Avant que les véhicules autonomes ne participent à la circulation routière, ils doivent démontrer de manière concluante qu’ils ne constituent pas un danger pour les autres.

Un nouveau logiciel développé à l’Université technique de Munich (TUM) permet de prévenir les accidents en prédisant chaque milliseconde différentes variantes d’une situation de circulation.

Une voiture s’approche d’un carrefour. Un autre véhicule sort du carrefour, mais on ne sait pas encore s’il va tourner à droite ou à gauche. Dans le même temps, un piéton s’engage dans la voie directement devant la voiture, et un cycliste se trouve de l’autre côté de la rue. Les personnes ayant une expérience de la circulation routière évalueront en général correctement les mouvements des autres participants à la circulation.

« Ce genre de situation représente un énorme défi pour les véhicules autonomes contrôlés par des programmes informatiques », explique Matthias Althoff, professeur de systèmes cyberphysiques à la TUM. « Mais la conduite autonome ne sera acceptée par le grand public que si vous pouvez vous assurer que les véhicules ne mettront pas en danger les autres usagers de la route — quelle que soit la confusion de la situation routière ».

Des algorithmes qui regardent vers l’avenir

L’objectif ultime du développement de logiciels pour les véhicules autonomes est de s’assurer qu’ils ne causeront pas d’accidents. M. Althoff, qui est membre de l’école de robotique et d’intelligence artificielle de la TUM, et son équipe ont maintenant développé un module logiciel qui analyse et prédit en permanence les événements pendant la conduite. Les données des capteurs du véhicule sont enregistrées et évaluées toutes les millisecondes. Le logiciel peut calculer tous les mouvements possibles pour chaque participant à la circulation — à condition qu’ils respectent le code de la route — ce qui permet au système de se projeter de trois à six secondes dans l’avenir.

Sur la base de ces scénarios futurs, le système détermine une variété d’options de mouvement pour le véhicule. En même temps, le programme calcule les manœuvres d’urgence potentielles au cours desquelles le véhicule peut être mis hors de danger en accélérant ou en freinant sans mettre les autres en danger. Le véhicule autonome ne peut suivre que des itinéraires exempts de collisions prévisibles et pour lesquels une option de manœuvre d’urgence a été identifiée.

Des modèles simplifiés pour des calculs rapides

Ce type de prévision détaillée de la situation du trafic était auparavant considéré comme trop long et donc peu pratique. Mais aujourd’hui, l’équipe de recherche de Munich a démontré non seulement la viabilité théorique de l’analyse des données en temps réel avec simulation simultanée des futurs événements de la circulation : Ils ont également démontré qu’elle donne des résultats fiables.

Les calculs rapides sont rendus possibles par des modèles dynamiques simplifiés. L’analyse dite d’accessibilité est utilisée pour calculer les positions futures potentielles qu’une voiture ou un piéton pourrait prendre. Lorsque toutes les caractéristiques des usagers de la route sont prises en compte, les calculs prennent un temps prohibitif. C’est pourquoi M. Althoff et son équipe travaillent avec des modèles simplifiés. Ceux-ci sont supérieurs aux modèles réels en termes d’amplitude de mouvement, tout en étant mathématiquement plus faciles à manipuler. Cette liberté de mouvement accrue permet aux modèles de représenter un plus grand nombre de positions possibles, mais inclut le sous-ensemble des positions attendues pour les usagers de la route réels.

Données de trafic réel pour un environnement de test virtuel

Pour leur évaluation, les informaticiens ont créé un modèle virtuel basé sur des données réelles qu’ils avaient recueillies lors de tests de conduite avec un véhicule autonome à Munich. Cela leur a permis de créer un environnement de test qui reflète étroitement les scénarios de la circulation quotidienne. « Grâce aux simulations, nous avons pu établir que le module de sécurité n’entraîne aucune perte de performance en termes de comportement de conduite, que les calculs prédictifs sont corrects, que les accidents sont évités et que, dans les situations d’urgence, le véhicule est manifestement immobilisé en toute sécurité », résume M. Althoff.

L’informaticien souligne que le nouveau logiciel de sécurité pourrait simplifier le développement de véhicules autonomes car il peut être combiné avec tous les programmes de contrôle de mouvement standard.