Lidar automobile : fonctionnement, utilité et rôle dans les voitures modernes

Bien que méconnu du grand public, le lidar fait partie des aides à la conduite les plus avancées qui équipent les voitures. De l’expression anglaise Light Detection and Ranging, il ressemble à un radar et on le retrouve de plus en plus dans les projets de véhicules autonomes.

Qu’est-ce qu’un lidar sur une voiture ?

Le lidar est un capteur électronique qui utilise des faisceaux laser pour mesurer la distance entre la voiture et les objets qui l’entourent. Concrètement, il envoie des impulsions lumineuses invisibles à l’œil humain. Lorsque ces impulsions rencontrent un obstacle, elles rebondissent et reviennent vers le capteur. En mesurant le temps nécessaire pour effectuer cet aller-retour, le système détermine la distance exacte qui sépare le véhicule de l’objet détecté.

Le lidar peut identifier différents éléments présents sur la route. On peut citer entre autres :

• les voitures,
• les camions,
• les motos,
• les piétons,
• les cyclistes,
• les panneaux de signalisation,
• les bordures de route.

Grâce à cette capacité, il constitue une source d’information essentielle pour les systèmes d’aide à la conduite.

Comment fonctionne le lidar automobile

Le fonctionnement du lidar repose sur un principe physique relativement simple. Le capteur émet une impulsion laser en direction d’un objet. Cette lumière se déplace à la vitesse de la lumière, soit près de 300 000 km par seconde.

Lorsque l’impulsion atteint une surface, elle est réfléchie vers le capteur. Celui-ci mesure alors le temps écoulé entre l’émission et la réception du signal. Le calculateur de la voiture utilise ensuite cette information pour connaître la distance exacte qui le sépare de l’objet.

Cette opération est répétée un très grand nombre de fois chaque seconde. Certains lidars modernes réalisent plus d’un million de mesures en une seconde. Toutes ces données sont ensuite utilisées pour construire une image numérique très détaillée de l’environnement.

Pourquoi le lidar crée-t-il une vision en trois dimensions ?

Contrairement à une caméra classique qui produit une image plate, le lidar permet de connaître la position exacte des objets dans l’espace. Chaque mesure effectuée par le capteur correspond à un point précis. Lorsque des centaines de milliers de points sont réunis, ils forment ce que les ingénieurs appellent un nuage de points.

Cette représentation permet de voir la hauteur, la largeur et la profondeur des objets. Par exemple, le système peut différencier un piéton d’un panneau routier ou une voiture d’un camion simplement grâce à leur forme.

Cette vision en trois dimensions constitue l’un des principaux atouts du lidar.

Quel est le rôle du lidar dans la sécurité routière ?

Le lidar remplit plusieurs missions importantes pour améliorer la sécurité du véhicule. La première consiste à détecter les obstacles présents sur la route. Le système peut repérer un véhicule arrêté, un piéton traversant la chaussée ou un objet tombé sur la voie.

Le lidar participe également au calcul des distances de sécurité. En connaissant précisément la position des autres usagers, la voiture peut adapter sa vitesse ou déclencher un freinage d’urgence. Il contribue aussi au maintien dans la voie. Les informations recueillies permettent au véhicule de mieux identifier les limites de la chaussée.

Enfin, il aide les systèmes de conduite automatisée à prendre des décisions plus fiables en disposant d’une vision détaillée de l’environnement.

Le lidar remplace-t-il les caméras et les radar ?

Le lidar ne remplace pas les autres capteurs présents sur une voiture. Chaque technologie possède ses propres points forts. Les caméras permettent de reconnaître les couleurs, les panneaux de signalisation et les feux tricolores. Elles offrent une vision proche de celle d’un conducteur humain.

Le radar mesure la vitesse des véhicules situés à proximité. Il reste performant même sous la pluie ou dans le brouillard. Le lidar apporte quant à lui une mesure très précise des distances et des formes.

Les constructeurs automobiles combinent généralement ces trois technologies afin d’obtenir une vision plus complète de l’environnement. Le lidar peut donc être parfaitement combiné avec les autres systèmes d’aide à la conduite (ADAS). Cette méthode est appelée fusion de capteurs.

Quels sont les différents types de lidar utilisés dans l’automobile ?

Les fabricants utilisent aujourd’hui plusieurs catégories de lidars. Le lidar rotatif est le plus connu. Son capteur tourne sur lui-même afin d’observer l’environnement à 360 degrés. Il a longtemps été utilisé sur les prototypes de véhicules autonomes.

Le lidar à miroirs mobiles utilise de petits composants mécaniques pour orienter le faisceau laser. Cette technologie permet de réduire l’encombrement du système.

Le lidar à semi-conducteurs ne possède aucune pièce mobile. Cette conception améliore la robustesse du capteur et facilite son intégration dans la carrosserie.

De nombreux constructeurs considèrent aujourd’hui cette dernière technologie comme la plus adaptée à une production à grande échelle.

Quelles sont les limites du lidar ?

Malgré ses qualités, le lidar présente certaines contraintes. Les conditions météorologiques difficiles peuvent réduire ses performances. Une pluie intense, un brouillard épais ou une forte chute de neige peuvent perturber les mesures.

Le coût reste également plus élevé que celui d’un radar classique, même si les prix ont fortement diminué au cours des dernières années. Le volume de données généré constitue un autre défi. Les informations produites par le lidar doivent être traitées en temps réel par des ordinateurs embarqués très puissants.

Ces contraintes expliquent pourquoi les constructeurs continuent d’associer plusieurs capteurs au sein d’un même véhicule.

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