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Application de techniques robotiques éprouvées aux processus de développement automobile
Renault fait progresser le prototypage ADAS avec ROS Toolbox et l'intégration de Simulink
L’innovation dans le design automobile est un facteur clé, avec de nouvelles fonctionnalités et capacités ajoutées à chaque génération de véhicules. Dans le paysage en constante évolution de la technologie automobile, Renault est le pionnier de l’adoption d’une architecture orientée services (SOA) pour répondre aux exigences des systèmes de véhicules modernes. Cette approche architecturale représente un changement fondamental des frameworks traditionnels vers des designs modulaires et flexibles. La flexibilité est essentielle pour intégrer des fonctionnalités complexes telles que la conduite autonome.
La SOA permet la décomposition des systèmes automobiles en services individuels qui communiquent sur un réseau, permettant ainsi des composants plus évolutifs et réutilisables. Cela est particulièrement crucial à l’heure où les véhicules ressemblent de plus en plus à des « ordinateurs sur roues », nécessitant des cycles de développement rapides et une plus grande flexibilité pour intégrer de nouvelles technologies ou des mises à jour, sans remanier l’ensemble du système.
La complexité croissante des systèmes automobiles modernes, avec de nombreux capteurs et actionneurs qui doivent fonctionner de manière cohérente, pousse Renault à passer à une SOA. L’adoption d’une SOA permet à Renault de développer et de tester différents composants du véhicule de manière indépendante tout en garantissant qu’ils fonctionnent parfaitement ensemble.
De l'UW à l'application SOA du véhicule : L'application contient un ou plusieurs SWU et appelants clients.
Outils robotiques pour le design automobile
Pour faciliter cette transition, Renault a développé un système permettant de réaliser des tests et des prototypages rapides et indépendants bien avant la mise en œuvre de quoi que ce soit sur le hardware. Les produits Simulink® ont aidé Renault à rationaliser son travail avec les unités logicielles et sa composition en applications complètes tout en envisageant l'évolution vers un avenir basé sur la SOA.
« Notre flux d'intégration continue utilisant Simulink et ROS Toolbox nous permet de passer de la version d'un développeur au prototypage et au déploiement sur des cibles réelles en moins d'une heure. »
Renault s'est tourné vers des outils de développement avancés intégrés tels que ROS Toolbox et Simulink pour répondre à ce besoin d'ingénierie. Traditionnellement associé à la robotique, le système d'exploitation robotique ou Robot Operating System (ROS) fournit un framework robuste prenant en charge le développement de véhicules autonomes, y compris des capacités middleware qui permettent une communication efficace entre divers composants logiciels.
Cette intégration permet un prototypage efficace, notamment dans les procédures de test des systèmes avancés d'assistance à la conduite (ADAS). Simulink fonctionne comme un outil d'intégration crucial dans le workflow de Renault, reliant le design basé sur un logiciel à l’approche Model-Based Design. L'utilisation de ROS Toolbox avec Simulink a permis à Renault d'intégrer ROS comme middleware pour un prototypage efficace, notamment pour améliorer ses procédures de test ADAS.
L'équipe d'intégration, dirigée par Pierre Muratory, se concentre sur le déploiement de modèles Simulink sur diverses cibles, notamment les plates-formes de prototypage basées sur ROS et la plate-forme de production AUTOSAR, qui est la norme mondiale pour l'architecture logicielle des véhicules. L'équipe effectue une intégration continue et un développement continu (CI/CD), mettant automatiquement à jour le pipeline pour chaque cible chaque fois qu'elle apporte une modification.
« L’avantage pour les développeurs qui utilisent Simulink est qu’il est totalement indépendant de la plateforme et de la cible », explique Muratory. « Nous utilisons Simulink comme outil multiplateforme pour déployer la même source de code du modèle Simulink sur différentes plateformes. »
Ce flux d'intégration alimenté par Simulink, une usine logicielle, des pipelines CI/CD et une génération automatisée de code ROS multiplateforme permet à Renault de passer rapidement de la publication du modèle d'un développeur à l'exécution du code intégré pour le prototypage et les tests des véhicules.
« Notre flux d'intégration continue utilisant Simulink et ROS Toolbox nous permet de passer de la version d'un développeur au prototypage et au déploiement sur des cibles réelles en moins d'une heure », explique Muratory.
La réduction significative des temps de cycle de plusieurs jours ou semaines à seulement une heure constitue un changement radical pour les efforts de prototypage ADAS et de validation précoce des fonctionnalités de Renault. Ce processus accéléré, rendu possible par le code généré automatiquement par l'équipe d'intégration de Muratory, permet aux ingénieurs de lancer rapidement des nœuds ROS pour tester des capacités de pointe bien avant le déploiement en production. Pascal Bedouet dirige une équipe qui exploite pleinement cette agilité, en se concentrant sur l'exploitation de l'infrastructure ROS pour la communication avancée et le prototypage ADAS.
Prototypage ADAS avec un framework ROS.
L’adoption de ROS permet aux développeurs d’intégrer facilement les modèles Simulink aux véhicules de test. L'architecture ROS s'aligne également bien sur les principes SOA, permettant à Renault de tester dès aujourd'hui les futurs designs de logiciels orientés services sur ROS avant de s'engager dans un déploiement en production. Les tests sur le framework ROS garantissent que ses architectures basées sur des services distribués fonctionneront comme prévu sur les futures plateformes de véhicules SOA.
Exploitation de ROS pour une communication améliorée
Renault a également adopté ROS 2. Il s'agit d'une version améliorée de ROS, qu'Open Robotics, l'organisme à but non lucratif qui supporte ROS, prévoit de cesser de prendre en charge dans un avenir proche. ROS 2 offre des avantages significatifs pour le design automobile. Il prend en charge les opérations en temps réel cruciales pour les fonctionnalités de conduite autonome et inclut des capacités middleware avancées qui facilitent une distribution de données plus fiable entre les systèmes interconnectés du véhicule, ce qui n'était pas possible avec la version antérieure de ROS.
« L'adoption de la SOA est une décision stratégique pour Renault, et le support essentiel des serveurs de services ROS 2 dans Simulink a joué un rôle déterminant dans l'avancement de notre application SOA. »
« Désormais, avec ROS 2 et de nouveaux middlewares comme DDS (Data Distribution Service), nous sommes en mesure d'atteindre et de respecter les performances en temps réel d'aujourd’hui », déclare Bedouet.
MathWorks a accompagné Renault dans la transition, notamment en travaillant en étroite collaboration avec l'équipe d'ingénierie pour intégrer des fonctionnalités dans la toolbox afin de mieux fonctionner avec la SOA. Cela impliquait de créer davantage de messages personnalisés pour les différents composants d'un système, de concevoir un bloc serveur Simulink ROS 2 et de répondre aux exigences spécifiques de Renault en matière de temps réel. Grâce à une étroite collaboration avec MathWorks, Renault a surmonté ces défis sans ajouter de retards significatifs.
« L'adoption de la SOA est une décision stratégique pour Renault, et le support essentiel des serveurs de services ROS 2 dans Simulink a joué un rôle déterminant dans l'avancement de notre application SOA », déclare Muratory.
Les retours de Renault ont aidé à orienter les mises à jour de MathWorks sur ROS Toolbox, ce qui profitera à d'autres clients. Selon YJ Lim, chef de produit robotique chez MathWorks, cela est particulièrement important à l’heure où de plus en plus d'entreprises automobiles se tournent vers ROS 2 pour leur développement ADAS.
Système SOA avec éditeurs, abonnés et services pour tester les systèmes ADAS avec ROS 2. (Crédit : Renault)
« Ce n’est pas seulement un problème pour Renault », explique Lim. « Cela va vraiment aider les autres équipes automobiles. »
Rationalisation du développement avec la ROS Toolbox
L’un des principaux avantages de l’utilisation de Simulink combiné à ROS Toolbox est que les développeurs peuvent se concentrer uniquement sur leurs algorithmes plutôt que de s’occuper des détails d’intégration ou des spécificités du framework ROS. Les modèles Simulink contenant leur design sont automatiquement transformés en code déployable pour les différentes cibles grâce au workflow d'intégration continue mis en place par l'équipe d'intégration de Renault à l'aide de MATLAB® et Simulink.
« Le soutien de l'équipe MathWorks a été déterminant pour nous permettre de déployer et de tester nos fonctionnalités ADAS de nouvelle génération plus tôt que prévu. Cette adaptabilité a été la pierre angulaire de l’introduction réussie de nouvelles fonctionnalités dans nos véhicules. »
Les logiciels automobiles de pointe de Renault repoussent souvent les limites de la simulation étant donné l'échelle massive et la complexité impliquées, certains modèles dépassant les 300 000 signaux Simulink mis à jour toutes les 10 millisecondes. La possibilité d'avoir une relation de travail directe avec les ingénieurs produits MathWorks s'est avérée cruciale pour trouver des solutions face aux contraintes des outils ou aux goulots d'étranglement en termes de performance.
« Nous travaillons vraiment sur une application de grande envergure », a déclaré Bedouet. « Si cela fonctionne pour nous, cela devrait fonctionner pour presque tout le monde dans le monde. »
La solution intégrée Simulink-ROS permettra également à Renault d'atteindre des niveaux d'intégrité de sécurité automobile (ASIL) plus élevés, qui sont des certifications de sécurité strictes pour la sécurité fonctionnelle automobile. Bedouet envisage de travailler avec MathWorks sur ce sujet et sur d’autres besoins futurs du secteur, y compris la certification ASIL.
« Ce serait formidable d’obtenir des certifications comme ASIL pour la sécurité, ce que nous ne pouvons pas faire aujourd’hui sans un middleware », a déclaré Bedouet.
En pionnier de l'intégration des principes SOA avec le framework ROS et l’approche Model-Based Design via Simulink, Renault s'impose comme un leader du secteur des systèmes logiciels automobiles modulaires, évolutifs, riches en fonctionnalités et certifiés en matière de sécurité pour les véhicules intelligents de demain.
« Le soutien de l'équipe MathWorks a été déterminant pour nous permettre de déployer et de tester nos fonctionnalités ADAS de nouvelle génération plus tôt que prévu », déclare Bedouet. « Cette adaptabilité a été la pierre angulaire de l’introduction réussie de nouvelles fonctionnalités dans nos véhicules. »
Un concept de cockpit de véhicule connecté et de réseau de communication.
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