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Les véhicules électriques autonomes sont encore confrontés à des pentes abruptes sur la voie de la fiabilité. Des chercheurs du laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie et de l'université Western Michigan travaillent ensemble pour trouver des solutions extérieures à la voiture : des capteurs et des traitements intégrés dans l'infrastructure routière.

Les chercheurs de l'ORNL ont permis à des balises de chaussée surélevées standard de transmettre des informations GPS qui aident les fonctionnalités de conduite autonome à mieux fonctionner dans les zones reculées ou par mauvais temps. Crédit : Carlos Jones/ORNL, Département américain de l'énergie

En collaboration avec des partenaires, les ingénieurs de l'ORNL placent des capteurs de faible puissance dans les balises réfléchissantes surélevées qui sont déjà utilisées pour aider les conducteurs à identifier les voies. Selon un article publié dans IEEE Sensors par Ali Ekti, chercheur à l'ORNL, et l'auteur principal Sachin Sharma de WMU, les puces électroniques à l'intérieur des marqueurs transmettent des informations aux voitures qui passent sur la forme de la route. Ils sont efficaces même lorsque les caméras du véhicule ou la télédétection laser appelée LiDAR ne sont pas fiables en raison du brouillard, de la neige, de l'éblouissement ou d'autres obstacles.

"Nous travaillons à rendre les fonctionnalités de conduite autonome précises et sûres dans les zones plus reculées", a déclaré Ekti. "Et nous y parvenons en convertissant une infrastructure factice en quelque chose ayant beaucoup plus d'utilisations."

Non seulement la technologie fournit des informations plus précises sur l’environnement de conduite, mais elle déplace également une partie de la charge de traitement du logiciel de la voiture vers l’infrastructure. Cela permet d’économiser l’énergie de la batterie du véhicule électrique, étendant ainsi l’autonomie et favorisant une adoption plus large des véhicules électriques. Par rapport à une caméra de pointe et à une technologie de conduite autonome basée sur LiDAR, les marqueurs de chaussée activés par une puce peuvent réduire la consommation d'énergie de navigation jusqu'à 90 %, ont rapporté les auteurs dans un article technique.

La technologie a le potentiel d'être utilisée non seulement avec les véhicules autonomes de demain, mais également avec les fonctionnalités de conduite autonome courantes d'aujourd'hui, telles que l'assistance de voie.

Cet effort fait partie d'un projet plus vaste dirigé par WMU, qui s'associe à des partenaires de recherche et de l'industrie pour développer des technologies connexes de capteurs et de conduite autonome telles que les rétroréflecteurs radar, la cartographie haute définition, le déchargement informatique et la détection météorologique. Les chercheurs de la WMU utilisent également un véhicule roulant sur un parcours fermé pour mesurer la réduction de la consommation d'énergie des véhicules permise par ces technologies, a déclaré Zachary Asher, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial et directeur du laboratoire de véhicules économes en énergie et autonomes de la WMU.

Les chercheurs de l'ORNL ont expérimenté pour trouver la meilleure combinaison d'émetteur-récepteur, de batterie et d'antenne pour l'ensemble de capteurs à l'intérieur des balises routières standard, ainsi que celles conçues pour résister aux chasse-neige. Ils ont ensuite utilisé un protocole de communication qui consiste à parcourir un spectre de fréquences radio particulier jusqu'à 50 fois par seconde. "Il est difficile à détecter, fonctionne bien contre les interférences, est peu coûteux et ne consomme pas beaucoup d'énergie", a déclaré Ekti. Des ajustements à l'équipement pourraient garantir que sa batterie durerait pendant le même cycle de remplacement que les balises de chaussée, généralement un an.

L'équipe d'Ekti a créé des algorithmes qui triangulent les coordonnées GPS des balises de voie pour reconstruire une image de la zone carrossable. Un algorithme est intégré dans une puce électronique à l'intérieur du marqueur de chaussée, tandis qu'un algorithme de décodage est intégré au logiciel de la voiture.

Les chercheurs de l'ORNL ont testé sur le terrain la plate-forme de capteurs dans diverses conditions météorologiques et dans un parc national isolé du Montana sans accès sans fil. Ils ont constaté qu’il transmettait plus de cinq fois au-delà de l’objectif initial de 100 mètres.

« C'est incroyable jusqu'où il peut transmettre — sur les collines, dans la neige. C'est un gros problème », a déclaré Asher. « À chaque étape, nous sommes surpris de voir à quel point cette technologie fonctionne bien et nous trouvons des façons vraiment intéressantes de l'intégrer. »

Les capteurs pourraient également signaler des changements de voie temporaires ou des fermetures dans des zones de construction lorsque les cartes haute définition pourraient être obsolètes. Les capteurs de marquage pourraient éventuellement transmettre des informations sur la température, l'humidité et le volume du trafic, a déclaré Ekti. L'équipe du projet prévoit de travailler avec les étudiants pour construire une puce électronique plus petite pour les marqueurs, en remplacement des produits disponibles dans le commerce plus coûteux.