En 2016, 1.35 millions de personnes ont été tuées dans des accidents de la route à travers le monde, contre 1.15 millions en 2000 soit une augmentation de 17.7%. En parallèle, le nombre d’immatriculations a été multiplié par 2.5 (passant de 0.8 à 2 Mds).
Cette relativement faible inflation s’explique, entre autres par l’émergence des nouvelles technologies dont le secteur de la mobilité a pu profiter. L’arrivée des calculateurs et des logiciels embarqués ont fait exploser le nombre d’exigences ainsi que le nombre de tests. La simulation s’est donc logiquement imposée comme étant LA meilleure façon de produire des véhicules plus complexes tout en respectant les calendriers de mise sur le marché.
AVSimulation est l’un des rares acteurs de la simulation automobile à proposer une large gamme de simulateurs, un unique logiciel de simulation (SCANeR) ainsi que tous les services matériels, logiciels et humains qui facilitent la mise en œuvre et l’exploitation des moyens de simulation. AVSimulation bénéficie de plus de 30 ans d’expérience reconnue dans le domaine de l’automobile. Depuis 2000, 80 simulateurs ont ainsi été conçus et installés dans le monde entier, plus de 2 000 licences de SCANeR ont été déployées et plus de 500 articles de recherche se sont appuyés sur SCANeR. Des équipes d’experts accompagnent les clients lors des formations ou de prestations de services : créations de contenus, gestion des moyens de simulation, développement spécifique, maintenance en conditions opérationnelles…
Le succès de SCANeR est lié au fait que c’est l’un des rares outils, sinon le seul, qui peut être déployé tout au long du cycle en V ce qui garantit la digital continuity du process industriel. L’impact est immédiat puisque cela permet de réduire drastiquement les cycles de développement (dans le cadre des projecteurs, le ROI est de l’ordre de plusieurs semaines).
La qualité des modèles de SCANeR (véhicules, terrains, capteurs…) permet aux équipes design de décider rapidement du chemin à suivre. D’un autre côté, la performance des modèles leur permet d’être exécutés dans des environnements temps réel ou sur des bancs de test. Au niveau de l’entreprise, SCANeR permet enfin une véritable capitalisation des ressources que sont les scénarios, le partage des connaissances et la montée en compétence des collaborateurs.
Depuis 1993, AVSimulation est également impliqué dans des projets de véhicules militaires et autres projets off-highway. Rappelons que l’off-highway concerne les véhicules à application non routière utilisés dans des domaines variés : militaire, agriculture, construction, secteur industriel. L’off-highway se différencie de l’off-road qui se limite spécifiquement aux véhicules tout-terrain.
Dans la suite de l’article, nous allons passer en revue les atouts de SCANeR pour les applications Off-highway.
Modélisation de la dynamique du véhicule avec CALLAS
CALLAS est le modèle de dynamique de véhicule utilisé par SCANeR. Il permet de paramétrer et d’évaluer la performance des véhicules très en amont. CALLAS est capable de modéliser un grand nombre de typologie de véhicules différents, du véhicule particulier, au camion en passant par les véhicules militaires. Il contient un grand nombre de fonctionnalités particulièrement utiles pour modéliser des véhicules du domaine Off-highway comme par exemple :
- L’ajout de chenilles sur les véhicules spéciaux qui nécessitent le plus d’adhérence possible.
- Le réglage et choix des pneumatiques, en fonction de l’adhérence, et du type de contact voulu. Tout en prenant en compte des paramètres primordiaux comme la pression et la température et la résistance aux roulements.
- Le choix entre les différentes transmissions (4 roues motrices, traction avant ou arrière) mais aussi celles développées pour un usage bien plus spécifique comme les transmissions en I, H, Y ou en forme d’étoile et choisir entre différent choix d’architecture de transmission.
- Le choix parmi différentes motorisations (thermique, électrique, hybride) et différents choix de boîte de vitesse (manuelle, automatique, variation continue) permettent de personnaliser le véhicule en fonction des cas d’utilisations.
- L’ajout de remorques, agissant comme une valeur ajoutée pour les véhicules du domaine de l’off-highway
- L’utilisation d’une multitude d’essieux (jusqu’à 10) pouvant supporter le poids du véhicule.
Par exemple, sur les transporteurs, il faut vérifier que les suspensions travaillent dans leur plage d’utilisation optimale pour pouvoir absorber au mieux le poids du véhicule ainsi que de son chargement lors de déplacements.
Les véhicules militaires nécessitent un couple important pour franchir les obstacles et supporter des équipements lourds (tourelle de tir par exemple). Avec CALLAS, il est possible de changer le type de transmission afin d’analyser l’influence de ce changement sur le comportement du véhicule.
Modélisation de l’environnement
SCANeR dispose de son propre éditeur d’environnement. Il n’est donc pas nécessaire d’avoir un outil supplémentaire pour concevoir le terrain dans lequel vont évoluer les véhicules.
Le terrain peut être modélisé de façon statique (crevasses, dénivellation, obstacles, surface de route). Ensuite on y intègre d’autres acteurs tels que véhicules, piétons, animaux avec lesquels le véhicule devra interagir.
SCANeR permet de modéliser finement des sols meubles. La modélisation prend en compte une multitude de propriétés physiques rendant les simulations réalistes, comme par exemple les déformations des pneus au contact du sol. Cela comprend également la prise en compte des sculptures des pneus ainsi que toutes les forces de frottement sur les jantes.
Le modèle de terrain garde en mémoire les déformations subies (passages des véhicules par exemple) ce qui permet une étude fine des effets de ravinement.
Par exemple dans le domaine agricole, l’étude des déformations subies au passage d’un tracteur (contact pneu/sol) permettrait d’ajuster la pression exercée au sol et ainsi préserver davantage les cultures en évitant de créer des ornières.
Modélisation des capteurs
Le fonctionnement d’une voiture autonome repose sur les différents capteurs : Radar, Lidar, Ultra son et caméras qui permettent de réaliser une cartographie en haute définition de l’environnement lors de sa conduite en temps réel.
SCANeR dispose de ses propres capteurs. Là aussi, nul besoin d’investir ou d’utiliser un logiciel supplémentaire. De plus leur mise en œuvre est homogène avec l’usage du reste du logiciel ce qui est un gain de productivité. Les capteurs fonctionnels de SCANeR permettent de mettre au point et de valider le comportement de l’IA du véhicule. Les capteurs physiques de SCANeR s’adressent plus spécifiquement à ceux qui conçoivent et valident les algorithmes de perception des capteurs. Une dernière classe de capteurs physiques permet d’être intégrée dans des bancs de tests temps réel de type HiL ou ViL.
Les véhicules de l’off-highway sont souvent amenés à franchir des zones obstruées par des obstacles, ainsi les capteurs doivent être suffisamment bien réglés pour anticiper et analyser l’environnement dans des conditions extrêmes (exemple tracteur colline, besoin de voir ce qu’il se passe derrière la colline).
A titre d’exemple, la simulation permet donc de décider, très en amont dans le projet, du meilleur emplacement des capteurs et de vérifier la perception de l’environnement lors de scénarios critiques.
Sous réserve bien sûr que les modèles de capteurs soient suffisamment représentatifs (ceux de SCANeR ont été utilisés et validés pendant près de 30 ans pour des applications militaires), la simulation est un formidable accélérateur : prise de décision, très tôt en phase de design, boucles courtes et très réactives lors du développement, réduction des temps tests, gain de temps grâce à la suppression de certains tests physiques.
Génération automatique de millions de scénarios
Dans SCANeR chaque scénario est paramétrable : heure du jour, condition météorologique, charge, vitesse… Chaque paramètre peut varier au sein d’une gamme de valeurs. On comprend que si deux paramètres peuvent prendre chacun 2 valeurs il y a un total de 4 scénarios possible. Si maintenant, il y a 10 paramètres avec chacun 6 valeurs possibles c’est un million de scénarios qu’il faut générer, exécuter et analyser. Ce process est grandement facilité dans un premier temps, grâce à SCANeR explore qui permet de réduire la combinatoire en ne conservant que les scénarios pertinents et automatise la génération des scénarios Dans un second temps, à SCANeR compute qui s’occupe d’exécuter tous ces scénarios.
Notons qu’afin d’éviter de générer des scénarios peu représentatifs, SCANeR explore permet d’ajouter tout un ensemble de contraintes aux variations des paramètres. De son côté, afin d’éviter de mobiliser la station de travail de l’ingénieur, SCANeR compute peut être utilisé localement sur un ou plusieurs PC ou des contextes de simulation massive dans le cloud du type Azure, AWS, Alibaba etc.
Les véhicules appelés on-highway sont les véhicules que nous croisons au quotidien, ils ont la particularité de rouler sur des routes bitumées où l’adhérence y est maximale.
Dans notre cas d’utilisation, les véhicules supportant des charges très lourdes dans les exploitations minières circulent sur des terrains sinueux. Il est donc important de tester et valider différents types de pneus lors de conditions de pluies, et lorsque la visibilité est réduite afin de prendre les meilleures décisions.
Analyse des simulations
Après avoir exécuté toutes les simulations précédentes avec SCANeR compute, il est important d’analyser les résultats via des courbes représentatives et comparer facilement entre différentes architectures, différents véhicules, différents scénarios, différentes conditions météos…
Les véhicules off-highway roulant avec des moteurs diesel sont aussi impactés par la transition écologique (STAGE V). Pour cela SCANeR met en place une fonctionnalité de comparaison permettant d’optimiser la consommation et donc les émissions de polluants.
A l’aide de CALLAS, il est possible de choisir parmi plusieurs architectures de véhicules dans un scénario donné, comme par exemple le type de motorisation (thermique, hybride, électrique) afin d’analyser l’influence de chaque paramètre sur l’ensemble du véhicule et prendre une décision sur l’architecture optimale à adopter.
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SCANeR dispose d’un modèle dynamique de véhicule qui est depuis longtemps utilisé par les militaires et qui est parfaitement adapté pour les véhicules de l’off highway. Largement utilisé depuis 30 ans par la majorité des constructeurs automobiles, il dispose d’un environnement très fiable, unique et dans lequel les ingénieurs retrouvent tout ce dont ils ont besoin pour travailler : terrains, capteurs, véhicules… Les véhicules autonomes exigent des normes de sécurité élevée, car ils sont confrontés à un environnement complexe qu’il soit aussi bien routier que non routier. Les capteurs et les caméras doivent donc être capables de surveiller l’environnement et participer à la sécurité des usagers aux alentours. Implanté depuis 1993 dans le secteur de l’off-highway, AVSimulation répond aux attentes aussi bien en dynamique de véhicule qu’en simulation autonome dans un environnement spécifique, découvrez tout à ce sujet dans notre pack Special Vehicles. Utiliser SCANeR c’est réduire drastiquement le temps de conception de vos produits et par conséquence réduire vos coûts de développement. |
Écrit par Thibault Fourrière.
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