Le nerf de la guerre dans l’évolution de la voiture de demain, c’est l’intelligence artificielle. Elle permettra aux constructeurs de concevoir une voiture entièrement autonome qui, grâce au fait qu’elle réfléchit plus rapidement que l’humain, deviendra beaucoup plus sécuritaire.
Mais pour qu’une voiture intelligente puisse comprendre son environnement, elle doit être équipée d’outils d’observation. Par exemple, si Tesla croit en la conduite autonome à base de caméras seulement, d’autres constructeurs, comme Volvo, croient plutôt que le véhicule doit aussi être équipé de capteurs et de lidars. Qu’est-ce que le lidar, comment ça fonctionne, et quels sont les avantages et les inconvénients de l’installer sur une voiture? Voici quelques explications.
Le lidar (aussi écrit LiDAR ou LIDAR) est un dérivé du radar, c'est-à-dire qu’il s’agit d’un appareil qui permet de mesurer la distance entre deux objets afin de déterminer leur emplacement. Contrairement au radar, qui utilise le rebond d’un signal radio pour comprendre son environnement, le lidar utilise plutôt la lumière (ou un laser) pour arriver à ses fins. C’est d’ailleurs la nature de son nom. À l’origine, c’était un acronyme qui signifiait Light Detection and Range ou Laser Imaging, Detection and Ranging. Il a ensuite été accepté dans la langue française sous l’appellation lidar.
Le lidar sert ainsi à mieux comprendre un environnement impossible à voir à l’œil nu, comme le fond marin, un endroit non éclairé et, même, l’espace.
La première technologie à ressembler à celle d’un lidar a été inventée par la Hugues Aircraft Company en 1961. Utilisant la récente invention du laser, le système, qui avait comme objectif de traquer des satellites en orbite autour de la Terre, pouvait mesurer leur distance en utilisant une combinaison de lasers, de capteurs et d’appareils d’acquisition de données.
Le lidar a ensuite été utilisé dans le domaine de la météorologie, notamment par le National Center for Atmospheric Research. C’est là qu’il a démontré son utilité dans l’observation et la compréhension des nuages et de la pollution. La technologie s’est ensuite montrée efficace durant la mission lunaire d’Apollo 15, en 1971. Les astronautes utilisaient des lidars pour cartographier la surface de la lune.
Aujourd’hui, les lidars ont grandement évolué et, grâce à une informatique et à des logiciels de collecte de données encore plus poussés, sont devenus des outils d’observation hautement précis. L’industrie de l’automobile s’y intéresse notamment pour permettre à un véhicule d’analyser son environnement afin d’augmenter son niveau de sécurité. Le lidar joue donc un rôle clé dans la course vers la voiture autonome.
Fonctionnement et applications
Cette lumière que le lidar émet, qu’elle soit visible, ultraviolette ou infrarouge, est habituellement envoyée par pulses à une fréquence pouvant aller jusqu’à 150 000 à la seconde. Ces pulses peuvent éclairer un vaste spectre de textures, comme des objets non métalliques, des cailloux, des compositions chimiques complexes, des aérosols, des nuages et, même, certaines molécules.
Grâce à des capteurs et à une informatique de pointe, le lidar enregistre le temps écoulé entre l’envoi du pulse et sa déflexion. En se basant sur l’information reçue par les capteurs, le processeur graphique est ensuite capable de créer une topographie de son environnement en trois dimensions, chose que le radar est incapable de faire avec le même degré de précision.
En novembre 2022, Volvo dévoilait le VUS électrique EX90 équipé d’un lidar très avancé. Grâce à une intelligence artificielle propulsée par un processeur graphique (NVIDIA Drive Orin) capable de compiler jusqu’à 280 trillions d’opérations à la seconde, le lidar de l’EX90 est capable d’analyser un environnement qui s’étend beaucoup plus loin que l’œil humain ou encore plus loin que les limites de l’éclairage des phares du véhicule.
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De cette manière, l’EX90 peut anticiper l’arrivée d’un obstacle, comme un véhicule qui arriverait en sens inverse très loin, un piéton, un cycliste, un véhicule stationné sur le bord de la route, et, même, un animal. La technologie permet également au véhicule de mieux se situer dans son environnement, comme dans un contexte urbain très achalandé. Le lidar lui permet ainsi de se comporter de façon autonome avec beaucoup plus de précision.
Avantages et inconvénients
L’avantage premier du lidar par rapport au radar, c’est sa précision. Il est capable de détecter beaucoup plus de paramètres, comme la taille d’un objet, la direction dans laquelle un objet en mouvement circule et, même, des détails importants, comme des expressions faciales. Son niveau de détection avancé lui permet de capter des détails à quelques centimètres près sur une distance pouvant s’étendre sur plusieurs kilomètres. C’est cette qualité qui lui permet d’identifier plusieurs objets positionnés très près l’un de l’autre, et ce, très rapidement.
En revanche, cette technologie – encore nettement plus coûteuse que le radar – vient avec quelques faiblesses. Par exemple, son degré de précision est facilement impacté par les intempéries, comme la brume, la pluie ou la neige. En outre, le lidar n’est pas capable de calculer la vitesse à laquelle circule un objet en mouvement, contrairement au radar qui, lui, peut le faire. Enfin, en raison du fait qu’il utilise un faisceau de lumière pour analyser son environnement, le lidar ne performe pas très bien à des distances de moins de 30 mètres.
Voilà donc pourquoi les constructeurs d’automobiles, pour la plupart, ont recours à plusieurs types de technologies quand ils développent une voiture autonome. Ils choisiront d’installer des lidars, mais aussi des radars, des capteurs et des caméras afin que chaque outil d’observation puisse pallier les faiblesses de l’autre.
Cela étant dit, on constate que, grâce à une intelligence artificielle qui s’améliore à un rythme presque exponentiel, le lidar devient de plus en plus précis. Il est même possible, dans certains cas, de pallier ses faiblesses (intempéries, objet trop proche) en utilisant des microprocesseurs tellement intelligents, qu’ils sont capables d’extrapoler une information manquante par simulation. Bien qu’il soit difficile de prédire l’avenir, en raison de cette performance, plusieurs experts du milieu croient que le lidar deviendra la technologie du futur pour les véhicules autonomes.