Les ADAS actifs

Aide au freinage d'urgence et freinage automatique d'urgence : AFU et AEB En cas de situation de freinage d'urgence, un conducteur a tendance à ne pas appuyer assez fort et assez rapidement sur la pédale de frein ce qui allonge la distance d'arrêt du véhicule. L'aide au freinage d'urgence (AFU) permet de réduire cette distance et donc d'éviter les colli-sions. Pour cela, l'AFU utilise les capteurs de position des pédales d'accélération et de frein pour détecter une situation de freinage d'urgence et appliquer une pression maximale au système de freinage, voir Figure 1.13 (a). Soit uniquement la position de la pédale de frein est utilisée pour repérer un freinage et c'est alors sa vitesse d'enfoncement qui indiquera si le déclenchement de l'AFU est nécessaire. Soit la position de la pédale d'accélération est utilisée en complément, et la transition entre les pédales d'accélération et de frein aide à compléter la détection d'un freinage

1.3. Les systèmes d'aide à la conduite

d'urgence. Chez certains constructeurs, l'activation de l'AFU enclenche par défaut les warnings du véhicule pour prévenir les véhicules suiveurs d'une situation à risque.

(a) (b)

Figure 1.13  Fonctions d'aide au freinage d'urgence (AFU) (a) et de freinage automatique d'ur-gence (AEB) (b) [Sources : (a)https://www.carkeys.co.uk/guides/what-is-brake-assist, (b)https://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/OVERVIEW/emergency_brake.html]

Le freinage automatique d'urgence ou AEB (Automatic Emergency Braking) en anglais est aussi une fonction d'aide au freinage d'urgence. Contrairement à l'AFU, elle peut s'activer auto-matiquement, sans l'aide du conducteur, et active les freins du véhicule si une collision imminente est détectée. Pour cela le véhicule est équipé d'un capteur frontal longue portée : caméra, laser, radar, ou combinaison de plusieurs de ces capteurs pour avoir une redondance d'information sur l'environnement autour du véhicule. Le capteur frontal détecte les véhicules de devant et est capable de calculer leur vitesse et leur distance à l'ego véhicule, i.e le véhicule qui va freiner et déclencher l'AEB. En fonction de la vitesse de l'ego véhicule et de la distance à l'objet, le risque d'une collision est évalué. Si ce risque est grand, le véhicule alerte le conducteur. En cas d'ab-sence de réponse du conducteur ou d'une réponse trop lente, l'AEB enclenche automatiquement les freins, voir Figure 1.13 (b). L'AEB peut aussi anticiper le choc si la collision est inévitable en eectuant un freinage d'urgence pour réduire au maximum la vitesse et donc la puissance de l'impact et en ajustant les ceintures de sécurité. L'AEB est découpé en quatre catégories pour son évaluation EuroNCAP : haute vitesse, ville, piéton et cycliste.

L'EuroNCAP (European New Car Assessment Program) est un organisme d'évaluation consumériste des véhicules notant le niveau de sécurité des véhicules à l'aide de crash tests. Cette évaluation est non réglementaire, mais réalisée par un organisme indépendant des constructeurs, réunissant des organismes gouvernementaux et des associations de consommateurs européens. Les véhicules testés reçoivent une notation entre 1 et 5 étoiles. Les tests eectués par EuroN-CAP sont mis à jour régulièrement et intègrent donc des tests sur les systèmes de sécurité active comme l'ESC et les systèmes d'aide à la conduite comme l'AEB. La volonté des constructeurs à avoir le maximum d'étoiles a entrainé, notamment grâce à l'évaluation de l'AEB, la démocrati-sation des radars sur les faces avant des voitures. Cela a permis de développer d'autres fonctions d'aides à la conduite telles que le régulateur de vitesse adaptatif ou le système de positionnement dans la voie, détaillées dans les paragraphes suivants.

Limiteur et régulateur de vitesse : LVV et RVV

Les premières fonctions de délégation de conduite ont pour objectif de remplacer le conduc-teur dans son action avec les pédales d'accélération et de frein. La toute première est le limiconduc-teur

1.3. Les systèmes d'aide à la conduite

de vitesse avec lequel le conducteur n'a plus besoin d'adapter la pression sur la pédale d'accélé-ration pour respecter une vitesse limite.

En eet, le limiteur de vitesse, ou LVV pour  Limiteur de Vitesse Variable  est une fonction d'aide à la conduite qui limite la vitesse maximale du véhicule. C'est le conducteur qui active la fonction et choisit cette vitesse limite à ne pas dépasser. La vitesse choisie est comparée à la vitesse réelle du véhicule calculée à partir des capteurs de vitesse de rotation des roues ou à partir d'un capteur de vitesse situé au niveau de la sortie de la boîte de vitesse. En fonction de ce diérentiel de vitesse et de l'appui du conducteur sur la pédale d'accélérateur, le limiteur de vitesse gère la puissance du moteur par l'intermédiaire du papillon des gaz ou de la pompe d'injection.

Ensuite, une évolution de délégation de conduite est apparue avec le régulateur de vitesse, RVV  Régulateur de Vitesse Variable  , qui permet au conducteur de ne plus avoir besoin de toucher la pédale d'accélérateur. Ce dernier xe une vitesse cible que devra garder le véhicule. Le régulateur gère alors le régime de rotation du moteur pour maintenir cette vitesse. Il utilise pour cela les mêmes composants ECU, capteurs et actionneurs, que le limiteur de vitesse. Si le conducteur active la fonction alors que le véhicule n'a pas atteint la vitesse cible, une accé-lération est enclenchée automatiquement. Sur la plupart des véhicules, un système de sécurité désactive le régulateur de vitesse lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein. L'avantage du régulateur se trouve surtout sur les longs trajets où il apporte plus de confort au conducteur. Le principal inconvénient de cette fonction est qu'elle n'adapte pas la consigne de vitesse aux objets et le conducteur doit encore freiner  au pied  lorsqu'il arrive sur un véhicule plus lent. Régulateur de vitesse adaptatif : ACC

Grâce à la démocratisation de capteurs frontaux via les évaluations EuroNCAP, la fonction de régulation de vitesse adaptative a pu être aujourd'hui proposée permettant une délégation complète de l'appui sur les pédales de frein et d'accélérateur sur autoroute, en tenant compte également les objets autour du véhicule ego.

Le régulateur de vitesse adaptatif ou ACC pour  Adaptive Cruise Control , est une fonction d'aide à la conduite de niveau 1 d'autonomie (voir section 1.4.1), qui régule automatiquement la vitesse du véhicule en fonction du trac et en particulier de la voiture le précédent. Pour cela, l'ACC utilise un capteur frontal qui scanne l'environnement devant le véhicule. Ce capteur peut être un laser, un radar et/ou une caméra. Les informations reçues par ce capteur sont traitées par l'ECU pour identier si un véhicule est devant. Si tel est le cas, sa vitesse ainsi que la distance qui sépare les deux véhicules sont calculées et le véhicule de devant est utilisé comme véhicule cible. C'est-à-dire que l'ACC va réguler sa vitesse en fonction de la dynamique de ce véhicule. Si aucun véhicule n'est détecté devant, la vitesse de référence de l'ACC est la vi-tesse maximale dénie par le conducteur et la fonction ACC agit comme le régulateur de vivi-tesse. Pour réguler sa vitesse par rapport au véhicule devant, celle-ci est asservie sur la distance inter-véhicule. Cette distance est plus couramment convertie en temps inter-véhicule, aussi ap-pelé TIV. D'après l'article R412-12 du Code de la route, le TIV, an de conserver de bonnes distances de sécurité, doit être supérieur à 2 secondes :  Lorsque deux véhicules se suivent, le conducteur du second doit maintenir une distance de sécurité susante pour pouvoir éviter une collision en cas de ralentissement brusque ou d'arrêt subit du véhicule qui le précède. Cette

1.3. Les systèmes d'aide à la conduite

distance est d'autant plus grande que la vitesse est plus élevée. Elle correspond à la distance parcourue par le véhicule pendant un délai d'au moins deux secondes. 

Pour garantir un certain confort aux passagers du véhicule, l'ACC est limité en accélération longitudinale et ne peut donc pas intervenir en cas de freinage d'urgence du véhicule de devant. L'AEB peut prendre le relais, mais c'est au conducteur de rester attentif à son environnement. De plus comme le conducteur reste maître de son véhicule, les régulateurs de vitesse adaptatifs peuvent être réglables, comme illustré en Figure 1.14, avec plusieurs modes de TIV : faible, moyen, grand.

Figure 1.14  Fonction ACC réglable [Source : http://crankydriver.com/blog/images/ Reports/ADAS/acc_gap.jpg

Systèmes d'aide au maintien et d'aide au positionnement dans la voie : LKA et LPA Le système d'aide au maintien dans la voie aussi appelé  Lane Keeping Assist  (LKA) est le prolongement de la fonction d'alerte au franchissement de ligne. Là où l'alerte au franchisse-ment de ligne prévient le conducteur d'une sortie de route, l'aide au maintien dans la voie agit sur le système de direction par lecture des marquages au sol grâce à une caméra pour aider le conducteur à se remettre dans la voie. Ici, lorsqu'une sortie de voie est détectée, l'ECU calcule le couple nécessaire à envoyer à la Direction Assistée Électrique (DAE) en fonction de sa position dans la voie pour repositionner le véhicule au centre. Cette fonction n'agit que si le véhicule s'approche  trop  de la ligne. Une fois le véhicule recentré, elle s'éteint jusqu'à la prochaine détection de franchissement de ligne.

1.3. Les systèmes d'aide à la conduite

(a) (b)

Figure 1.15  Fonctions d'aide au maintien dans la voie (a) et d'aide au positionnement dans la voie (b) [Sources : (a) https://preprod-eu.kia.com/eu/about-kia/experience-kia/ technology/drive-wise/, (b) https://www.continental-automotive.com/en-gl/ Passenger-Cars/Chassis-Safety/Software-Functions/Active-Safety/Lane-Assist]

La fonction d'aide au positionnement dans la voie ou  Lane Positioning Assist  (LPA) va encore plus loin en agissant constamment sur le couple volant pour maintenir le véhicule au centre de la voie. Chez la plupart des constructeurs, le LPA ne peut être actif que si le conducteur a les mains sur le volant. La Figure 1.15 illustre ces deux systèmes.

Fonction de stationnement automatique

La fonction de stationnement automatique permet au conducteur de garer sa voiture sans qu'il ait besoin de toucher à son volant. La fonction permet de réaliser les man÷uvres en marche arrière : créneau, rangement épis et rangement bataille.

Les capteurs nécessaires à la réalisation de cette fonction sont des ultrasons et/ou des caméras carrosseries. La vitesse étant limitée en parking, il n'est pas nécessaire de  voir  très loin. Ces capteurs sont souvent appelés capteurs  cocoon , car ils forment une ceinture autour de la voiture et permettent de voir l'environnement à 360◦. En utilisant les informations de ces capteurs, l'ordinateur de bord est capable de calculer l'angle volant nécessaire à appliquer à la DAE pour réaliser la man÷uvre.

Figure 1.16  Fonction de stationnement automatique [Source :http://volvo.custhelp.com/ app/answers/detail/a_id/9559/~/park-assist-pilot]

Le stationnement automatisé se déroule en plusieurs étapes. D'abord, lorsque le conducteur active la fonction, les capteurs vont analyser l'espace et déterminer si l'espace est susant pour se garer. Ensuite, la fonction demande au conducteur d'activer la marche arrière. Une fois la marche arrière enclenchée et dès que le conducteur lâche la pédale de frein, l'ordinateur de bord