Sciences de l'ingénieur - Véhicules autonomes et navigation

Cette leçon explore les systèmes de véhicules autonomes, un thème d'actualité du programme officiel de Terminale en Sciences de l'ingénieur (spécialité SI) du Baccalauréat, à la croisée de l'automatique, de l'électronique et du traitement de l'information. Elle s'articule autour de la chaîne d'information (capteurs, calculateur) et de la fonction de perception, qui permet au véhicule de détecter et classifier les objets de son environnement tout en se localisant précisément.

Plusieurs capteurs sont étudiés dans leur rôle spécifique : le radar, qui utilise des ondes électromagnétiques pour mesurer distance et vitesse relative des obstacles ; le lidar, qui génère une cartographie 3D de l'environnement à partir d'impulsions laser ; le GPS, pour la localisation globale ; et la centrale inertielle, qui mesure accélération et vitesse angulaire. La notion de fusion de données — combinaison des informations issues de plusieurs capteurs (GPS et centrale inertielle notamment) pour un suivi de trajectoire fiable — est mise en avant comme principe central de la navigation autonome.

La dimension automatique du programme est également couverte à travers l'étude de l'asservissement : la leçon introduit la fonction de transfert en boucle fermée H(p) = C(p)G(p) / (1+C(p)G(p)) et la notion d'erreur statique nulle, qui caractérise la précision d'un système bouclé en régime permanent — des notions clés de l'automatique enseignée en SI. La distinction entre chaîne d'information et chaîne d'énergie est également travaillée, tout comme les facteurs physiques qui influencent la distance d'arrêt (adhérence, vitesse, temps de réaction du système).

Enfin, la classification SAE des niveaux d'autonomie (de 0, aucune automatisation, à 5, autonomie totale) situe ces systèmes dans un cadre normatif utile pour analyser un sujet portant sur un véhicule autonome.

Ce contenu prépare les élèves à mobiliser des connaissances transversales — capteurs, automatique, traitement de l'information — pour analyser un système pluritechnologique complexe, comme l'exige l'épreuve du Bac SI. Le format combine un quiz de 10 questions avec explications et 12 flashcards de révision sur le vocabulaire et les formules essentielles (capteurs, asservissement, niveaux d'autonomie), permettant un entraînement actif et ciblé.

• Distinguer les rôles du radar, du lidar, du GPS et de la centrale inertielle dans un véhicule autonome.
• Expliquer le principe de la fusion de données pour la localisation et le suivi de trajectoire.
• Différencier la chaîne d'information et la chaîne d'énergie d'un système autonome.
• Écrire et interpréter la fonction de transfert en boucle fermée H(p) = C(p)G(p) / (1+C(p)G(p)).
• Définir la notion d'erreur statique nulle dans un système asservi.
• Identifier les facteurs physiques influençant la distance d'arrêt d'un véhicule.
• Situer un véhicule dans la classification des niveaux d'autonomie SAE (0 à 5).

Matériel d'entraînement élaboré par Zestly. Le contenu couvre la fusion de données (GPS et centrale inertielle), la fonction de transfert en boucle fermée et les niveaux d'autonomie SAE.