Israël : un radar révolutionnaire pour les véhicules autonomes

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Des chercheurs de l’Université de Tel-Aviv, dirigés par le Prof. Pavel Ginzburg de l’École d’ingénierie électrique, ont mis au point un nouveau type de radar optique à haute résolution capable entre autre de détecter des objets cachés par d’autres. Intégré à un véhicule autonome, ce radar révolutionnaire pourra par exemple signaler un enfant qui fait irruption sur la route derrière une voiture garée; de plus, en raison de sa faible bande passante, son utilisation sera relativement peu coûteuse et il pourra permettre à de nombreux véhicules de ce type de se côtoyer facilement en toute sécurité.

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L’étude, réalisée par le doctorant Vitaly Kozlov du laboratoire du Prof. Ginzburg, a été publiée en fin de semaine dans la revue Nature Communications.

“Les voitures intelligentes et / ou autonomes, existantes ou en développement, combinent un grand nombre de moyens de détection différents, qui remplacent les sens du conducteur, voire les surpassent, et permettent au véhicule de s’orienter dans l’espace”, explique le Prof. Ginzburg. “Entre autre ils comportent des radars capables d’identifier les objets situés devant le véhicule quelles que soient les conditions atmosphériques ou de luminosité (brouillard, pluie, obscurité, ensoleillement), de mesurer la distance qui les sépare des objets (personne, voiture, arbre …), et peuvent même alerter le système de freins si nécessaire. La capacité du radar à discerner les objets proches les uns des autres est appelée résolution. Un radar à haute résolution peut également détecter des objets apparemment cachés par d’autres. Un tel radar pourrait, par exemple, déceler un enfant sur le point de faire irruption sur la route derrière un véhicule garé et envoyer un ordre de freinage immédiat au véhicule”.

“Il existe aujourd’hui des technologies radar à haute résolution, mais toutes utilisent une bande passante élevée. En d’autres termes, le radar doit émettre et recevoir des signaux dans une large gamme de fréquences, ce qui complique la tâche du véhicule autonome. Déjà aujourd’hui il existe une grande densité de fréquence d’émission dans l’air, et donc l’utilisation d’une bande passante élevée est coûteuse et peut gêner l’activité d’autres appareils à proximité, notamment les radars installés dans d’autres voitures autonomes. En fait, sans solution à ce problème, il sera difficile de faire se côtoyer un grande nombre de véhicules autonomes sur les routes. Nous avons abordé le sujet sous un angle totalement nouveau, qui n’a pas encore été expérimenté: l’application des principes du domaine de l’optique aux radars. En effet, à la fois la lumière et les signaux radar sont des ondes électromagnétiques, qui diffèrent principalement par leur longueur : en optique il s’agit d’ondes de longueur nanométrique, alors que les radars utilisent des fréquences en gigahertz, c’est-à-dire des longueurs d’onde mesurées en millimètres ou en centimètres”.

Plus précisément, les chercheurs se servi d’une technique d’imagerie médicale bien établie appelée tomographie optique cohérente (OCT), qui utilise une onde lumineuse pour capturer des images tridimensionnelle à haute résolution de tissus biologiques dynamiques. “Nous avons réalisé qu’il existe une similitude entre la complexité et le dynamisme des tissus biologiques, et le mouvement des véhicules automobiles sur la route, de sorte que la solution pour créer une image de haute qualité pourrait être similaire”, explique le Prof. Ginzburg. Inspiré de la technique de l’OCT, le nouveau radar repose donc sur le principe de cohérence partielle du rayonnement électromagnétique.

Sur la base de cette conception révolutionnaire, les chercheurs ont construit un instrument radar, puis développé un modèle théorique sur sa base. Enfin, ils ont testé en laboratoire la compatibilité entre le matériel et la théorie. Pour les besoin de l’expérience, deux plaques métalliques (cibles) ont été placées à une distance d’environ 32 cm l’une de l’autre. “Un radar ordinaire a besoin d’une bande passante d’environ 500 MHz pour être capable de distinguer deux cibles de ce type”, explique Vitaly Kozlov. “Notre radar s’est ‘contenté’ d’une bande d’une largeur inférieure à 30 MHz. De plus, selon notre théorie, qui s’est avérée compatible avec l’expérience, la bande passante peut être aussi petite que nous le voulons sans influer sur la résolution qui restera élevée. Ceci parce que la capacité de résolution de notre radar n’est pas du tout liée à la largeur de la bande passante, mais repose sur un principe physique complètement différent”.

“Contrairement à toutes les technologies existantes, notre méthode permet au radar de distinguer des objets à haute résolution sans recourir à une bande passante élevée et coûteuse”, conclut le Prof. Ginzburg. “Il s’agit d’une solution novatrice à un problème fondamental des technologies futures des véhicules autonomes. Les radars développés selon notre méthode seront relativement pratiques et peu coûteux à utiliser, permettant à de nombreux véhicules autonomes de se déplacer côte à côte en toute sécurité et sans interférer avec les autres radars aux alentours”.

Photo ci-jointe: illustration du fonctionnement du nouveau radar
Crédit : tiré de l’article publié dans la revue Nature Communications

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