Le Lidar sur une puce se met en place

Les capteurs commerciaux seront fiables, minuscules et abordables

Les accidents de voiture sont responsables pour 1,3 million de décès par an, selon l'Organisation mondiale de la santé. C'est comme perdre la ville de Prague chaque année. Le passage à des voitures et des camions autonomes équipés de divers types de capteurs électroniques et d’ordinateurs sophistiqués à la barre pourrait sauver d’innombrables vies. Mais il a été difficile de mettre cette technologie prometteuse entre les mains du grand public, malgré des investissements massifs dans la recherche et des progrès techniques considérables.

Alors, quand les voitures autonomes arriveront-elles vraiment dans une allée près de chez vous ? La réponse dépend en partie de la question de savoir si ces voitures nécessitent ou non un type de capteur appelé lidar, abréviation de « détection et télémétrie de la lumière ». La plupart des groupes développant des véhicules autonomes considèrent le lidar comme un élément essentiel de la suite de capteurs nécessaire à un fonctionnement sûr, car il permet de construire une carte 3D détaillée de l'environnement du véhicule avec beaucoup plus de fidélité qu'avec des caméras.

Elon Musk, cependant, a poussé Tesla à adopter une approche controversée de la conduite autonome, basée uniquement sur des caméras. "Les humains conduisent avec des yeux et des réseaux neuronaux biologiques, il est donc logique que les caméras et les réseaux neuronaux en silicium soient le seul moyen de parvenir à une solution généralisée à la conduite autonome", a tweeté Musk en 2021. La complexité mécanique et le coût élevé de la plupart des capteurs lidar, qui ne le sont pas. il y a longtemps, cela aurait ajouté des dizaines de milliers de dollars au prix de chaque véhicule – ce qui a sans aucun doute contribué à façonner les opinions de Musk. Dès 2016, il déclarait que « tous les véhicules Tesla qui sortent de l'usine disposent du matériel nécessaire pour une autonomie de niveau 5 », ce qui signifie que les voitures équipées de caméras et d'ordinateurs disposent à elles seules de ce qui est nécessaire pour une conduite entièrement autonome.

Le dernier prototype de système lidar d'Analog Photonics montre ses capacités à une intersection très fréquentée de Boston. Photonique analogique

Sept ans et de nombreux accidents plus tard, Tesla n’a pas dépassé le niveau 2 d’autonomie, et les spécialistes de la sécurité routière remettent en question le rejet du lidar par Musk. Cependant, exiger des capteurs coûteux ralentirait le déploiement généralisé des systèmes avancés d’aide à la conduite et de la conduite entièrement autonome. Mais réduire le coût de ces capteurs à un niveau qui satisferait les constructeurs automobiles reste un objectif difficile à atteindre pour les fabricants de lidar, qui doivent également réfléchir à la manière d'ajouter leurs appareils aux voitures sans nuire à l'esthétique du véhicule.

Nous et d’autres membres de notre entreprise, Analog Photonics, issue du MIT en 2016, espérons sortir de cette impasse. Nous développons un minuscule lidar multiéléments à l’échelle d’une puce qui promet de réduire les coûts et de simplifier l’intégration. Nous aimerions ici expliquer certains des défis techniques que nous avons rencontrés et à quel point nous sommes très proches de la commercialisation.

Aujourd’hui, plus de la moitié des voitures neuves sont équipées d’un ou plusieurs capteurs radar. Ces capteurs sont à semi-conducteurs, coûtent aux fabricants moins de 100 dollars chacun et sont suffisamment petits pour être placés discrètement autour du véhicule. Ils sont utilisés pour diverses choses, notamment le freinage d’urgence automatique et le régulateur de vitesse adaptatif, ainsi que le maintien de voie et d’autres fonctions avancées d’aide à la conduite.

Mais cela n'a pas toujours été le cas. Les premiers radars automobiles étaient de grande taille, pilotés mécaniquement, émettaient de courtes impulsions d'ondes radio et avaient des performances limitées. Mais le passage au balayage électronique et aux émissions à ondes continues dans les radars automobiles a apporté des améliorations en termes de performances et des réductions de coûts, ce qui a à son tour ouvert la voie à leur utilisation généralisée.

Lidar connaît désormais cette même évolution. La technologie a commencé à faire la une des journaux vers 2016, alors qu'un grand nombre d'entreprises, stimulées par le succès des capteurs lidar sur les véhicules participant au DARPA Grand Challenge une décennie plus tôt, ont commencé à développer des systèmes personnalisés pour les véhicules autonomes. Ces systèmes avaient tendance à être reconstitués à partir de composants disponibles dans le commerce.

Cette animation montre comment le retardement du signal envoyé par une série d'émetteurs peut être utilisé pour orienter la transmission dans différentes directions. De tels réseaux d’émetteurs phasés sont souvent utilisés pour les radars, mais ils peuvent également être utilisés pour diriger le faisceau lumineux dans un système lidar. Sandeep Sharma