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Workshop - Focus LIDAR Automobile

18 décembre 2017 - Groupe Humanis - 29 Boulevard Edgar Quinet 75014 Paris

9h00 - 12h00

Workshop « Analyse de la chaîne de valeur des capteurs pour les ADAS et le véhicule autonome : le cas du LIDAR. Quelle place pour les acteurs européens ? »

Nous organisons dans le cadre du projet européen RespiceSME un groupe de travail autour des capteurs et du LIDAR pour le véhicule autonome auquel nous souhaiterions vous convier. Ce workshop, basé sur une analyse de la chaîne de valeur du domaine du véhicule autonome réalisée par le « National Centre for Laser Applications – NUI Galway » vise à détecter des opportunités et faire émerger des collaborations entre les fournisseurs de technologies et les end-users (équipementiers et constructeurs automobiles). Notre partenaire Ian Mc Cabe, de NUI Galway présentera l’outil d’analyse de la chaîne de valeur développé, ainsi que les résultats de son analyse dans l’industrie automobile avec un focus sur les acteurs du LiDAR à l’échelle européenne et internationale

Le développement rapide des fonctions d’accompagnement à la conduite et l’avènement du véhicule autonome ont largement impulsé l’évolution du marché des capteurs. Selon [YOLE-DEVELOPPEMENT-2017], le marché mondial des capteurs et des MEMS (Micro-Electromechanical System) pour l’automobile devrait passer de 11 milliards de dollars en 2016, à 23 milliards en 2022. En dépit d’une croissance de seulement 3% par an du nombre de voitures vendues d’ici à 2022, le marché des capteurs pour l’automobile devrait ainsi progresser en moyenne de 8% par an en nombre de pièces et de 14% en valeur.

Figure 1 : Vision d’ensemble du marché des MEMS et capteurs pour l’automobile [YOLE DEVELOPPEMENT]

Figure 1 : Vision d’ensemble du marché des MEMS et capteurs pour l’automobile [YOLE DEVELOPPEMENT]

 

Le passage à un niveau d’automatisation complet du véhicule ne pourra s’opérer que si le système d’assistance à la conduite est assez robuste pour garantir la sécurité des passagers. Pour cela, la voiture a besoin, pour prendre une décision, d’appréhender son environnement avec précision et doit donc s’appuyer sur un système complexe de capteurs. La transition vers le véhicule autonome sera graduelle, notamment marquée en premier lieu par la mise en place de systèmes actifs de sécurité, permettant de déléguer de plus en plus la conduite à la voiture au fil du temps. En raison de ses performances, le LIDAR occupe une place centrale parmi les capteurs pour le véhicule autonome. Une étude publiée par [ABI-Research-2017] montre que le marché des LiDAR pourrait atteindre 13 milliards de dollars en 2027, huit ans après son démarrage commercial prévu pour 2019.

Figure 2 : Déploiement de la technologie LiDAR dans la feuille de route de la voiture autonome [FROST & SULLIVAN]

Figure 2 : Déploiement de la technologie LiDAR dans la feuille de route de la voiture autonome [FROST & SULLIVAN]

 

Ces systèmes stimuleront également l'innovation, le développement des technologies LIDAR (Light Detection and Ranging), afin de les rendre compatibles avec les exigences du véhicule de série (robustesse, coûts, compacité, intégration ...) et à terme leur adoption.

Doté d’une source propre de lumière, le LiDAR a des avantages importants par rapport aux autres systèmes de capteurs passifs qui sont souvent soumis aux conditions d’éclairage. Il existe plusieurs types de lidars dédiés aux applications de télémétrie/télédétection pouvant être embarqués dans la voiture autonome. Selon [FROST&SULLIVAN-2016], les principales technologies en production ou en développement comprennent : 

- Mechanical-mirror LiDAR : il s’agit du système classique qui permet de balayer la scène à 360° par un faisceau laser à l’aide d’un miroir tournant. Un deuxième miroir permet de balayer la scène en élévation.

- LiDAR MEMS: Il utilise des miroirs assistés par des micro-systèmes électromécaniques pour émettre des faisceaux laser uniques ou doubles. Cette technologie peut actuellement atteindre des distances de balayage de 120 mètres.

- Solid-state LiDAR : il s’agit d’un LiDAR compact, sans pièces mobiles, donc relativement robuste et durable qui présente un fort potentiel pour le domaine de l’automobile.

- Optical Phase Array (OPA) LIDAR : Il est adapté aux gammes courtes et larges, et consiste en un dispositif de balayage optique sur micro-puce. La portée maximale est de 100 mètres.

- 3D Flash LiDAR : ce type de système émet une seule impulsion pour des balayages 3D des objets et de l’environnement ; la distance varie selon l’angle de vue. Malgré sa capacité de faire de la « vidéo 3D » en temps réel, et donc de détecter instantanément les obstacles/cibles en mouvement, ce type de système présente un coût élevé notamment en raison de son détecteur qui doit être très sensible (InGaAs, APD ou SPAD).

Que ce soit pour les constructeurs, les fournisseurs ou les intégrateurs de systèmes, il est extrêmement important de choisir la bonne technologie de capteurs pour des applications aux ADAS et pour la transition vers la voiture autonome. Bien que le LiDAR soit considéré comme une technologie clé, plusieurs défis se posent en vue de son déploiement sur le marché : la taille, le coût, la performance, la fiabilité et la facilité d'intégration aux systèmes et composants de la voiture. Une étude de [TECHNAVIO-2016] souligne également parmi les développements clés à opérer, la fusion des capteurs. En effet, dans un souci de précision et de fiabilité, différents capteurs d'imagerie doivent être combinés avec le LiDAR. La sortie et l’analyse de données devient plus fiable si la fusion a pour résultat une validation croisée entre les résultats fournis par les différents types de capteurs.Bien que la technologie LiDAR permette de dépasser les performances des solutions à base de capteurs passifs, les contraintes de coûts notamment la rendent incompatible avec le véhicule de série. De plus les LiDARs mécaniques sur le marché ont une portée autour de 100 mètres alors que les analystes estiment qu'une portée de 250 mètres permettrait d’assurer une détection sûre des obstacles à la vitesse de l'autoroute. De plus, cette portée se dégrade davantage selon les conditions météorologiques. Pour augmenter la portée, une solution consisterait à augmenter la puissance des lasers, ce qui est en conflit avec les contraintes de sécurité oculaire (Classe I pour le domaine de l’automobile).

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CONCLUSION

En jetant un oeil sur le panorama mondial des acteurs du LiDAR, il est aisé de constater une nette prédominance des acteurs américains. Or, cette technologie est le maillon indispensable des systèmes ADAS permettant d’automatiser complètement les véhicules et constitue de fait une composante majeure pour tous les acteurs de la chaine de valeur du véhicule autonome. La question se pose donc de savoir dans quelles mesures les acteurs européens positionnés sur cette chaîne de valeur peuvent s’intégrer dans ce marché des capteurs LiDAR en pleine explosion et quels leviers seraient à favoriser pour propulser les acteurs européens sur ce marché et leurs permettre de s’y faire une place durable ?

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