Le LiDAR définissable par logiciel améliore la sécurité et réduit le coût des véhicules – EETimes

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Les voitures de dernière génération intègrent un nombre croissant de fonctionnalités avancées conçues pour améliorer la sécurité du véhicule et permettre une conduite plus efficace et plus confortable. Des solutions telles que les systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS) ou différents niveaux de conduite autonome (LiDAR) sont désormais disponibles sur de nombreux véhicules, nécessitant des capteurs avancés avec un haut degré de précision et un prix compétitif.

Parmi ceux-ci, le LiDAR est un capteur indispensable pour détecter dans une plage de fonctionnement maximale tout ce qui se trouve à l’extérieur du véhicule. En obtenant une carte précise du scénario d’intérêt en temps réel, LiDAR vous permet d’identifier des objets ou des obstacles placés à proximité immédiate du véhicule. Cela peut aider le véhicule à éviter d’éventuelles collisions avec d’autres véhicules, des cyclistes, des piétons ou des animaux.

Les LiDAR, qui peuvent avoir des pièces mobiles électromécaniques ou être entièrement à l’état solide selon le modèle, sont notoirement l’un des capteurs embarqués les plus chers intégrés aux véhicules. Dans cet article, nous allons présenter un capteur LiDAR au coût particulièrement compétitif (un ordre de grandeur inférieur aux dispositifs traditionnels), caractérisé par une grande précision et un composant logiciel personnalisable capable d’étendre le nombre d’applications possibles.

LiDAR Flash PreActs

S’appuyant sur une longue histoire dans l’industrie de la défense et sur le développement de capteurs à grande vitesse et de traitement des bords pour les systèmes de protection active par leur société mère, PreAct Technologies a été fondée en 2018 dans le but de créer des systèmes de détection de collision pour le marché automobile. En 2019, la société a commencé à travailler sur des applications ADAS et précrash avec plusieurs OEM et Tier Ones.

PreAct ne s’est pas limité au développement d’un seul capteur, mais a créé une solution matérielle et logicielle complète capable de répondre aux exigences de multiples applications dans l’industrie automobile et au-delà. Le LiDAR entièrement à semi-conducteurs est un capteur de type flash qui illumine toute la scène avec chaque flash, contrairement aux LiDAR plus traditionnels qui utilisent un laser pour balayer une scène ligne par ligne.

Nous avons développé un LiDAR flash en champ proche, mais nous nous considérons plus comme une entreprise de logiciels que comme une entreprise de matériel, a déclaré Paul Drysch, fondateur et PDG de PreAct Technologies. Plutôt que de nous concentrer sur la fabrication, notre modèle commercial consiste à licencier notre conception de référence LiDAR à perte, peut-être même gratuitement. Nous fournissons ensuite un logiciel de contrôle et d’application en tant que service qui améliore continuellement la proposition de valeur pour nos clients.

PreAct négocie actuellement des contrats avec des fournisseurs européens et américains de niveau 1 et de niveau 2 pour produire ces unités et les vendre via leurs canaux commerciaux avec les licences logicielles requises. Le capteur, nommé TrueSense, est illustré à la figure 1. Il s’agit d’un LiDAR rapide, peu coûteux, précis et fiable avec flash à onde continue qui utilise le principe du temps indirect de la lumière (iTOF) pour mesurer simultanément la distance de chaque pixel.

C’est notre logiciel qui nous permet de travailler à l’extérieur dans des conditions ambiantes difficiles. « C’est parce que nous avons fait des percées dans la réduction du bruit de fond et la stabilisation du nuage de points 3D qui permet à l’iTOF de fonctionner à l’extérieur de la cabine », a déclaré Kurt Brendley, fondateur et directeur de l’exploitation chez PreAct Technologies. Nous réduirons continuellement le facteur de forme et les coûts à mesure que nous passerons d’un produit basé sur FPGA à un système programmable sur puce qui continue de prendre en charge notre modèle commercial de logiciel en tant que service.

Aujourd’hui, la détection en champ proche (jusqu’à 25 mètres) peut être effectuée à l’aide d’une combinaison de radar, d’ultrasons et de caméras, ou de systèmes LiDAR. La première option est peu coûteuse, mais inefficace en même temps car la fréquence d’images et la résolution sont très faibles. Les LiDAR disponibles dans le commerce offrent des performances élevées, mais ils sont très coûteux, lents et ont des fonctionnalités limitées dans le champ proche.

TrueSense, d’autre part, est basé sur des puces d’imagerie timeofflight et des émetteurs LED peu coûteux, dispose d’une caméra RVB haute résolution et atteint une fréquence d’échantillonnage allant jusqu’à 200 ips. Il s’agit d’un capteur de qualité automobile capable de fonctionner même en plein soleil et dans tous les scénarios typiques où le temps libre a généralement du mal.

TrueSense fonctionne en conjonction avec deux autres produits PreAct, TrueDrive et TrueSim, pour fournir aux clients une solution complète de suivi des objets. Si TrueSense est le cœur, TrueDrive est le cerveau de la solution de détection et de suivi d’objets en champ proche. Il convertit les données de capteur acquises par un ou plusieurs capteurs TrueSense en nuages ​​de points 3D intégrés qui sont utilisés pour définir et suivre rapidement des objets. Chaque TrueDrive peut connecter et synchroniser jusqu’à quatre unités TrueSense permettant différentes configurations (voir Figure 2). L’appareil intègre un hyper ECU qui utilise un traitement parallèle et une IA ciblée pour effectuer rapidement la définition et le suivi des objets, la détection des collisions, les mesures volumétriques, etc.

TrueSim est un simulateur de véhicule basé sur la physique qui modélise avec précision les capteurs et algorithmes PreAct. Il permet à PreAct de simuler les capteurs sur la plate-forme d’un client dans un environnement virtuel haute fidélité. TrueSim est proposé avec une grande bibliothèque de véhicules, piétons, vélos, panneaux de signalisation, cartes, etc. Des objets personnalisés peuvent également être définis et ajoutés à la bibliothèque. En proposant des modèles optiques précis (tels que la simulation de rétroréflecteurs), TrueSim permet un prototypage rapide d’algorithmes et garantit que les capteurs fonctionneront pour des applications personnalisées.

Avec notre propre outil de simulation interne qui émule nos performances LiDAR dans un environnement réaliste, nous pouvons évaluer notre capacité à répondre aux exigences des clients et, en parallèle, nous pouvons commencer à écrire le logiciel de perception qui serait connecté à ce LiDAR, a déclaré Drysch.

En raison de sa grande précision, le LiDAR définissable par logiciel PreActs est une solution également adaptée à la robotique et à l’automatisation industrielle. Dans ces applications, une ou plusieurs unités TrueSense peuvent remplacer les capteurs existants, simplifiant l’intégration et réduisant les coûts globaux.

Parmi les fournisseurs de niveau 1 qui collaborent avec PreAct se trouve ZF Friedrichshafen. Ils ont montré une partie de leur travail l’année dernière à Plug and Plays Startup Autobahn, qui comprenait un actionneur de porte automatique. Fondamentalement, vous marchez jusqu’à votre voiture, vous effectuez un geste, et PreActs LiDAR monté sur le véhicule détecte non seulement votre geste, mais aussi s’il y a un obstacle (c’est-à-dire un poteau, une poubelle, une bouche d’incendie) ou un trafic venant en sens inverse (piéton , cycliste, voiture ou moto) qui pourrait causer des dommages ou empêcher la porte de s’ouvrir en toute sécurité. Le même capteur peut être utilisé pour la détection de trottoir, l’assistance au changement de voie, etc.

Comme on peut s’y attendre pour un système défini par logiciel avec les capacités de notre LiDAR flash, nous répondons constamment aux demandes des clients dans des domaines allant de l’automobile à la robotique et à la fabrication. De plus, avec le logiciel fournissant la base de notre solution aux problèmes opérationnels réels, tels que les opérations en extérieur, il peut être et est continuellement modifié pour augmenter les performances de base, a déclaré Drysch.