Un véhicule doté de fonctions d’aides à la conduite avancées pouvant aller jusqu’à la conduite autonome, et dont l’intelligence permettrait aussi de gérer l’apport d’énergie au plus juste ? Le prototype existe, les chercheurs du laboratoire SeT l’ont imaginé… puis construit eux-mêmes.

À Belfort, au sein du laboratoire SeT — Systèmes et transports —, les travaux sur le véhicule intelligent ont démarré en 2003 – 2004 grâce à une subvention de la Région Franche-Comté. Les chercheurs se sont tout d’abord attachés à équiper le véhicule RobuCab (un prototype de petit véhicule électrique, propulsé par quatre roues motrices et complètement automatisé) en le dotant de fonctionnalités de commande à distance ou de conduite autonome par la détection de signaux horizontaux et verticaux, via l’implémentation d’algorithmes. « Il s’agissait d’un véhicule pratique sur le plan de l’instrumentation mais insuffisant sur le plan technique », estime Yassine Ruichek, responsable de l’axe perception de l’environnement et navigation autonome au sein de l’équipe ICAP. « Par ailleurs, il n’est pas homologué et sa chaîne de traction pose quelques problèmes en terme de commande. Nous avons vite senti le besoin d’aller plus loin ».

Ces travaux sur le RobuCab s’étaient déroulés sur trois ans. Dans le même temps, le SeT s’était impliqué sur la partie simulation du projet Cristal, labellisé par le Pôle Véhicule du futur. Le développement de ces travaux a donné lieu à trois thèses de doctorat, soutenues en 2009. Alors, lorsque l’appel à projet du CPER pour la période 2007 – 2013 a été lancé, les résultats du laboratoire étaient suffisamment prometteurs pour justifier un financement sur un projet de véhicule propre et intelligent. « L’idée était de nous équiper d’un véhicule fiable et homologué, et d’y ajouter des fonctions d’intelligence et d’énergie propre », explique David Bouquain, enseignant-chercheur au SeT, spécialiste du véhicule hybride. Une seconde plate-forme a ainsi pu être achetée par le laboratoire belfortain, homologuée et fiable. « Là, on est maître de tous les éléments : la chaîne de traction, le contrôle logiciel, la gestion de l’énergie ».

Plus de capteurs, c’est la solution de l’avenir

L’intelligence du véhicule, on la doit à la perception par fusion multicapteur. Capteurs, sonars, GPS et tout autre instrument permettant de voir l’environnement sont installés à bord. Les données brutes acquises sont traitées afin de localiser, anticiper, réagir. « L’idée est de réaliser une carte locale de l’environnement du véhicule, et à partir de là, d’imaginer une navigation autonome. Et c’est là que se trouve l’intelligence », explique Yassine Ruichek. « La fusion permet d’affiner la décision, de la même façon que l’être humain utilise en même temps plusieurs de ses sens. L’objectif est de tirer parti des avantages de tous les capteurs, et d’augmenter la fiabilité par la redondance de l’information. Plus de capteurs, plus d’informations, c’est la solution de l’avenir ». Cette redondance pallie en partie les manques des capteurs, dont la sophistication n’est pas encore optimale. « Certains sont encore défaillants, on a la possibilité de corriger avec un logiciel, mais cela reste encore un verrou scientifique. Nous, au SeT, ne touchons pas aux capteurs, mais en sortie nous essayons de corriger de manière plus poussée, pour obtenir par exemple une représentation plus fine de la couleur afin d’atténuer les phénomènes d’illumination, le véhicule évoluant dans un environnement non contrôlé, et à ce titre, soumis au soleil, aux variations d’éclairage, de météo, aux poussières… ».

Depuis deux ans, ainsi, l’équipe de Yassine Ruichek se donne les moyens d’éliminer les altérations dues à l’environnement, en développant des techniques d’analyse d’images basées sur les informations de couleur et de texture. Dans les différents systèmes de perception, elle se focalise sur le premier niveau, celui de l’extraction de l’infor-mation, qu’il faut nettoyer pour la rendre pertinente, et sur le plus haut, celui de l’interprétation. Pour le niveau intermédiaire, elle travaille sur l’intégration de modèles 3D virtuels et envisage pour cela d’exploiter les compétences locales en modélisation.

Qui donne quoi à quel moment ?

À l’intelligence de ce SetCar, les chercheurs de Belfort ajoutent donc la propreté et l’autonomie. C’est ici qu’intervient l’équipe à laquelle appartient David Bouquain, qui travaille depuis huit ans avec le laboratoire FC-Lab, sur l’intégration de la pile à combustible en configuration hybride. « La pile est dans l’air du temps, on a des compétences locales, mais elle coûte cher. On peut envisager de la remplacer par une autre source. Ce qui nous intéresse, nous, c’est la gestion de l’énergie. Mais il est nécessaire d’avoir une source tampon, une batterie ou des supercondensateurs. On peut utiliser des piles de tailles différentes, qui s’ajoutent à la batterie. Nous, nous sommes en phase de finalisation des tests pour une autonomie de 120 kilomètres, contre les 50 actuels. » Le SetCar est équipé d’un système de recharge « au pistolet » du réservoir embarqué, et il offre la possibilité de récupérer l’énergie de freinage en la stockant sur la source tampon.

La gestion intelligente de l’énergie est un challenge pour les chercheurs du SeT. Qui donne quoi à quel moment ? Tout l’enjeu consiste à optimiser les sources à l’instant t, en fonction des besoins énergétiques, afin d’assurer une meilleure autonomie, une moindre consommation et une meilleure performance. Là, l’intelligence artificielle est précieuse, qui annonce un dénivelé, le niveau de chargement des batteries, la façon dont est utilisé le véhicule, la distance à parcourir. L’idée générale étant de détecter le mode de conduite du conducteur et de connaître la capacité de chaque source d’énergie. « On peut alors informer le conducteur des possibilités de défaillance de l’une ou l’autre source, selon un mode dégradé de niveau 1, puis de niveau 2… on peut même aller jusqu’à brider le conducteur ».

Présenté en septembre 2009 à Clermont-Ferrand en marge du projet Cristal, le SetCar a fortement retenu l’attention des spécialistes et influence déjà les autres travaux du laboratoire. Des capteurs pourraient ainsi équiper les deux roues motorisés pour une conduite coopérative entre tous les usagers de la route… En lien avec ces travaux, l’équipe de Yassine Ruichek participe à de nombreux projets, notamment le projet ANR-VTT PANsafer sur la sécurité des passages à niveau et le projet PREDIT CAPLOC sur la caractérisation de l’environnement de réception des signaux GNSS.

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