Certification C-V2X : Une nécessité pour les véhicules autonomes ?

Lors de l'OmniAir Global Plugfest de septembre 2020, le directeur technique de NXP Semiconductors, Lars Reger, a entamé son discours en posant la question suivante : "Ne serait-il pas formidable de pouvoir savoir en temps réel ce qui se passe en dehors de votre champ de vision ?"

La réduction du nombre d'accidents et l'amélioration de la sécurité routière sont au cœur de la conception des véhicules automatisés (VA). Pour y parvenir, il est indispensable d’avoir une meilleure connaissance du terrain et la capacité à informer la voiture et son conducteur de ce qui se passe à un kilomètre devant eux, pour prévoir ce qui risque de se passer et prendre les mesures qui s’imposent.La technologie cellulaire "vehicle-to-everything" (C-V2X) permet une détection à 360 degrés, sans visibilité directe (NLOS), dans des conditions météorologiques favorables ou défavorables, afin d'améliorer la fonctionnalité et la sécurité de la conduite autonome (cf figure 1). Le C-V2X complète les capteurs à visibilité directe (LOS) tels que les radars, les lidars et les caméras en fournissant les informations de ce qui se trouve hors de leur portée. Il permet ainsi au véhicule de prendre des décisions plus éclairées et coordonnées. Les capteurs à visibilité directe ne peuvent pas indiquer l'intention du véhicule ou du conducteur. Le C-V2X a cette compréhension grâce au partage des données des capteurs. Cela permet d'obtenir un niveau de prévisibilité plus élevé dans diverses situations de circulation telles que les changements de voie, les variations de vitesse ou les obstacles sur la route.

Cas d’usage de C-V2X

La 5G Automotive Association (5GAA) a contribué à l'identification des cas d’usage du C-V2X et les a regroupés dans les catégories suivantes :

La sécurité : cette catégorie comprend le freinage d'urgence, l'aide à la gestion des intersections et l'alerte de collision. La plupart de ces cas d’usages s'appliquent aussi bien aux véhicules autonomes qu'aux conducteurs “humains”, à quelques exceptions près.
Gestion des opérations du véhicule : les cas d’usages portent sur la gestion des capteurs, la mise à jour des logiciels et l'assistance à distance ; ils sont fournis par les fabricants d'équipements d'origine (OEM) pour assurer la maintenance et la gestion des véhicules.
Commodité : cette catégorie inclut la navigation assistée et coopérative, le stationnement autonome et le divertissement en ligne.
Conduite autonome : les cas d’usages incluent les niveaux 4 et 5 de la conduite autonome, la téléopération, le téléchargement de cartes et l'interaction coopérative entre véhicules à des fins d'efficacité et de sécurité.
Pelotonnage : ces cas d’usages intéressent les entreprises de transport et couvrent des applications telles que la formation et la dissolution d'un peloton, la localisation et la gestion des distances dans un peloton, et le contrôle du peloton en phase stationnaire.
Efficacité du trafic et respect de l'environnement : les exemples de cas d’usages sont la notification de la vitesse optimale au feu vert (GLOSA), les renseignements sur les embouteillages et les recommandations d'itinéraires.
Société et communauté : on peut citer l'approche d'un véhicule d'urgence, la priorité aux feux de circulation, les rapports d'accidents qui sont précieux pour la protection des usagers de la route vulnérables, les véhicules et les services d'urgence.

Les cas d’usages initiaux comprennent des fonctions de sécurité telles que le témoin électronique de freinage d'urgence et le système d'alerte en cas de collision frontale, le système d'alerte en cas de dépassement, le système d'alerte en cas d'angle mort et de changement de voie, le système d'alerte en cas de danger pour les usagers de la route, le système d'alerte en cas de travaux routiers et le système d'aide à la circulation aux intersections.

Les cas d'utilisation secondaires incluent des fonctions de conduite autonome telles que le partage de données de capteurs dans le cloud et la prédiction de la disponibilité du réseau.

Les tests C-V2X englobent des tests prédéfinis et exécutables pour les cas d’usages initiaux et secondaires, ainsi que des tests fonctionnels des unités embarquées (OBU) dans différents scénarios. En outre, il testera les différentes piles logicielles pour les différentes parties du monde.

La certification est-elle importante pour le C-V2X ?

Le C-V2X est une technologie relativement nouvelle dans l'espace automobile, et les réglementations et normes concernant son fonctionnement et sa conformité en sont encore à leurs balbutiements. La certification est donc essentielle pour garantir une mise en œuvre adéquate et pour assurer l'interopérabilité. En effet, des lacunes dans la norme pourraient conduire les différents fournisseurs à interpréter les normes de manière différente. La conformité aux normes et spécifications pertinentes garantit des communications précises et fiables entre le C-V2X et d'autres systèmes d'information sur les voitures et les conducteurs connectés, ainsi que d'autres applications. Les fabricants qui obtiennent la certification peuvent ainsi lancer rapidement des produits approuvés et améliorer leur réputation sur le marché.

Concernant le C-V2X, l'un des plus grands défis est de rester en phase avec les dernières normes. Les solutions doivent se conformer aux dernières évolutions des critères C-V2X, y compris les versions touchant à la nouvelle radio 5G. Les solutions de test doivent fournir une approche complète et holistique pour tester les couches RF, protocole et application afin d'atteindre les objectifs de qualité, de performance et de sécurité. La certification est donc cruciale.

La Certification OmniAir

OmniAir Consortium, basé à Alexandria (Virginie, États-Unis), est une association industrielle de premier plan fondée en 2004 dans le but de promouvoir la certification des systèmes de transport intelligents. La certification comporte deux volets :

La conformité
L’interopérabilité

OmniAir travaille en collaboration avec les acteurs du transport pour développer des critères et des normes pour des technologies allant de l'identification par radiofréquence (RFID) à la connectivité basée sur les communications dédiées à courte distance (DSRC). OmniAir a dirigé et développé le programme de certification des dispositifs C-V2X avec les principaux membres de l'industrie automobile.

OmniAir compte parmi ses membres des agences publiques, des entreprises privées, des instituts de recherche et des laboratoires d'essais. Ils participent à des groupes de travail et à des comités qui élaborent des exigences et des spécifications dans de multiples domaines du transport.

L'industrie automobile n'est pas aussi familière avec le processus de certification que d'autres industries, et peut avoir des interrogations sur le rapport coûts-bénéfices. Cependant, la certification par des organismes tels qu'OmniAir garantit que les dispositifs répondent aux exigences minimales de performance et d'interopérabilité.

Les spécifications de test pour la couche physique (PHY) englobent les paramètres de transmission sans fil typiques tels que la puissance de sortie, les niveaux de magnitude du vecteur d'erreur (EVM), les émissions intra-bande, et les paramètres de réception tels que la sensibilité du récepteur et le débit. Les tests de protocole porteront sur les cas de test pour les messages de sécurité de base du C-V2X, le protocole de message court par onde, ainsi que l'ordonnancement semi-persistant - son algorithme d'évitement des collisions pour gérer la congestion sans fil.

Une approche holistique des tests C-V2X

Il est important d'adopter une approche holistique des tests des couches RF, protocole, message et application de C-V2X. Voici quelques-uns des éléments importants qui permettent d'accélérer les tests :

Une interface utilisateur intuitive pour simplifier les mesures C-V2X
Un émulateur de système mondial de navigation par satellite (GNSS) pour générer des signaux pour un GNSS réaliste.
Une plateforme de mesure 5G pour protéger les investissements initiaux et accélérer le déploiement de la 5G NR qui permettra des fonctions de sécurité avancées.
Les tests des couches RF, protocole, message et application doivent couvrir les deux interfaces : Utilisateur-UTRAN (Uu) ainsi que la communication directe PHY sidelink (PC5).

Les tests pourront inclure des tests en laboratoire (pour le développement et les tests d'interopérabilité), la supervision sur le terrain ( suivi et enregistrement des pistes d'essai) et les tests de conduite à bord des véhicules (suivi, enregistrement et journalisation).

Lors du Plugfest de septembre 2020, Lars Reger a ajouté : "Ne serait-il pas formidable de voir qu'une voiture effectue un freinage d'urgence, même si vous ne pouvez pas voir la voiture parce qu'il y a un camion entre vous et cette autre voiture ? Ne serait-il pas formidable de savoir quand les feux de circulation passent au vert ou au rouge ? Ne serait-il pas formidable de savoir qu'il y a une route gelée et glissante juste devant vous ?".

Les participants du Plugfest ont été unanimement d'accord et affirmé leur désir de voir le C-V2X déployé prochainement sur les routes. Par ailleurs, la présence de capteurs NLOS pourrait devenir obligatoire, et le C-V2X sera bien plus qu'un simple accessoire. La certification OmniAir deviendra alors essentielle pour garantir que ces capteurs NLOS et C-V2X fonctionnent correctement dans tous les scénarios de conduite et de trafic.