne a été le premier pays a adopter une loi nationale relative à la conduite autonome jusqu'au niveau 4 en juillet 2021. Cela permettra aux flottes de taxis automatisés d'être également opérationnelles sur les routes allemandes. L'entreprise de location de voitures Sixt a récemment annoncé son intention de lancer les taxis robots à Munich dès 2022, lesquelles navigueront en utilisant la technologie de la filiale Intel Mobileye. Cependant, un chauffeur de sécurité sera encore nécessaire à bord.

Jürgen Meyer

"L'idée d'une conduite autonome et connectée s'accélère dans le monde entier. Nos voitures deviennent de plus en plus des smartphones sur roues. L'objectif est de rendre la circulation routière encore plus sûre pour tout le monde. Mais nous devons pouvoir avoir confiance envers la technologie contenue dans de très petits espaces au sein d'un véhicule connecté. Tout le temps et partout. Des solutions innovantes de T&M rendent cela possible. Tout est rigoureusement testé avant que les véhicules ne soient déployés."

Jürgen Meyer, Vice Président du marché automobile chez Rohde & Schwarz

Une autonomie complète est sous-optimale

Dans tous les rapports relatifs à la circulation routière du futur, vous entendez les mots à la mode que sont l'électro-mobilité et la conduite autonome. Mais bien que ces principaux éléments technologiques soient à l'ordre du jour simultanément, ils sont en fait assez indépendant les uns des autres. L'industrie automobile est confrontée à la gigantesque tâche de s'attaquer aux deux en même temps, ce qui est également un défi majeur pour les plus grands fabricants.

Bien que des nouveaux venus extérieurs à l'industrie, tels que Waymo, Argo AI ou Baidu, font pressions sur les équipementiers automobiles avec leurs systèmes de navigation, ces derniers doivent y faire face afin d'éviter de devenir dépendants, tout en gérant dans le même temps le passage aux plateformes électriques. De plus, l'électronique occupe une place de plus en plus importante dans le développement des véhicules. Des systèmes d'aide à la conduite de plus en plus sophistiqués améliorent la sécurité et le niveau d'autonomie. Dans le même temps, l'autonomie complète (niveau 5) – bien que possible en certains points – n'est pas du tout l'objectif actuel. Au lieu de ça, la vision globale se déroule sous la rubrique C-ITS : systèmes de transport intelligents coopératifs.

Cette vision observe le trafic depuis un point de vue plus élevé, avec l'intention d'optimiser à la fois la sécurité routière ("Vision Zero": pratiquement aucun décès sur les routes en 2050) et l'efficacité de la circulation par des moyens techniques. Mais cela ne pourra être possible que si les véhicules communiquent les uns avec les autres, ainsi qu'avec l'infrastructure environnante et un centre de contrôle de la circulation. Les communications mobiles 5G en constitueront les bases.

La voiture comme une cellule au sein d'un écosystème mobile

Puisque cela est typique avec les thèmes technologiques, les discours relatifs à la voiture communicante sont inondés de phrases d'accroche. Le V2X pour "le véhicule vers toute autre infrastructure" constitue la super structure conceptuelle, sous laquelle se trouvent le V2V (... vers un véhicule), le V2I (... vers une infrastructure), le V2N (... vers un réseau) et le V2P (... vers un piéton). La voiture du futur s'engagera dans des communications animées avec ces autres intervenants afin de se rendre d'un point A à un point B en toute sécurité, rapidement et de manière aussi confortable que possible. Jusqu'à ce que cela soit opérationnel, il reste encore du travail de développement, de coordination et d'investissement à faire. Mais avec la 5G, un prérequis des plus importants – un système sans fil fiable – est déjà en place. Dorénavant, la technologie doit être installée dans le véhicule.

V2X animation

Vidéo

Une partie intégrante de la ville intelligente : la voiture sans fil en réseau communique avec l'infrastructure et les autres usagers de la route. En mode conduite autonome, tous les signaux sont traités automatiquement. Des simulateurs de réseaux radio mobiles Rohde & Schwarz peuvent être utilisés pour confronter les véhicules à de tels scénarios V2X sur le terrain, bien avant qu'ils ne soient rencontrés dans le monde réel.

Le meilleur conducteur

Les humains sont de bons conducteurs, si on considère à quel point le trafic peut être compliqué et imprévisible. Mais la technologie fait dorénavant certaines choses beaucoup mieux. Dans les futurs modèles, elle a des yeux partout avec les caméras, les radars et les capteurs de distance, elle connaît la route, elle est plus réactive, toujours en alerte et jamais fatiguée. Si les communications sans fil entrent également en jeu, alors les informations relatives aux situations distantes peuvent être intégrées aux directives du véhicule, lesquelles ne sont pas accessibles par le conducteur sans assistance.

Lorsque tout fonctionne : un modèle de conduite

Du jour au lendemain, notre voiture a été mise à jour avec les tous derniers statuts logiciels via les communications mobiles et est prête pour sa prochaine excursion, avec dorénavant de nouvelles fonctionnalités. Notre modèle de conduite automatisée débute avec la saisie de la destination dans l'ordinateur de bord, qui récupère d'abord la toute dernière carte et les informations de circulation à partir du réseau. Beethoven Street est bloquée à cause d'un accident qui vient juste de se produire, ce qui a été indiqué automatiquement par les véhicules concernés, et donc cette rue sera contournée. La circulation à travers le centre ville est fluide sans encombrement majeur, car le centre de contrôle a une vue d'ensemble sur la situation globale du trafic et optimise les phases relatives aux feux de circulation. Redémarrage des voitures lorsque le feu passe au vert est orchestré à distance. Le feu de circulation ("unité de bord de route") signale sans fil le passage au feu vert.

Le premier véhicule ("véhicule hôte") prend le relais et initie un chaîne sans fil V2V le long de la ligne de circulation stationnaire, qui prend de la vitesse de manière contrôlée. Deux rues plus loin, un accident important se produit : un piéton pénètre soudainement dans la voie, obligeant une voiture à réaliser un arrêt d'urgence automatique. Un signal V2V est envoyé simultanément par la voiture aux véhicules derrière elle dans la circulation, y compris notre véhicule, engendrant la même réaction partout en quelques milli-secondes, ainsi l'accident n'a aucun effet négatif sur la circulation. Nous prenons la bretelle vers l'autoroute très chargée menant à la ville. Notre ordinateur de bord informe les véhicules suivants que nous souhaitons nous intégrer à la circulation et utilise alors l'espace qu'ils ont alors créé. Peu de temps après, une voie de sécurité est créée comme par magie, car un véhicule de secours arrive. C'est parce que le centre de contrôle du trafic a prévenu tous les véhicules de la route via les communications mobiles.

Arrivé à destination, nous avons besoin d'une place sur le parking et nous laissons l'ensemble de la procédure au système de gestion de stationnement, qui dirige notre voiture vers la prochaine place libre, où il se gare lui-même. Un signal d'appel la rendra de nouveau disponible à notre départ.

Un regard sur la technologie sous le capot

Le modèle de conduite montre clairement qu'un système de mobilité basé sur le réseautage sans fil et l'autonomie du véhicule (C-ITS: cooperative intelligent transport system) nécessite des mécanismes automatiques pour un grand nombre de situations de circulation (cas d'utilisation). Ceux-ci nécessitent d'être standardisés de manière indépendante au fabricant. Des organismes tels que la 5G Automotive Association (5GAA) y travaille. La 5GAA intègre les représentants de tous les principaux acteurs dans les industries de l'automobile et des communications, y compris Rohde & Schwarz, et, comme son nom l'indique, se concentre sur les communications mobiles 5G.

L'industrie automobile a rapidement adopté le processus de normalisation de la 5G précocement afin de s'assurer que ses préoccupations soient prises en compte. Les caractéristiques intrinsèques de la 5G, à savoir un débit de transmission élevé, la disponibilité, la fiabilité et un temps de propagation court du signal (latence), en ont fait un candidat idéal pour le réseautage du trafic dès le départ. Cependant, les communications mobiles cellulaires – le trafic radio via la commutation de stations de base – peuvent uniquement couvrir une partie des tâches des communications. Dans les angles morts ou des situations particulières, les véhicules doivent être capables de contacter les autres directement. Une interface sidelink ("PC5") était déjà prévue à cet effet dans le prédécesseur de la 5G, la LTE, et est toujours intégrée dans la 5G. Selon le cas d'utilisation, les communications s'effectueront via le réseau (cellulaire VTX, C-VTX, Uu) ou le sidelink PC5.

La technologie sidelink alternative basée sur le WLAN (variant 802.11p) a dorénavant été écartée après que les principaux marchés des États-Unis et de la Chine, ainsi que quasiment tous les fabricants européens, ont parlé en faveur de la 5G-PC5.

En piste

Afin de pouvoir mettre en œuvre ces plans visionnaires, les générations à venir de véhicules doivent être prêts pour la 5G. La capacité générale des communications mobiles est déjà la norme depuis des années en raison du système d'appel d'urgence obligatoire eCall pour tous les nouveaux véhicules. Cependant, la 5G est significativement plus exigeante que les normes précédentes du fait du rôle central qu'elle jouera dans les scénarios de trafic futurs. Les échecs de connexion ne sont pas une option dans les applications en temps réel sensibles en termes de sécurité. Par conséquent, les fabricants des unités télématiques responsables des communications du véhicule, ainsi que les constructeurs automobile eux mêmes, ont besoin du support des experts en communications mobiles comme Rohde & Schwarz.

Une gamme complète d'équipements de test spécialisés fournit aux développeurs et aux intégrateurs de systèmes les moyens d'intégrer efficacement tout type de système sans fil – pas uniquement les communications mobiles, mais également Bluetooth®, WLAN et GNSS. Les testeurs de radio mobile tels que le R&S®CMW500 ou le R&S®CMX500 simulent un réseau de communications mobiles dans toutes ses fonctions, mesure et évalue la performance des appareils connectés, puis permet le test en laboratoire de toutes les applications 5G, comme pour les cas d'utilisation de la conduite autonome. Une attention toute particulière est portée également aux interfaces sans fil des véhicules : les antennes. Des systèmes de mesure clé en main automatisent les tests nécessaires et soulagent les fabricants des procédures chronophages et sources d'erreurs qui exigent une expertise spécifique (par exemple le test des antennes d'un véhicule entier, ou FVAT).

En plus de l'équipement de test radio (mobile), Rohde & Schwarz fournit aux fabricants et fournisseurs automobiles tous les équipements de test dont ils ont besoin pour développer et tester les composants électriques et électroniques du véhicule, que ce soit eCall, l'équipement multimédias, les bus de données du véhicule, les capteurs radar ou les commandes électriques. La gamme comprend également l'équipement dédié au test de la compatibilité électromagnétique. Conclusion : En fin de compte l'équipement de test et mesure de Rohde & Schwarz est en train de faire rouler la voiture du futur.

Les testeurs radio mobiles tels que le R&S®CMW500 et le R&S®CMX500 simulent un réseau complet de communications mobiles. Un appareil connecté, tel qu'une unité télématique automobile ou une voiture entière, peut être testé dans des conditions de laboratoire avec tous les scénarios concevables qui n'existent pas encore sur la route.

Les tests d'antennes ont lieu sans fil et nécessitent de grandes installations de test. Après que la voiture ait été conduite sur le plateau rotatif, le test démarre automatiquement. Le mouvement coordonné du plateau rotatif et du bras articulé permet à l'antenne de mesure d'être positionnée à son extrémité en tout point sur une hémisphère imaginaire au-dessus de la voiture. La mesure fournit alors une image nette qui intègre toutes les directions spatiales.