SCANeR hors route tout terrain

En 2016, 1,35 million de personnes ont été tuées dans des accidents de la route dans le monde, contre 1,15 million en 2000, soit une augmentation de 17,7 %. Dans le même temps, le nombre d’immatriculations de voitures a été multiplié par 2,5 (passant de 0,8 à 2 milliards). Cette augmentation relativement faible peut s’expliquer, entre autres, par l’émergence de nouvelles technologies dont le secteur de la mobilité a bénéficié. L’arrivée des ECU et des logiciels embarqués a conduit à une explosion du nombre d’exigences et du nombre de tests. La simulation s’est donc logiquement imposée comme LA meilleure façon de produire des véhicules plus complexes tout en respectant les calendriers de lancement sur le marché. AVSimulation est l’une des rares entreprises de simulation automobile à offrir une large gamme de simulateurs, un logiciel de simulation unique (SCANeR), ainsi que tous les services matériels, logiciels et humains facilitant la mise en œuvre et l’exploitation des ressources de simulation. AVSimulation bénéficie de plus de 30 ans d’expérience reconnue dans le domaine automobile. Depuis 2000, 80 simulateurs ont été conçus et installés dans le monde, plus de 2 000 licences SCANeR ont été déployées et plus de 500 articles de recherche se sont appuyés sur SCANeR. Des équipes d’experts accompagnent les clients lors de sessions de formation ou de services : création de contenu, gestion des ressources de simulation, développement spécifique, maintenance en conditions opérationnelles…

Le succès de SCANeR est lié au fait qu’il est l’un des rares outils, voire le seul, à pouvoir être déployé tout au long du cycle en V, ce qui garantit la continuité numérique du processus industriel. L’impact est immédiat, car il permet de réduire drastiquement les cycles de développement (dans le contexte des projecteurs, le retour sur investissement peut se calculer en semaines).

La qualité des modèles de SCANeR (véhicules, terrains, capteurs…) permet aux équipes de conception de décider rapidement quelle voie suivre. D’autre part, la performance des modèles permet leur exécution dans des environnements en temps réel ou sur des bancs d’essai. Au niveau de l’entreprise, SCANeR permet une véritable capitalisation des ressources que sont les scénarios, le partage des connaissances et l’augmentation des compétences des collaborateurs. Depuis 1993, AVSimulation est également impliquée dans les véhicules militaires et d’autres projets hors route. Le terme « hors route » se réfère aux véhicules destinés à des applications non routières dans divers domaines : militaire, agriculture, construction, secteur industriel. Le hors route diffère du tout-terrain, qui est spécifiquement limité aux véhicules tout-terrain. Dans l’article suivant, nous passerons en revue les avantages de SCANeR pour les applications hors route.

Modélisation de la dynamique des véhicules avec CALLAS.

CALLAS est le modèle de dynamique des véhicules utilisé par SCANeR. Il permet de paramétrer et d’évaluer les performances des véhicules dès les premières étapes du développement. CALLAS est capable de modéliser un grand nombre de types de véhicules différents, allant des voitures particulières aux camions et aux véhicules militaires. Il contient un large éventail de fonctionnalités particulièrement utiles pour la modélisation des véhicules dans le domaine hors route, telles que :

• L’ajout de chenilles sur les véhicules spéciaux qui nécessitent une adhérence maximale.
• Le réglage et le choix des pneus, en fonction de l’adhérence et du type de contact souhaité, tout en prenant en compte des paramètres essentiels tels que la pression, la température et la résistance des roulements.
• Le choix entre différentes transmissions (4WD, FWD, RWD), mais aussi celles développées pour un usage plus spécifique, telles que les transmissions en I, H, Y ou en étoile, avec la possibilité de choisir entre différentes architectures de transmission.
• Le choix entre différents moteurs (à combustion, électriques, hybrides) et différentes boîtes de vitesses (manuelle, automatique, CVT) permet de personnaliser le véhicule en fonction de ses usages spécifiques.
• L’ajout de remorques, constituant une valeur ajoutée pour les véhicules hors route.
• L’utilisation de multiples essieux (jusqu’à 10) pour supporter le poids du véhicule.

Par exemple, sur les véhicules de transport, il est nécessaire de vérifier que les suspensions fonctionnent dans leur plage d’utilisation optimale afin d’absorber à la fois le poids du véhicule et sa charge lorsqu’il est en mouvement. Les véhicules militaires nécessitent un couple élevé pour franchir des obstacles et supporter du matériel lourd (comme une tourelle de tir). Avec CALLAS, il est possible de modifier 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 de disposer d’un outil supplémentaire pour concevoir le terrain sur lequel les véhicules évolueront. Le terrain peut être modélisé de manière statique (crevasses, pentes, obstacles, surface de la route). Ensuite, d’autres acteurs tels que les véhicules, les piétons et les animaux sont intégrés pour que le véhicule puisse interagir avec eux. SCANeR permet une modélisation précise des sols meubles. La modélisation prend en compte une multitude de propriétés physiques qui rendent les simulations réalistes, telles que les déformations des pneus en contact avec le sol. Cela inclut également la prise en compte des motifs de bande de roulement des pneus ainsi que de toutes les forces de friction sur les jantes. Le modèle de terrain suit les déformations (par exemple, celles causées par le passage des véhicules), ce qui permet une étude détaillée des effets de ravin. Par exemple, dans le domaine agricole, l’étude des déformations subies lors du passage d’un tracteur (contact pneu/sol) permettrait d’ajuster la pression exercée sur le sol et ainsi de mieux préserver les cultures en évitant la formation de ornières.

Modélisation des capteurs

Le fonctionnement d’une voiture autonome repose sur divers capteurs : Radar, Lidar, Ultrasons et caméras, qui permettent de réaliser une cartographie haute définition de l’environnement tout en conduisant en temps réel. SCANeR dispose de ses propres capteurs. Il n’est donc pas nécessaire d’investir dans ou d’utiliser des logiciels supplémentaires. De plus, leur intégration est cohérente avec l’utilisation du reste du logiciel, ce qui constitue un gain de productivité. Les capteurs fonctionnels de SCANeR permettent de développer et de valider le comportement de l’IA du véhicule. Les capteurs physiques de SCANeR sont plus spécifiquement destinés à ceux qui conçoivent et valident les algorithmes de perception des capteurs. Une dernière catégorie de capteurs physiques peut être intégrée dans des bancs d’essai en temps réel tels que HiL ou ViL. Les véhicules hors route doivent souvent traverser des zones obstruées par des obstacles, donc les capteurs doivent être suffisamment ajustés pour anticiper et analyser l’environnement dans des conditions extrêmes (par exemple, la montée d’une colline par un tracteur, besoin de voir ce qui se passe derrière la colline).. Par exemple, la simulation peut être utilisée pour déterminer, dès le début du projet, le meilleur emplacement pour les capteurs et vérifier la perception de l’environnement dans des scénarios critiques. À condition que les modèles de capteurs soient suffisamment représentatifs (ceux de SCANeR ayant été utilisés et validés depuis près de 30 ans pour des applications militaires), la simulation est un formidable accélérateur : prise de décision très tôt dans la phase de conception, boucles courtes et très réactives durant le développement, réduction des temps de test, et économies de temps grâce à l’élimination de certains tests physiques.

Génération automatique de millions de scénarios

Dans SCANeR, chaque scénario peut être paramétré : heure de la journée, conditions météorologiques, charge, vitesse, etc. Chaque paramètre peut varier dans une gamme de valeurs. On comprend que si deux paramètres peuvent prendre 2 valeurs chacun, il y a un total de 4 scénarios possibles. Si maintenant il y a 10 paramètres avec 6 valeurs possibles chacun, cela représente un million de scénarios à générer, exécuter et analyser. Ce processus est grandement facilité dans un premier temps grâce à SCANeR Explore, qui permet de réduire la combinatoire en conservant uniquement les scénarios pertinents et automatise la génération des scénarios. Dans un second temps, SCANeR Compute se charge d’exécuter tous ces scénarios. Il est à noter que, pour éviter la génération de scénarios non représentatifs, SCANeR Explore permet d’ajouter un ensemble complet de contraintes aux variations des paramètres. Afin d’éviter de mobiliser la station de travail de l’ingénieur, SCANeR Compute peut être utilisé localement sur un ou plusieurs PC ou dans des contextes de simulation massive dans le cloud tels qu’Azure, AWS, Alibaba, etc. Les véhicules routiers sont ceux que nous voyons au quotidien. Ils ont la particularité de circuler sur des routes asphaltées où l’adhérence est maximale. Dans notre cas d’utilisation, les véhicules supportant des charges très lourdes dans les opérations minières circulent sur des terrains sinueux. Il est donc important de tester et de valider différents types de pneus dans des conditions pluvieuses 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 de comparer facilement les différentes architectures, véhicules, scénarios et conditions météorologiques. Les véhicules hors route équipés de moteurs diesel sont également concernés par la transition écologique (STAGE V). À cet effet, SCANeR propose une fonctionnalité de comparaison permettant d’optimiser la consommation et ainsi les émissions polluantes. En utilisant CALLAS, il est possible de choisir parmi plusieurs architectures de véhicule dans un scénario donné, comme le type de moteur (combustion, hybride, électrique), afin d’analyser l’influence de chaque paramètre sur l’ensemble du véhicule et de décider de l’architecture optimale à adopter.

Rédigé par Thibault Fourrière. Si vous souhaitez obtenir plus d’informations et être contacté par l’un de nos représentants commerciaux, n’hésitez pas à nous contacter.