Figure résumant quelques-uns des outils de simulation de conduite automatisée. Crédit :Xinhai Zhang.
Au cours des dernières années, un nombre croissant de chercheurs et d'entreprises dans le monde ont développé des techniques de conduite automatisée. Avant que les véhicules autonomes puissent être introduits sur de vraies routes, cependant, leur efficacité et leur sécurité devront être vérifiées.
Les plateformes de simulation se sont avérées particulièrement efficaces pour former et tester des outils de conduite automatisée avant de les intégrer dans des véhicules réels. Entre autres, ces plates-formes peuvent être utilisées pour faciliter les processus d'ingénierie de la sécurité, en évaluant les performances et les limites d'un modèle dans une variété de scénarios dynamiques.
Deux chercheurs du KTH Royal Institute of Technology en Suède, diriger une équipe de développeurs de logiciels, ont récemment développé une plate-forme de co-simulation que les ingénieurs peuvent utiliser pour évaluer les décisions de conception et affiner les exigences de sécurité fonctionnelle (FSR) des outils de conduite automatisée. La nouvelle plateforme, surnommé AD-EYE, a été présenté dans un article prépublié sur arXiv.
« Le cœur du problème que résout AD-EYE est lié à la complexité de la conduite automatisée et aux possibilités quasi infinies de conception, " Naveen Mohan, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore.
La complexité de la conduite automatisée en tant que tâche de calcul se manifeste de plusieurs manières. Pour les architectes, par exemple, il s'agit de déterminer le nombre de capteurs à utiliser, quel type de capteurs sont idéaux, et le champ de vision que chacun de ces capteurs devrait avoir pour un domaine de conception opérationnel donné.
Figure décrivant la structure de la plate-forme de simulation. Crédit :Mohan &Törngren.
Ingénieurs en sécurité, d'autre part, besoin de déterminer quels scénarios devraient être considérés dans ce domaine de conception opérationnelle, répondre à des questions telles que la probabilité qu'un animal traverse la route, ou qu'un enfant saute devant le véhicule dans un embouteillage. Finalement, les experts techniques doivent identifier les algorithmes de planification les plus efficaces pour chaque scénario.
« Aux premiers stades de développement, lorsque la technologie sous-jacente n'a pas suffisamment mûri pour être quantifiée, des hypothèses doivent être faites pour que le travail puisse être parallélisé, c'est à dire., les rôles dans les exemples peuvent progresser, " a déclaré Mohan. " Toutes les hypothèses formulées dans les exemples ci-dessus lors de la conception d'une fonction de conduite automatisée pourraient changer en présence de défauts et de modifications apportées trop tard dans le projet pour les systèmes automobiles critiques pour la sécurité, et pourrait finir par être insoutenable. »
AD-EYE, la plateforme développée par Mohan et son collègue Martin Törngren, peut être utilisé par les architectes et les ingénieurs de sécurité. A un stade précoce de développement, il peut aider les architectes à prendre des décisions techniques à la fois réalisables et efficaces, tout en permettant également aux ingénieurs de sécurité de créer des données de simulation qui peuvent être incorporées dans leurs évaluations des risques.
La plupart des outils actuels de conduite automatisée se concentrent sur un seul aspect de la tâche, au détriment des autres. AD-EYE a une structure modulaire, il permet donc aux chercheurs de tester ces outils à la fois individuellement et en combinaison avec d'autres techniques.
"Pour améliorer le réalisme des décisions prises par simulation sur la sécurité fonctionnelle, il est important d'avoir des chaînes d'outils plutôt que des outils, où les outils peuvent être branchés (et débranchés) de manière modulaire, " Mohan a déclaré. " La flexibilité était un principe clé que nous avons utilisé dans la conception. "
La plate-forme de co-simulation développée par Mohan et Törngren présente plusieurs avantages importants par rapport aux autres techniques de simulation. Notamment, il est extrêmement flexible et utilise du code source ouvert, permettant ainsi aux architectes d'évaluer différentes décisions de conception sur la base d'informations connues.
Sur AD-EYE, par exemple, les architectes peuvent tester des modèles de capteurs de différentes fidélités et évaluer des outils avec différentes dynamiques de véhicules. De plus, la plate-forme peut être utilisée pour tester du code sur différentes plates-formes informatiques.
Jusque là, les chercheurs ont démontré l'efficacité et la flexibilité de leur plateforme dans plusieurs projets étudiants, ainsi que par le biais de collaborations industrielles avec des entreprises technologiques renommées, comme Scania, QRTECH et Nvidia. Dans leur récent article, ils se sont spécifiquement concentrés sur la nécessité d'une vérification précoce des concepts dits de sécurité fonctionnelle (FSC) dans la conduite automatisée, présentant leur plate-forme comme une solution possible.
"Notre principale conclusion est qu'il n'y a pas de solution miracle, la route vers des véhicules automatisés sûrs est plus longue que ne le suggèrent divers prototypes à travers le monde, " a déclaré Mohan. " Il est devenu clair pour nous qu'il existe un besoin pour une nouvelle méthodologie de conception (méthodes et outils) capable de gérer un nouveau niveau de complexité pour un système autonome intelligent hautement intégré. Notre collaboration avec Scania, cependant, a montré que des progrès constants peuvent être réalisés en modélisant explicitement des hypothèses et des informations incertaines dans la conception. »
Dans le cadre de deux projets financés par l'UE appelés Prystine et AutoDrive, Mohan et Törngren ont travaillé en étroite collaboration avec Scania et d'autres sociétés en Europe, rechercher des solutions susceptibles d'améliorer la sécurité des véhicules automatisés. En utilisant AD-EYE, ils ont testé certains des outils développés par ces entreprises, évaluer leur faisabilité et essayer d'identifier les opportunités de développement ultérieur. Les chercheurs poursuivent maintenant leurs investigations, en utilisant leur plate-forme pour mener des évaluations plus architecturales et fonctionnelles basées sur la sécurité.
"Nous voulons aussi déplacer nos tests dans le monde réel, "Törngren, a déclaré TechXplore. « Nous avons entamé le processus avec les autorités suédoises des transports routiers et sommes en passe de devenir la première équipe universitaire agréée à participer à des essais sur route publique en Suède. C'est notre prochaine étape immédiate.
À l'avenir, Mohan et Törngren prévoient de continuer à collaborer avec plusieurs entreprises technologiques, dont Siemens, Nvidia, Scanie, Voitures Volvo, AVL, et QRTECH. Ils ont déjà commencé à effectuer de nouveaux tests en utilisant AD-EYE, visant spécifiquement à déterminer lequel de l'énorme quantité de cas de test possibles offre le plus de retour dans les plus brefs délais.
"Finalement, nous sommes également intéressés à étudier comment le comportement d'autres acteurs, en particulier de nature malveillante peut nous affecter. c'est-à-dire l'interaction de la sûreté et de la sécurité."
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