Voitures connectées : les nouveaux défis du test électronique





  • La technologie avancée des voitures modernes n’a plus grand-chose à voir avec celle des modèles du passé.
  • Dans de nombreux domaines, les systèmes mécaniques conventionnels ont été remplacés par des circuits électroniques complexes.
  • Cela a permis de réaliser de nombreux progrès en termes d’efficacité opérationnelle et d’apporter de nouvelles fonctionnalités dont nous bénéficions tous.
  • Face à l’intégrattion de davantage d’électronique embarquée et de technologies sans fil, les ingénieurs de test doivent faire face à de nouveaux défis.

Par Bill Mckinley, Keysight Technologies et Matt Hodgetts, Microlease

Sous bien des aspects, les voitures modernes sont plus proches des ordinateurs que les précédents véhicules. Dans certains cas, elles doivent traiter plus de 25 Go de données par heure pour exécuter les tâches qui leur sont demandées. La Figure 1 (source : Statista) illustre l’évolution du pourcentage du prix des circuits électroniques par rapport au coût total de la voiture au cours des décennies, et cette tendance va se poursuivre.

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Figure 1 : Coût de l’électronique embarquée exprimé sous forme de pourcentage par rapport au coût total des automobiles dans le monde de 1950 à 2030 [Source : Statista]

Jusqu’à présent, les technologies numériques appliquées à l’automobile avaient pour principal objectif de réduire le nombre d’éléments mécaniques. Ainsi, il a été possible de réduire considérablement le poids des véhicules et de réaliser des économies non négligeables de carburant. Il ne s’agit toutefois que l’une des applications possibles, car plusieurs autres voies sont en cours d’expérimentation, notamment l’amélioration de l’expérience de conduite, la protection des passagers et la connectivité avec le monde extérieur.

La « voiture connectée » tant convoitée par les constructeurs pourrait circuler dans un avenir très proche. Ce type de véhicule intègre des systèmes prenant en charge une large gamme de technologies de communication permettant de résoudre toutes sortes de défis relatifs au confort et à la protection du conducteur et de ses passagers, ainsi qu’à la sécurité du véhicule. Par ailleurs, les opérations de maintenance/réparation ont été considérablement simplifiées et peuvent désormais être anticipées dans certains cas.

Gartner, un cabinet américain spécialisé dans les analyses pour l’industrie informatique, prévoit que d’ici 2020, plus de 250 millions de voitures connectées seront en circulation. Ces véhicules utiliseront différents protocoles sans fil, notamment WLAN, LTE, Bluetooth, NFC et ZigBee (voir la Figure 2 pour plus de détails). Cette avancée présente pour les constructeurs automobiles et leurs partenaires technologiques un défi considérable et à multiples facettes. Non seulement il faut mettre en place un test comparatif précis couvrant tous ces protocoles, mais encore comprendre comment tous ces signaux sans fil vont interagir ensemble, ainsi que l’impact d’un environnement automobile très agressif sur leurs performances.

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Figure 2 : Technologies sans fil utilisées par les voitures connectées

Zones clés de connectivité

Le nouveau degré de connectivité désormais réalisable sera intéressant dans différentes parties du véhicule. Nous avons réuni ici les principaux domaines concernés :

  1. Info-divertissement et communications : la connectivité que tout le monde considère comme normale pour les différents aspects de la vie quotidienne sera disponible aussi dans les voitures. Les smartphones seront connectés sans fil avec le véhicule, ce qui permettra de les utiliser en mode mains libres et de partager des documents multimédias. De même, les autres appareils portables électroniques (tels que les tablettes) seront utilisés par les passagers à l’arrière pour se connecter à Internet, de sorte qu’ils pourront télécharger de la musique, regarder des vidéos ou surfer sur les réseaux sociaux.

  2. Télématique : ceci couvre un large éventail de tâches devant être exécutées par le véhicule. La pression des pneus est déjà transmise sans fil (généralement avec Zigbee), ainsi que les données des systèmes « sans clés » (sur la bande ISM). Tous ces éléments permettent de réduire au maximum le coût et le poids en éliminant les faisceaux de câbles. À l’avenir, cette technologie ne se limitera pas au simple confort du conducteur et de ses passagers. L’accès aux données télématiques permet de suivre les déplacements des flottes de véhicules et de limiter les vols. D’autre part, les compagnies d’assurance disposeront également d’outils plus précis pour évaluer les circonstances des accidents. Il sera possible de transférer des informations de diagnostic embarqué, de sorte que l’entretien sera facilité.

  3. La technologie ADAS (Advanced Driver Assistance System – Système avancé d’assistance à la conduite) qui est intégrée dans de nombreux véhicules est la première étape d’un processus menant à des véhicules totalement autonomes. Les radars embarqués servent déjà à prévenir les collisions et des dispositifs de changement de voie commencent à entrer en service. Avec les communications V2V (Vehicle-to-Vehicle) et V2I (Vehicle-to-Infrastructure), des données précieuses pourront bientôt être transférées sans fil entre des véhicules relativement proches (ainsi qu’avec les feux de signalisation, les panneaux de limitation, etc.) pour anticiper les dangers de la route, les embouteillages et autres problèmes de ce type. Ces fonctionnalités permettront de calmer les frustrations des conducteurs et d’améliorer la sécurité des passagers. Aux États-Unis, la National Highway Traffic Safety Administration met en place des règlements imposant la technologie V2V sur tous les nouveaux véhicules, voitures comme camions.

Télématique

Info-divertissement

ADAS

Mises à jour de FOTA

Suivi des véhicules

Gestion des flottes de véhicules

Services d’assurance

Navigation

Diagnostics des véhicules

Notifications des services/Rappels

État des batteries pour les véhicules électriques

Sécurité (OnStar, eCall)

Conduite écologique

Téléverrouillage/déverrouillage

Diffusion/radio Internet

Actualités/Sports/Économie

Télévision numérique

Diffusion de services musicaux

Flashs trafic en direct

Bulletins météo

Réseaux sociaux

Navigation sur le Web

E-mail

Connectivité avec les smartphones

Jeux

Bonnes affaires

Applications tierces (assistance au stationnement)

V2V, V2I, V2X

Freinage d’urgence assisté (EBA)

Contrôle de croisière adaptatif (ACC)

Vue des environs

Détection des angles morts (BSD)

Protection lors des manœuvres de recul

Avertissement de changement de voie (LDW)

Système de maintien de voie (LKS)

Reconnaissance de panneaux routiers (TSR)

Phares intelligents

Freinage d’urgence automatique (AEB)

Figure 3 : Exemples d’applications pour la connectivité sans fil en télématique, info-divertissement et systèmes d’aide à la conduite (ADAS)

La Figure 3 donne plus de détails sur quelques-unes des applications qui sont prises en ligne de compte dans chacun de ces 3 domaines. Les grandes marques souhaitent naturellement proposer à leurs clients toutes les nouvelles fonctionnalités présentées ici, mais les conditions économiques actuelles imposent des limites de coût. Il est crucial, par conséquent, que les activités de test ne ralentissent pas le processus de production ou ne consomment pas de ressources d’ingénierie supplémentaires.

Principaux impératifs de test

Le débit de données est un facteur essentiel dans les télécommunications, mais pour les voitures connectées une faible latence et une fiabilité optimale sont capitales. Les équipements de test et mesure doivent permettre aux ingénieurs non seulement de vérifier les performances des technologies sans fil utilisées, mais aussi de mener des tests complets d’interférence et d’interopérabilité. Ainsi, outre un débit rapide, une gamme étendue de paramètres de test est devenue incontournable.

L’évolutivité est également essentielle. Les tests en laboratoire ne sont qu’un début. La durée de vie du produit dans son ensemble doit être suivie de façon adéquate, sans se limiter à des éléments isolés. Une fois les tests nécessaires réalisés au cours des phases de développement, ces activités doivent monter en puissance pour répondre aux exigences de la production de masse. Il est important que l’équipement spécifié soit en mesure de résister à cette migration.

Rôle du protocole 802.11p dans les voitures connectées

Le protocole 802.11p devrait être adopté de façon très large. Il s’agit d’une modification approuvée de la norme WLAN 802.11, universellement reconnue. Il traite non seulement l’accès sans fil dans un contexte automobile, mais prend en charge les applications ITS (Intelligent Transportation System – Système intelligent de transport) émergentes. Occupant la bande de fréquence de 5,9 GHz, le protocole 802.11p utilise une série de canaux de 10 MHz de largeur (6 canaux de service, plus 1 canal additionnel pour des raisons de contrôle). La priorité de ce protocole n’est pas d’obtenir une forte capacité de données, mais d’établir un lien de données sans fil, fiable et à faible latence. Cette technologie plus déterministe permettra de mettre en œuvre les communications V2V/V2I. Un véhicule pourra diffuser des données indiquant sa position actuelle, ainsi que sa vitesse/direction. Ces données seront ensuite collectées et, si nécessaire, utilisées par les véhicules situés à proximité.

Optimisé pour les activités de test 802.11p (ainsi que pour la prise en charge de nombreuses autres normes sans fil), le MXA N9077A-2FP de Keysight Technologies offre aux ingénieurs un système complet de test de transmissions. Il a la capacité d’effectuer une analyse complète du spectre, ainsi que des mesures du bruit de phase et de la modulation. De plus, il s’agit d’une solution hautement évolutive capable de faire face aux exigences de la fabrication de masse.

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Figure 4 : MXA N9077A-2FP Keysight Technologies disponible chez Microlease

Les impératifs de test automobile évolueront tout au long du cycle de vie du produit, et pour exécuter efficacement le test, il est important de se procurer les équipements de test nécessaires. Le fournisseur d’équipement retenu doit être en mesure de couvrir toutes les phases, du début du développement à la production à grande échelle. Par conséquent, il est essentiel de comprendre les caractéristiques définissant ces paramètres très spécifiques. Toutes sortes de scénarios peuvent être pris en compte, ce qui permet de réagir aux changements de circonstances, telles que la prise en charge d’une norme sans fil émergente, l’augmentation soudaine des unités de test à utiliser, déterminer si les instruments de test et mesure doivent être traités comme un investissement ou une dépense opérationnelle, etc. Les consultants ou sociétés de services peuvent n’avoir besoin que d’une location à court terme (pendant une période de quelques semaines par exemple), les sous-traitants de premier rang peuvent quant à eux acheter des équipements neufs ou d’occasion, les constructeurs automobiles peuvent préférer un contrat de location à long terme (dans certains cas jusqu’à 5 ans), voire une solution complète de gestion de leur actifs dans le domaine du test et de la mesure. De plus, étant donné la complexité de la technologie nécessaire, l’accès à une équipe technique de support avec une connaissance étendue des applications est un avantage considérable. Certains autres fournisseurs ayant une offre très limitée de service après-vente. Les partenariats de mise à disposition d’équipements, assurant un ensemble complet de services pour optimiser la flexibilité présentent des avantages considérables, d’autant plus qu’ils e proposent également la prise en charge des opérations de maintenance et d’étalonnage, voire d’aide à la revente des équipements non utilisés.

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