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LE LIVRE BLANC DES SYSTEMES EMBARQUES
UNE TRANCHE DE “VRAIE VIE”
« Ce matin, Carole attaque avec entrain la longue journée « parisienne » qui l’attend : réunions clients, déjeuner
avec le big boss, conférence puis, s’il lui reste du temps, visite en coup de vent chez sa grand-mère, et enfin retour
ce soir tard au pays, à Manosque.
Réveil 5h30, départ impératif de la maison 6h15. La gare TGV d’Aix-en-Provence se trouve à moins de
50 kilomètres de chez elle, et pour lui prêter courage, Marc lui laisse sa toute nouvelle voiture pour s’y rendre.
Un véhicule digne d’un James Bond qui se serait « mis au vert » : pas de clé – une carte sans contact –, la recon-
naissance automatique du conducteur pour les réglages du siège et des rétroviseurs, des capteurs vidéos pour les
marches-arrières et pour les angles morts, une climatisation personnalisée à chaque place… Et puis surtout il y a
la conduite, un mariage étonnant de puissance, d’économie et de souplesse. Aux feux rouges le moteur s’éteint
automatiquement puis repart en mode électrique avant de se rallumer : la consommation n’en est que plus réduite.
Sur la route, l’ordinateur de bord offre des choix multiples : GPS, connexions Internet et télécoms intégrés bien sûr,
mais aussi fonctions de contrôle de vitesse et de distance « en convoi » avec les véhicules de devant, régulateur-
limiteur, détection et suivi de ligne blanche, affichage de messages d’urgence… et bien d’autres fonctions de
sécuritéqu’en si peu de distance Carole n’a pas le temps de faire fonctionner.
La voici sans encombre dans le TGV pour Paris : vitesse de pointe, près de 400 km/h ! Avant de travailler un peu,
elle sort son téléphone portable, se connecte via le Net sur le serveur GTC (gestion technique centralisée) de son
mas provençal et vérifie que Marc a bien mis la maison en mode « sécurité », volets fermés, électricité éteinte, débit
d’eau sous contrôle, détecteurs de fumée activés et rafraîchissement des pièces utiles programmée pour ce soir
avant son heure théorique de retour.
Le temps passe vite jusqu’à Paris, à compulser quelques dossiers sur son mobile et à découvrir, en « léger-
différé », les incroyables images émises depuis Mars par le réseau européen de stations géophysiques et météoro
logiques Netlander II.
Parce que la distance s’y prête, c’est en Vélib’ qu’elle rejoint finalement son lieu de rendez-vous, non sans s’être
assurée au préalable dans le train, via son téléphone, la disponibilité d’une bicyclette gare de Lyon et d’une place
de stationnement à destination.
Ensuite, tout s’enchaîne parfaitement : rendez-vous, contacts divers puis visio-conférence internationale (au cours
de laquelle Carole aura l’impression que ses collègues des 5 continents se trouvent dans la pièce d’à-côté, grâce
aux images et aux sons parfaitement synchronisées et spatialisés).
Avant de reprendre la route de sa chère province, Carole passe embrasser sa grand-mère Claire. Âgée et malade,
celle-ci vit pourtant seule chez elle. Enfin, « seule » n’est pas la bonne expression car Claire bénéficie d’une
hospitalisation à domicile. Chaque jour, médecins et infirmières passent régulièrement la soigner. La nuit, un
moniteurpermet le contrôle à distance de la malade, le suivi de ses paramètres vitaux de santé, la détection de ses
déplacements et d’une chute éventuelle, le déclenchement automatique d’alerte – si nécessaire – vers le centre de
surveillance 24h/24h le plus proche de son domicile.
Carole doit quitter Paris. Un taxi l’attend qui – informé de la circulation en temps réel et par satellite – saura se
faufiler sans encombre, en dépit de l’heure de pointe, jusqu’à la gare de départ.
Arrivée à Aix-en Provence, la voiture est là. Carole confirme grâce à l’ordinateur de bord son arrivée à la maison
vers 21h30. Détente jusqu’à Manosque en profitant de nouvelles options d’assistance à la conduite. Maison en vue,
jardin et entrée éclairés, pièces rafraîchies à température, chant des cigales… »
Une fiction, cette petite nouvelle ? Sans doute, mais pas une « science-fiction » !
En effet notre héroïne (car c’en est une, du quotidien) évolue dans un environnement de communication, de
contrôle, « d’intelligence », de calculs, de performances, de sécurité qui existe bel et bien aujourd’hui. Et ce, grâce
aux systèmes embarqués rendus apparents dans ce texte par leur couleur bleue.
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LE LIVRE BLANC DES SYSTEMES EMBARQUES
1 - QU’EST-CE QU’UN SYSTEME EMBARQUE ?
Les définitions sont multiples, selon l’angle de description choisi (technologique, fonctionnel, économique,…).
Les systèmes embarqués (S.E.) représentent « l’autre » informatique, celle qui ne se voit pas (les anglo-saxons
parlent d’embedded systems, de systèmes enfouis). Pourtant, comme la partie immergée de l’iceberg, leur réalité
est imposante.
Très simplement, on pourrait dire que les systèmes embarqués sont constitués de puces électroniques sur lesquelles
fonctionnent des logiciels dédiés à l’exécution de fonctions spécifiques ; le tout étant destiné à être intégré dans des
sous-ensembles, équipements, appareils et produits divers.
Initialement, les systèmes embarqués ont été utilisés pour des applications temps réel critique, de sûreté et/ou
de sécurité, comme le contrôle des fusées, missiles, satellites ; la production d’énergie ; le contrôle de vol ; les
télécommunications.
Désormais, les S.E. sont partie prenante de la très grande majorité des moyens, équipements, produits et réseaux
actuels :
• transport (automobile, avion, train, espace…)
• produits électriques/électroniques (caméra, télévision, domotique, système audio, GPS, téléphone cellulaire,
console vidéo, Pda, ordinateur portable, machine-à-laver, micro-ondes…)
• contrôle de processus continus ou discrets (production et distribution d’électricité, production industrielle auto-
matisée, optimisation de process de transformation, contrôle de machines-outils et de chaîne d’assemblage,
robotique,…)
• télécommunications (satellites, téléphonie et vidéo mobiles, réseaux Wan, routeurs…)
• sécurité (e-commerce, cartes à puce, authentification…)
• santé (équipement, hospitalisation à domicile, appareils implantés, prothèses)
• développement durable (éolienne, éclairage public, chauffage…)
• jouets et autres produits grand publics,…
On peut également définir un S.E. comme un système « multi-contraint », et qui s’exécute dans un tel contexte.
Voici les contraintes les plus courantes – la plupart du temps combinées - auxquelles le S.E. doit satisfaire :
• temps de réaction • consommation électrique
• disponibilité • encombrement physique
• fiabilité • encombrement logique
• robustesse • coût
• PRINCIPAUX TYPES DE SYSTEMES EMBARQUES – qUELQUES EXEMPLES CONCRETS
On distingue en général 4 catégories de systèmes embarqués en fonction des contraintes auxquels ils doivent
satisfaire: les systèmes embarqués critiques, les systèmes embarqués grand public, les systèmes communicants, les
capteurs embarqués, sachant naturellement qu’un système réel combine parfois ces différentes caractéristiques…
catégories auxquelles il faut ajouter les nombreux outils spécialisés de développement et de vérification.
ASTRIUM : Contrôle du vol de l’Automated Transfer Vehicle (ATV - sous contrat ESA)
9 mars 2008 : Le premier ATV, Automated Transfer Vehicle ou «
Vaisseau cargo automatique», est mis en orbite par Ariane. Bap-
tisé Jules Verne, il est destiné à ravitailler la Station Spatiale Inter-
nationale (ISS).
Le 3 avril, après avoir effectué avec succès toutes les manœuvres
d’approche l’ATV effectue un arrimage parfait avec la Station Spa-
tiale Internationale. La capacité de l’ATV à réaliser ce rendez-vous
autonome vers une station spatiale habitée, ainsi que la gamme
de services qu’il propose à la station et à son équipage, font de ce
véhicule le point culminant des technologies de nouvelle généra-
tion pour le rendez-vous spatial. Il est le fruit de plus de dix années de travail pour des centaines d’ingénieurs et
techniciens œuvrant au sein des industries spatiales européennes.
ASTRIUM Space Transportation (au travers des entités ASTRIUM-ST SAS en France et ASTRIUM-ST GmbH en
Allemagne, et en collaboration avec ASTRIUM Satellites), est le maître d’œuvre pour le développement des logi-
ciels embarqués de l’ATV. Le logiciel de vol (FAS pour Flight Applicative Software), et le logiciel de sécurité MSU
(Monitoring and Safing Unit) en charge de la surveillance de la trajectoire de l’ATV pour la sauvegarde de l’ISS et
de son équipage ont ainsi été développés.
Le FAS est le logiciel spatial embarqué le plus complexe développé en Europe (1 million de lignes de code, soit 10
fois le logiciel de vol Ariane 5).
Par ailleurs, le logiciel MSU (environ 30.000 lignes de code) est le premier logiciel spatial de catégorie A développé
en Europe. Cette catégorie est définie dans les standards ESA pour les logiciels les plus critiques du point de vue
mission et sûreté de fonctionnement, et implique un processus de vérification et validation particulièrement poussé.
Photo de l’ATV Jules Verne prise depuis l’ISS le 31 mars 2008.
Cette réalisation a reçu le Trophée 2008 de l’embarqué critique
– Chiffres-clés
De fait, les S.E. sont tellement omniprésents qu’ils consomment à eux seuls 95% à 98% des puces électroniques
fabriquées dans le monde ! Et parce qu’ils apportent des capacités « d’intelligence » et de communication aux
objets, on s’attend à ce qu’à l’avenir la quasi-totalité des équipements, produits et services conçus dans les pays
développés incorporent (« embarquent ») de tels systèmes.
Parce que les S.E. se sont d’abord développés verticalement, par métiers ou secteurs, et en raison de leur dimension
« stratégique », pour ne pas dire « confidentielle » et aussi « concurrentielle », les études économiques globales à
leur égard se font rares. C’est à peine si l’on connaît les réels efforts RD des différentes entités géo-économiques
de la planète.
Parce qu’une industrie ne peut se prévaloir, ni se développer sur un périmètre flou, les principaux acteurs français
politiques, institutionnels, industriels et scientifique ont fait mesurer et étudier qualitativement en 2007, et pour la
première fois, le « marché » des S.E. Voici les grandeurs principales résultant des études conduites par PAC et
IDC, à la demande du Comité Embarqué de Syntec informatique.
Sept catégories d’acteurs constituent l’écosystème des S.E. :
• les industriels (Airbus, Schneider, Alcatel, Renault, PSA, Alstom,…)
• les équipementiers/systémiers (Valeo, Bosch, Siemens, Thales, Safran,…)
• les laboratoires de recherche (CNRS, INRIA, CEA,…)
• les clusters/centres de compétitivité (System@tic, Aerospace Valley, Minalogic, Images et Réseaux,…)
• les associations (Autosar, Artemis, RNTL,…)
• les sociétés de services ( Altran, Sogeti, CS,…)
• les éditeurs de logiciels (Esterel Technologies, Geensys,…)
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220 000 emplois (dont 1/3 chez les éditeurs de logiciels et les sociétés de services) sont occupés en France par
des ingénieurs et techniciens en charge de la conception/développement, de l’exploitation et de la maintenance
des Systèmes Embarqués.
En 2007, ont été dénombrées 400 éditeurs de logiciels et 1700 sociétés de services intervenants sur notre territoire
et à l’export dans les systèmes embarqués. Ces 2100 entités réalisaient, en 2006, un chiffre d’affaires de plus de
4 milliards d’€uros, porté par une croissance de près de 13% en 2007et 2008, révisée à 5% pour 2009.
SYSGO : PikeOS, la plateforme de virtualisation sûre et sécurisée
La sécurité des biens et des personnes impose naturellement une très grande fiabilité des systèmes embarqués
concernés.
Le niveau de contraintes maximum correspond ainsi à deux aspects majeurs de la sécurité :
• la garantie que le système ne tombe pas en panne et, s’il est victime d’une panne malgré tout, se comporte de
façon à ne pas mettre en danger l’intégrité des biens ou des personnes qui en dépend ;
• la garantie que le système résiste aux attaques hostiles de l’extérieur (piratage, terrorisme,…) quand le système
est en ligne ;
Pour satisfaire à ces exigences à moindre coût, Sysgo a développé la plateforme PikeOS sur laquelle différents
niveaux de criticité peuvent coexister de façon sûre et sécurisée.
Non seulement la stricte conformité aux contraintes temps réel est ainsi assurée mais de plus des mécanismes
d’étanchéité garantissent l’intégrité des données et la sécurité d’exécution des programmes au niveau le plus élevé
des standards du domaine.
Cette réalisation a reçu le Trophée 2008 de l’Embarqué – Prix Spécial du Jury
Fondées récemment (pour 42% d’entre elles depuis 1995), de taille plutôt petite, 8 de ces entreprises sur 10
appartiennent à des personnes physiques, plutôt qu’à des institutions financières. Entre 2007 et 2011, elles
devraient créer environ 34 000 emplois nouveaux, dont 19 000 au sein des éditeurs de logiciels et des sociétés
de service et 15 000 chez les industriels.
31% de ces acteurs travaillent pour l’ensemble des secteurs d’activité, les autres étant plus « spécialisés ». Leurs
cinq principaux secteurs-clients sont :
• l’aéronautique, le spatial et la Défense (38%)
• l’automobile (31%)
• l’équipement médical (15%)
• l’industrie de la machine-outil/robotique (14%)
• le commerce/distribution (14%).
Un spécialiste sur trois participe à des projets avec les laboratoires de recherche. Plus généralement, ils
investissententre 20 et 22% de leurs revenus dans la RD !
IJINUS : Projet « Capteur US sans fil »
Chacun le sait, l’électronique et les matières explosibles (carburants, matières ensilées…) ne font pas bon
ménage !
Pourtant, une jeune société quimpéroise, IJINUS, a réussi le pari de créer un capteur Ultra Son sans fil, compact,
capable de mesurer des matières dangereuses avec précision. Quelle que soit l’état et la forme de la surface de
la matière (congères, crevasses, …) dans le silo, le capteur associé à « ijitrack.com » offre la première solution de
télégestion des stocks pour les silos de 1 à 25 m de haut et permet une visualisation de la qualité de la mesure par
l’imagerie acoustique.
Ainsi, ce produit innovant réduit les déplacements entre les sites, élimine le risque de tomber d’un silo et les
rupturesou les surcharges de stock, détecte des anomalies de consommation, de température et surtout apporte
de manière numérique et en temps réel la preuve de la livraison.
Grâce au programme CAP’TRONIC, cette PME a pu s’adosser à des laboratoires de recherche régionaux (ISEN,
IETR) pour mettre notamment au point le traitement logiciel du signal et la liaison sans fil.
Cette réalisation a reçu le Trophée 2008 du Capteur Embarqué
– L’Embarqué, domaine d’excellence de la RD en France
Joseph Sifakis, sommité internationale des systèmes embarqués
Prix Turing 2007, médaille d’Argent du CNRS en 2001, Grand Officier de l’Ordre
National du Mérite, le formidable parcours de Joseph Sifakis fait de lui l’un des
hommes-phare, modèle et sommité internationale, des systèmes embarqués.
Directeur de Recherche au CNRS, il est le fondateur du laboratoire Verimag à
Grenoble – l’un des premiers laboratoires de recherche dans le domaine des systèmes
embarqués critiques à l’origine des fondements théoriques et technologiques ayant
donné l’outil SCADE, commercialisé par Esterel Technologies, utilisé par Airbus et
plus de 150 sociétés pour la conception et la validation des systèmescritiques temps-
réel.
Titulaire de la chaire industrielle Schneider-INRIA, Joseph Sifakis est reconnu pour
ses travaux innovants, sur les aspects théoriques et pratiques de la spécification des modèles concurrentiels et leur
vérification. Il a contribué à l’émergence du Model-Checking, qui est devenu par la suite la méthode de vérification
la plus utilisée actuellement pour la vérification des applications industrielles.
Ses activités de recherche actuelles portent sur la conception à base de composants, la modélisation, et l’analyse
des systèmes temps-réel avec un accent sur les techniques correctes-par-construction.
Joseph Sifakis est également le coordinateur scientifique du Réseau Européen d’Excellence sur les systèmes
embarquésArtistDesign (http://www.artist-embedded.org/). Ce réseau, qui rassemble quelque 35 des meilleures
équipes européennes de recherche, est appelé à promouvoir de nouvelles méthodes de conception/développement
pour les systèmes embarqués de demain.
Les 400 éditeurs développent une très large variété de logiciels pour l’embarqué :
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• DES METIERS, DES COMPETENCES
Dans les sociétés prestataires des systèmes embarqués (éditeurs et sociétés de services), le personnel est à très
forte majorité constitué d’ingénieurs, généralement expérimentés (+ de 5 ans).
Le développement logiciel accapare plus du tiers des emplois dans les services ; l’intégration et le test occupent
à eux deux 20% des effectifs. Ensuite sont représentées les fonctions d’expertise et d’encadrement en forte
croissance.
Fabien Bousquet, 37 ans, deux enfants, Responsable du pôle logiciel, Carmat Sas.
Diplômé en électronique appliquée de l’Ensea (Cergy-Pontoise), Fabien Bousquet
prévient d’entrée de jeu : « ce qui guide ma carrière, son fil rouge en quelque sorte,
c’est la passion de la technique ». Et ce qui l’a conduit vers les systèmes embarqués
avant même sa sortie de l’Ecole d’ingénieur, ce sont les stages qu’il a effectués : « j’ai
eu en particulier la chance de faire un stage dans une petite société qui développait
du logiciel temps réel en C++ et vendait un noyau temps réel. Là, j’ai découvert un
milieu passionnant avec des gens qui maîtrisaient tout. Ils étaient si « pointus » qu’ils
développaient eux-mêmes leur compilateur… ».
Diplôme en poche, Fabien ne souhaite qu’une chose : rester dans ce domaine. Il
travaillera dans la défense, d’abord dans différentes sociétés de services, puis neuf
années durant chez le missilier MBDA. « Ce qui me plaisait ? L’aspect contraintes.
Toutes se combinaient : contraintes physiques, logiques, temporelles. Il nous fallait
trouver moyen d’y satisfaire ».
Un jour, Fabien Bousquet entend parler chez MBDA du projet de cœur artificiel : « j’aspirais à travailler dans des
domaines qui répondaient un peu plus à mes considérations éthiques ». Il est pris dans la petite équipe d’alors,
pour préparer le développement du cœur artificiel, pour la partie logicielle. « Ce qui m’a plu, outre le sujet en lui-
même, c’est d’être salarié d’une grande société – EADS - et de travailler dans une toute petite structure et de
pouvoir ainsi toucher à tout : le logiciel, le système, la sûreté de fonctionnement… j’ai même appris des choses sur
la biologie ».
Aujourd’hui Carmat SaS est une start-up, sortie du périmètre d’EADS. Fabien Bousquet y anime une équipe de 7
personnes qui réalisent les développements logiciels pour la prothèse. « Nous travaillons aussi à définir le processus
de développement, en appliquant au domaine médical les meilleures pratiques du domaine aéronautique. Et nous
allons plus loin encore car nous devons satisfaire à des contraintes encore plus fortes que sur un avion : sûreté de
fonctionnement (redondance limitée) et continuité de service prévue sur des durées allant de 5 à 9 ans ! »
Tout repose donc – et la santé de ceux qui recevront un jour ce cœur artificiel – sur la qualité du logiciel : « il faut
essayer de maîtriser l’ensemble de l’environnement, logiciel comme électronique ». Et de conclure : « Dans les
systèmes embarqués, il faut aimer les défis, mouiller sa chemise, être curieux, aller voir un peu plus loin que la ligne
de code que l’on a écrit et maîtriser les éléments techniques. Pour ce faire, la double compétence (électronique/
logiciel) s’avère d’une indéniable plus-value ».
Techniciens
21%
2 ans
16%
5 ans
53%
Ingénieurs
79%
2-5
ans
Les 10 principaux métiers de l’embarqué sont les suivants :
• Responsable de l’équipement ou Spécialiste Système
• Chef de projet
• Architecte plate-forme embarquée
• Expert Technologies Embarquées / Responsable Support
• Architecte applications embarquées
• Spécialiste Développement Logiciel
• Spécialiste Qualification/Validation
• Spécialiste Test
• Responsable et Spécialiste Intégration
• Responsable et Spécialiste Process Méthodes / Assurance Qualité / Certification
De nombreuses initiatives sont en cours, visant à renforcer l’attractivité (notamment auprès des femmes) de
ce domaine. Lequel nécessite la création de formations et cursus spécifiques (type master systèmes critiques,
systèmesembarqués).
Des recommandations ont été émises afin de :
• Développer les programmes d’enseignement communs avec les écoles et universités, visant d’une part à former
à l’utilisation des outils et des méthodes nécessaires au développement des logiciels embarqués, et à fidéliser le
plus tôt possible les futurs ingénieurs en embarqué ;
• Compléter également les formations « électronique » et « informatique » avec des modules de développement
en logiciel embarqué ;
• Valoriser auprès des étudiants l’importance des débouchés du domaine des systèmes embarqués en termes
d’emplois offerts immédiatement à l’issue de ces cursus.
Alexandra Dubray, 33 ans, trois enfants, conceptrice de fonctions automatiques, Direction de l’Electronique
Avancée, Renault
Sereine, cette jeune femme – docteur en automatique, diplômée de l’INPG
(Grenoble) – raconte qu’elle a fait son stage en entreprise il y a 10 ans chez Renault.
Et qu’elle y est restée depuis, tout simplement. « Je n’ai pas tout de suite commencé
par les systèmesembarqués, mais par la modélisation informatique. Et puis au gré
de la mobilitéqui est ici de mise, et des différents projets, je me suis dirigée vers ces
systèmes, appliqués à des domaines très divers ».
Après avoir travaillé sur les véhicules hybrides, Alexandra s’est frottée aux systèmes
de post-traitement pour véhicules diesel (pots catalytiques) et travaille actuellement
sur des projets liés au confort thermique et à la climatisation. « Il faut dire que les
systèmes embarqués s’appliquent partout, et de plus en plus souvent, dans les auto-
mobiles. Si l’on est curieux, ce métier offre de belles occasions de s’enrichir auprès
d’experts des différents domaines, tout en consolidant ses connaissances et savoir-
faire ». En outre, c’est un métier qui se féminise de plus en plus, même s’il reste quelques « poches » masculines
traditionnelles, comme la mécanique…
« Travailler dans les systèmes embarqués me convient bien, et conviendra à celles et ceux qui fuient la monotonie :
on peut changer de domaine sans problème, tellement il y a de demande et de projets ». Mêlant modélisation et
automatique, « c’est un vrai métier pour ceux qui aiment la technique » ajoute notre interlocutrice. « Et ce métier
évolue : ainsi, et outre la partie conception d’un projet, nous faisons beaucoup, et de plus en plus, de validation.
D’abord informatique, puis sur les prototypes et enfin sur les véhicules industrialisés, là où les systèmes inter
agissent entre eux. »
Un métier jamais répétitif, conclut Alexandra, où il faut savoir collaborer, travailler en équipe, discuter avec les
autres, rencontrer les experts et « aimer apprendre » !
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• DES CHALLENGES A RELEVER
Les systèmes embarqués se trouvent au cœur d’enjeux économiques gigantesques. Ils accroissent la valeur des
produits et services qu’ils équipent, et garantissent la compétitivité de leur constructeur.
La France possède de grandes industries de taille mondiale, utilisatrices depuis très longtemps – et ce n’est pas un
hasard – de systèmes embarqués : l’aéronautique, l’industrie militaire et spatiale, l’énergie, le transport ferroviaire,
les télécommunications... appuyées par des laboratoires de recherche très en pointe (CEA, INRIA, LAAS-CNRS,
VERIMAG…).
Porteurs d’innovation – on va en découvrir des exemples concrets tout au long de cet ouvrage – les S.E. repré-
sentent aussi une part significative des coûts de développement et de production (jusqu’à 35% des coûts de RD
dans les avions ; jusqu’à 80 à 100 calculateurs dans les voitures haut de gamme,…). Il y a donc grands intérêts à
en maîtriser les coûts de conception, de développement et de réalisation, à standardiser les technologies, à indus-
trialiser les cycles de développement, de test et les procédures de preuves et de certification.
SEA ON LINE : Projet Automatic Sea Vision® : système innovant d’aide à la veille optique en mer
En mer, 80% des collisions sont causées par un manque de surveillance visuelle, et sans
surprise, 100% des agressions ont été détectées trop tard.
La société Sea On Line, basée en région parisienne, a levé en 2007 1.2 million d’euros
pour lancer à l’international son système innovant d’aide à la veille optique en mer. Baptisé
Automatic Sea Vision, ce système, qui a nécessité cinq années de recherche, a été
breveté. Il s’agit d’un système d’aide automatique à la veille optique à bord des navires,
pour la sécurité et la sûreté, composé d’une suite logicielle de traitement d’images et de
détection automatique, associée à des capteurs optiques.
Le produit est décliné en plusieurs configurations : anticollision, sécurité à haute vitesse,
surveillance côtière, recherche de naufragés, prévention des agressions (pirates,
terroristes), sûreté des navires au mouillage et des installations offshore.
Sea on line a été accompagné par CAP’TRONIC, par plusieurs laboratoires universitaires et par Optopartner,
experten logiciel embarqué et en traitement du signal.
Cette réalisation a reçu le Trophée 2008 de l’Embarqué pour la Sécurité des Biens et des Personnes
• EN ROUTE POUR L’OUVERTURE !
Jusqu’à récemment, les éditeurs et sociétés de services des S.E. ont été historiquement liés aux grandes industries
pour lesquelles ils avaient développé compétences et solutions. Cette « verticalisation » sectorielle a empêché
qu’existent – comme c’est le cas dans l’informatique de gestion – de très grands leaders multinationaux.
Aujourd’hui, les donneurs d’ordres comme leurs prestataires ont pris conscience de l’intérêt de s’organiser différem
ment ; et selon deux axes principaux : la standardisation à l’échelle internationale (européenne a minima) et le
décloisonnement multisectoriel.
Outre les défis « culturel » et technologiques que cela représente, ce grand mouvement d’ouverture va permettre
une formidable accélération de l’industrialisation des offres et une consolidation de l’écosystème dans lequel tous
les acteurs ont une carte à jouer et notamment les pôles de compétitivité, universités et écoles et centres de
recherche…
Un Club des Grandes Entreprises de l’Embarqué (CG2E) a d’ailleurs été créé en 2008 en étroite collaboration avec
le Comité Embarqué de Syntec informatique pour regrouper les grands industriels de l’embarqué et travailler active-
ment à ce décloisonnement entre les secteurs industriels, notamment dans le domaine des standards. Il regroupe
d’ores et déjà plusieurs dizaines de grands industriels de tous les secteurs applicatifs.
2 - LES SYSTEMES EMBARQUES ET LES ENJEUX SOCIETAUX
ACTUELS : UNE CLE POUR L’AVENIR
Ces 25 dernières années, et sous l’effet d’entraînement des grandes industries (aviation, spatial, défense,
énergie…), les progrès de l’électronique, de la mécanique, de l’automatique, de l’informatique et des communi
cations ont abouti à une indéniable maîtrise technique et technologique.
Aussi, les standards, les méthodes, la miniaturisation, la puissance de calcul (loi de Moore), la taille des mémoires,
l’intégration, l’autonomie énergétique, les progrès en fiabilité et la baisse des coûts ont permis – et permettent
aujourd’hui – aux industriels de concevoir et proposer de plus en plus de systèmes, produits et services à « l’intel
ligence » embarquée, souvent multifonctionnels, autorégulés et supervisés en temps réel. Sans que se posent
vraiment de limites apparentes.
• Du «possible» technologique aux usages...
Tous ces « possibles » technologiques – ajoutés à la structuration d’une industrie des systèmes embarqués encore
hétérogène, mais riche de compétences et d’énergie – agissent comme un catalyseur à l’égard de la demande, et
des usages.
Pas toujours là où on les attendait, c’est dans, et par le grand public que les usages vont se faire les plus nombreux
et pressants : l’exemple du téléphone portable – « système(s) embarqué(s) » par excellence - est, à cet égard,
édifiant. Les technologies embarquées lui permettant de satisfaire à une demande en usages multiples (commu-
niquer, photographier, filmer, localiser, etc.) sur lesquelles plus personne, et notamment les générations les plus
jeunes, ne comprendrait que l’on revienne en arrière désormais.
Le domaine de l’automobile révèle également ce phénomène : plusieurs dizaines de calculateurs embarqués,
des centaines de fonctions informatisées,… soit ! Mais ce qui importe désormais, c’est surtout la façon dont les
acheteurs considèrent ce « qu’est une voiture » et « ce qu’on peut en faire ». Une « bulle » sécurisée et économe ?
Un bureau mobile ultra-communicant ? Un véhicule-félin (souple, puissant, rapide voire… mordant) ? Ou tout cela
à la fois, à la demande de son conducteur ?
Le domaine des transports aériens bénéficie quant à lui des apports majeurs des systèmes embarqués en matière
de sûreté, de fiabilité et de réduction de consommation.
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LE LIVRE BLANC DES SYSTEMES EMBARQUES
Systèmes Embarqués, sûreté et certification : un partage des meilleures pratiques
De nombreux systèmes embarqués ont un impact direct sur la sûreté et la sécurité des biens et des personnes.
Une part essentielle des fonctions critiques de nombreux systèmes industriels est en effet assurée par des logiciels,
notamment de contrôle/commande ou des systèmes de sécurité (cryptage, identification, etc..), qui doivent atteindre
un niveau de fiabilité maximale.
Si l’on prend l’exemple d’un avion de ligne moderne gros porteur, une part majoritaire du temps de vol est assurée
par un pilote automatique, gros logiciel de plusieurs centaines de milliers de lignes de code qui doit être exempt
d’erreurs et obéir à des règles extrêmement strictes de certification (le standard international DO-178B). D’autres
logiciels critiques comme le contrôle/commande de centrales nucléaires, les systèmes d’aiguillage ou de protection
contre la survitesse des trains, ou plus près de nous les logiciels enfouis dans les ABS ou les airbags doivent tous
obéir à des exigences de fiabilité et de sûreté draconiennes.
Ces exigences, particulières aux systèmes et logiciels embarqués, sont généralement définies dans des standards
nationaux ou internationaux dont l’approbation est vérifiée par des autorités de certification (EASA, FAA, TUV,
Certifer, Autorités de sûreté nucléaire, etc..), qui valident leur respect par les industriels.
Ces domaines sont devenus en une vingtaine d’année un point fort de l’industrie française des systèmes embarqués
et en particulier des sociétés de service et éditeurs spécialisés qui s’appuient sur des travaux de centres de
recherchesspécialisés (CEA, INRIA, VERIMAG...). Ainsi plusieurs transferts technologiques ont donné naissance
à des outils leaders sur le plan international (SCADE, REQTIFY...) permettant l’automatisation du développement
des systèmes embarqués critiques.
Un groupe de travail conjoint du Club des Grandes Entreprises de l’Embarqué (CG2E) et du Comité Embarqué de
Syntec informatique s’attache par ailleurs à recenser et harmoniser les pratiques et standards de certification en
terme de sûreté dans une optique trans-sectorielle afin de partager les meilleurs pratiques des différents domaines
industriels.
Quatre pôles de compétitivité mondiaux (System@tic, Aerospace Valley, Minalogic et Images et Réseaux), associés
aux travaux du Comité Embarqué de Syntec informatique, ont ainsi fait des systèmes embarqués complexes l’un de
leurs axes majeurs de développement.
• des usages aux enjeux sociétaux
En « rendant possible », les systèmes embarqués libèrent les usages. Et par-delà se trouvent au cœur d’enjeux
sociétaux multiples. Il n’est que de prendre pour exemple la médecine et les organes artificiels. Les systèmes em-
barqués permettent de pallier les handicaps et déficiences lourdes, de redonner des fonctions vitales, motrices et
gestuelles, de modifier le cours « naturel » de la vie et sa durée (cœur artificiel, par exemple) : ils sont les pré-requis
absolus à l’avènement d’un homme transformé, réparé… voire bionique.
PHITEC : Projet ACTITAM : « aide aux personnes déficientes visuelles »
Fermez les yeux et tentez un instant de prendre les transports en commun. Essayez même simplement de décoder
des informations « voyageurs »…. Pas simple voire impossible !
Fort de ce constat, une jeune société nancéenne a développé un système complet d’informations et de guidage
des personnes déficientes visuelles. Un boîtier électronique miniature permet, à partir d’une borne, d’obtenir en
temps réel de façon auditive toutes les informations des afficheurs électroniques des transports en commun (bus,
tramway, métro, horaires, correspondances,…). Il leur permet aussi d’obtenir des informations de guidage dans un
bâtiment public (accueil, bureau…). Outre ses fonctionnalités techniques innovantes, la force de ce produit réside
dans sa compacité, synonyme de discrétion.
L’intervention d’un expert dans le cadre du programme Cap’tronic a permis à la société de passer d’un prototype
à un produit fini et industrialisé intégrant notamment le respect des normes (CEM, ROHS) afin de disposer d’un
produit pérenne sur les années à venir.
Cette réalisation a reçu le Trophée 2008 de l’Embarqué Grand Public
Dans le champ – encore largement inexploré – du développement durable, les systèmes embarqués peuvent
également beaucoup. Ils pilotent les éoliennes d’aujourd’hui ; ils facilitent la réduction de la consommation d’énergie
dans les avions (« moteurs propres »), les voitures et les bus (fonction « stop start »), les trains et tramways
(gestion de la récupération d’énergie) ; ils sont partie prenante des technologies spatiales, sur les plates-formes
satellitaires et au cœur des instruments d’observation et d’analyse de la terre et de l’espace…
Les systèmes embarqués participent encore à la redéfinition de nos villes, quartiers et maisons durables (domo
tique et gestion technique des bâtiments) : des lieux de vie dans lesquels nous souhaitons nous épanouir en
sécurité(vidéo-surveillance, systèmes automatique de protection des piétons,…) et nous y mouvoir tout en restant,
individus, au coeur d’un réseau d’information, d’aide éventuelle (localisation, urgence), de reconnaissance sociale
(gestion de présence et de passage,...).
Il est aussi un autre enjeu, étroitement lié aux systèmes embarqués : celui de l’avènement des objets connectés
entre eux, autrement appelés « M2M » (machine-to-machine). Il s’agit bien de donner les capacités aux machines,
objets, appareils et systèmes à communiquer et interagir entre eux. Une « révolution » plus forte encore que
celle des mobiles, prédisent les spécialistes ! Si la société en décide ainsi, il y aura cinq fois plus de machines
ou d’appareilsà connecter que d’individus : 13 milliards d’unités pour la seule Europe, selon le cabinet Frost
Sullivan.
L’interconnexion aujourd’hui naissante du monde physique et de l’Internet sera dans l’avenir largement étendue
au moyen de capteurs et de contrôleurs légers qui seront distribués sur une large échelle dans les véhicules, les
équipements fixes, les milieux en mouvement, la grande distribution, etc. Il est probable que ce qu’il est coutume
d’appeler aujourd’hui l’Internet du Futur incorpore des centaines de milliards de tels objets dans l’avenir à des
fins d’observation, de contrôle, de développement de nouveaux services (habitat, sécurité, grande distribution,
trafic routier, écologie, etc.). L’émergence de cette nouvelle génération d’objets et de l’informatique diffuse dont
il permettrale développement sont cités comme les événements potentiellement les plus disruptifs dans tous les
axes évoqués sur le futur ; ces objets étant souvent petits et mobiles, la gestion économe de l’énergie prendra
une place de toute première importance. Là encore l’électronique embarquée prendra toute sa dimension pour
s’étendreà des systèmes distribués sur de vastes échelles !
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LE LIVRE BLANC DES SYSTEMES EMBARQUES
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LE LIVRE BLANC DES SYSTEMES EMBARQUES
3 - exemples d’applicationdes systèmes embarqués
dans 3 domaines différents
Comme on l’a lu dans les précédents chapitres, les systèmes embarqués «animent» ou même «habitent» de très
nombreux objets et/ou systèmes. Et leur périmètre ne cesse de croître. Ci-après, trois exemples d’application :
Voitures Transports ; Aide à la personne ; Quartiers, Bâtiments et Maisons.
• VOITUREs TRANSPORTS
C’est dans ce domaine que s’applique une très grande quantité d’innovations, dont une majorité est le fait des
systèmes embarqués.
Il n’est que d’observer l’expression des besoins et les souhaits de l’automobiliste d’aujourd’hui : il exige de sa
voiture sécurité, fiabilité, communicabilité, « intelligence », personnalisation, assistance, services, sobriété, respect
de l’environnement et (même) distraction ! Il souhaite aussi de nombreuses fonctions automatisées : créneaux
simplifiés par exemple, contrôle de vitesse et de distance entre véhicules, communication actualisée avec l’infras-
tructure routière… Autant d’exigences, autant de systèmes embarqués composites, inter-opérants, à fiabilité et
capacité accrues.
Et il a raison, cet automobiliste, car ce qu’il demande… les spécialistes de l’électronique, de l’informatique
embarquéeset de la communication mobile savent d’ores et déjà le réaliser, ou alors sont-ils en train de le déve
lopper – avec leurs donneurs d’ordre, avec les laboratoires de recherche et développement, avec les pôles de
compétitivité et les organismes institutionnels !
Outre la voiture, les projets innovants faisant appel aux S.E. se portent également sur le transport professionnel :
fret et logistique sur route (avec le suivi temps réel de flotte et l’optimisation des tournées) ; trains, métro, tramway,
bus (de l’informatisation des aiguillages aux systèmes vidéo de sécurité des passagers en passant par les fonctions
«intelligentes» d’économie d’énergie) ; avions dont l’équipement en moteurs « propres » permettant des économies
en carburant de 5% à 15% font, ou feront appel à des systèmes embarqués sophistiqués.
– L’exemple de l’industrie automobile
Les enjeux sociétaux auxquels doit faire face l’industrie automobile relèvent de 3 domaines majeurs :
L’accidentologie
Dans les pays développés, la mortalité routière recule fortement depuis plusieurs années et les solutions trouvées
par les constructeurs en matière de protection des occupants des véhicules en cas de choc violents participent
largement à ces progrès.
La multiplication des systèmes de sécurité passive embarqués arrive à ses limites d’efficacité et n’apparaît plus
comme un axe de développement prioritaire. De plus elle a une contrepartie négative : l’alourdissement des
véhicules(sans parler du surenchérissement et de l’encombrement). Il s’avère nécessaire d’engager les efforts de
RD afin de développer des solutions capables de traiter le problème des chocs entre les véhicules, les piétons ou
les deux roues. Les besoins s’orientent donc sur les dispositifs de sécurité primaire (ou active) qui permettent au
conducteur et au véhicule d’éviter les accidents.
Dans un premier temps il s’agira de développer des systèmes embarqués agissant de manière autonome avec des
données générées et exploitées à bord. L’intégration de nouveaux capteurs périphériques dans le véhicule devrait
permettre de développer des fonctions d’atténuation et d’évitement partiel de la collision.
Dans un second temps, les progrès seront sans doute plus liés au développement d’applications sécuritaires issues
des technologies de communication entre le véhicule et l’infrastructure. La solution réside dans la transition des
systèmes de sécurité vers la sécurité du système de transport routier : sécurité active embarquée, coopération
entre véhicules et avec l’infrastructure. Ceci s’accompagnera d’une maîtrise de plus en plus fine des sciences et
techniques liées à la prise en compte du facteur humain dans la conception des postes de conduites et de leurs
Interfaces Homme Machine (IHM) car le conducteur est toujours dans la boucle. Cette évolution sera associée
à l’émergence de la télématique à finalité sécuritaire en synergie avec les contenus de services automobiles. La
remontéed’information avant et après accident permettra d’assurer de réels services de sécurité routière.
Pollution et émissions de CO2
Les normes (EURO5, EURO6 et 130g CO2 en 2012 puis 90g en 2020) incitent à développer des chaînes de
propulsion de plus en plus efficaces. Ceci touche l’amélioration de la combustion, du post-traitement et de la dépol-
lution ; la mise en œuvre et l’optimisation de la traction électrique deviendront un challenge.
Dans tous les cas il faut innover dans le pilotage de systèmes de propulsion de plus en plus complexes (capteurs,
actionneurs, logiciels). Dans ce domaine aussi, la coopération entre véhicules et avec l’infrastructure jouera un rôle
majeur. En effet, la régularité de la vitesse est un paramètre majeur d’économie d’énergie. La régulation de vitesse
et la régulation de distance y contribueront. De même l’aide à la navigation « économique » qui permet de choisir
un parcours plus fluide sera un atout. Enfin tout ce qui permet d’évaluer la qualité « économique » de la conduite
(sur un parcours, sur une durée), d’en restituer au conducteur les caractéristiques (performances) et d’y adjoindre
des recommandations pourra être envisagé grâce à des systèmes d’apprentissage.
Congestion du trafic
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LE LIVRE BLANC DES SYSTEMES EMBARQUES
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Les encombrements dans les zones urbanisées représentent aussi un enjeu majeur. Le temps de parcours doit
être maîtrisé. La navigation informée peut apporter une aide au conducteur, mais l’enjeu dépasse la volonté du
conducteur seul ainsi que la capacité des systèmes embarqués autonomes. Une supervision du trafic à grande
échelle et la coopération avec tous les usagers seront nécessaires.
Importance stratégique des Systèmes Embarqués
Les systèmes embarqués deviennent stratégiques pour répondre à ces challenges. Ils permettent de gérer une
complexité croissante mais sous contraintes de sûreté de fonctionnement et de coût.
Il faut apporter aux conducteurs et aux usagers des systèmes de transport une aide de plusieurs types :
• pédagogie (respect de la règle ou des bons usages). Information : fournir au conducteur des renseignements
sur son environnement routier. Alerte : en cas de circonstance plus critique (risque), il convient de fournir au
conducteur une information intuitive en relation avec le risque encouru ; retour haptique (sensation du toucher)
• conseil/incitation : il s’agit de passer de l’alerte à l’incitation active pour obtenir une réaction adéquate (exemple :
donner un signal vibratoire sur la pédale d’accélérateur pour inciter le conducteur à « lever le pied »).
• assistance : elle consiste à fournir l’énergie nécessaire (mécanique ou électrique) pour accompagner l’action ou
l’initiative : une action peut alors être entreprise par le système si le conducteur ne réagit pas de façon adéquate
dans des circonstances bien définies et répondant à un besoin impératif
Dans tous ces cas, le moyen d’assurer ces différentes aides réside dans des systèmes électro-informatiques
comportant des capteurs (physiques ou logiciels ou communications), des actionneurs électromécaniques et des
logiciels. En effet, une meilleure utilisation du véhicule dans des circonstances de plus en plus complexes, dans un
environnement réglementaire de plus en plus contraint, nécessite d’apporter au conducteur un soutien pour appré-
hender cette complexité tout en se conformant à la réglementation. En ajoutant qu’il y aura toujours un besoin de
personnalisation, de plus en plus marqué, ainsi que d’adaptation aux usages qui seront de plus en plus différenciés
(ville, rural ; semaine, week-end, congés ; multi-utilisateurs, reconfiguration, …).
– Le transport intelligent
Les acteurs du transport de voyageurs sont soumis à de très fortes contraintes, environnementales, économiques,
contraintes d’amélioration du service aux usagers, contraintes légales et sociétales. Ces dernières se font de plus
en plus pressantes : loi sur l’accessibilité, décision du Comité Interministériel sur la Sécurité Routière pour renforcer
la lutte contre les risques liés à l’alcool et aux stupéfiants, de développer les éthylotests anti-démarrage dans les
véhicules de transport d’enfants…
L’intégration d’une solution d’informatique embarquée est un des leviers pour répondre à ces nouveaux enjeux.
Ainsi les systèmes de billettique, d’information aux voyageurs, de géo-localisation, d’optimisation de carburant,
d’assistance à la conduite douce, d’aide à l’exploitation, etc. doivent s’intégrer dans le système d’information de
l’exploitant et communiquer les uns avec les autres pour délivrer leurs services.
La RDTL (Régie Départementale des Transport Landais) en collaboration avec Geensys créent e-Bus, une plate-
forme ouverte qui répond aux nouvelles attentes des exploitants de réseaux de transport.
Plate-forme e-Bus
– Le Stop Start, pour les bus comme pour les voitures
Les économies en carburant sont désormais obligatoires pour les voitures comme les bus. Pour l’Europe, des
réductionsdrastiques sont programmées : 120 g de CO2/km dès 2012 (équivalent de 5l/100 km) puis 95 g de CO2/
km en 2020 (equiv. 4 l/100 km). Pour y parvenir, équipementiers, constructeurs et exploitants comptent sur l’hybri-
dation énergie électrique/carburant, autrement dénommé « Stop Start ». Un progrès manifeste qui fait appel à un
ensemble d’électronique et de logiciels embarqués spécifiques.
L’ensemble des bus ainsi que le back office de l’exploitant constituent un système en ce sens que chaque bus est
susceptible de communiquer avec la station fixe.
Le système e-Bus est constitué d’une plate-forme logicielle ouverte bâtie sur des standards (OSGi et les services
Web) adossée à une plate-forme matérielle (PC embarqué équipé d’un écran tactile ; entrées/sorties vers
des capteurs/actionneurs sur le bus et aussi vers des moyens de communications – WiFi et GPRS – vers la
station fixe).
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Pour l’automobile, l’équipementier Valéo a été l’un des premiers à mettre au point dès 2004 StARS, un système
micro-hybride de stop-start basé sur une technologie d’alterno-démarreur (avec un boîtier inverseur séparé) pour
petites voitures urbaines. Avec i-StARS, système de deuxième génération, Valéo intègre une électronique de
puissance (IML) dans le bloc alternateur-démarreur. Adaptable à toute gamme de véhicules et à coût réduit, ce
système récupère l’énergie du freinage, coupe le moteur à l’arrêt et redémarre en 0,3 secondes ! Grâce à lui, la
consommation en ville baisse d’environ 15%!
– Déplacements urbains, mobilité durable et… téléphone portable
Une lutte impérieuse contre l’émission des gaz à effet de serre s’engage à très court terme afin d’éviter les périls
écologiques majeurs. Il est donc important d’inciter à de profonds changements comportementaux, et de s’organiser
pour cela.
La mobilité en est l’un de ces leviers de changement. Elle concerne les déplacements urbains (privés et travail)
mais aussi bien d’autres secteurs comme les transports routiers de marchandises, la logistique …etc.
Engager une dynamique vertueuse dans le cadre de la mobilité urbaine suppose partager et diffuser auprès des
« mobilistes » des informations composites et temps réel qui leur seront fournies grâce aux, et par les systèmes
embarqués.
Il s’agira de donner à tous accès à une information « déplacement » de qualité. En effet, l’information et le jalon-
nement d’itinéraires seront personnalisés (prise en compte des profils individuels : jeunes, personnes à mobilité
réduite, malvoyants, personnes âgées, touristes…), spatiotemporels (prise en compte la multimodalité : bus, métro,
auto partage, covoiturage…), actualisés et valorisés (estimation des coûts).
Vecteur de transmission et de traitement de l’information en situation de mobilité, le téléphone portable – plus petit
dénominateur commun - sera le média de prédilection. Concentré de logiciel(s) embarqué(s), il deviendra grâce
à ses évolutions technologiques permanentes « l’outil a tout faire » de demain. Une prospective très réaliste le
destineainsi – grâce à la généralisation du GPS – au guidage urbain de chacun d’entre nous.
Le système i-Stars de Valéo
• AIDE A LA PERSONNE
Assistance et sécurité, plutôt que « sécuritaire » : les systèmes embarqués ont un rôle-phare à jouer avec, et autour
de l’Homme, dans sa sphère professionnelle comme personnelle.
Au chapitre de la mobilité, le citoyen se veut (et se sait) joignable à chaque instant avec les téléphones portables.
Ce terminal, fer de lance de l’embarqué grand public, a pris en quelques années une importance cruciale : il a su
dépasser sa fonction première téléphonique et « empiler » les applications : photo, vidéo numériques, lecteur de
musique, terminal de présence, GPS, outil de téléchargement et d’échange de fichiers, boîte de réception et d’envoi
de mails, messagerie instantanée, terminal de consultation de réseaux sociaux, terminal de paiement sécurisé, de
paiement du transport, d’assistance… Et la liste n’est pas close car l’appétit de leurs propriétaires en nouveaux
usages semble illimité !
Il y a aussi toutes les applications professionnelles, et celles des PDAs : connexion mobile et sécurisée au système
d’information de l’entreprise, pour les commerciaux itinérants, les techniciens, les collaborateurs nomades et les
télétravailleurs ; applications développées à façon pour des environnements et besoins professionnels particuliers
(santé, transport, services aux entreprises, etc.).
Dans ce chapitre, les exemples sont nombreux : ainsi les trois cents techniciens de maintenance de ELM Leblanc
disposent-ils d’un équipement de « e-dépanneur », avec leur PDA et une imprimante sans fil, une connexion au
système d’information de l’entreprise, la mise à jour de leur agenda de tournée. Grâce à cet équipement mis en
place par Ezos, les techniciens travaillent avec confort et efficacité et génèrent des gains qualitatifs et quantitatifs
importants.
Chez IDTGV, ce sont près de 250 agents d’escale et superviseurs qui disposent d’assistants numériques admi
nistrés et mis à jour à distance grâce à une solution logicielle de Telelogos. Le contrôle des billets, la consultation
des plans de train, le replacement des voyageurs s’en trouvent simplifiés et les informations sur les correspon
dances sont… à jour.
ADT France, spécialiste des systèmes d’alarme et de sécurité, équipe désormais ses deux cent trente techniciens
de maintenance d’un terminal Intermec qui leur permet avant chaque intervention de récupérer l’ensemble des
renseignements utiles concernant le client et son système, de saisir sur son PDA son compte-rendu, d’indiquer
les horaires précis de l’intervention, de faire signer le client et de synchroniser ces données avec le serveur de
l’entreprise. Lequel va déclencher la facturation et mettre immédiatement ces nouvelles données d’intervention à
disposition du centre de contacts clients.
Colonne vertébrale de ces applications (et de bien d’autres encore), les réseaux mobiles à couverture nationale
et/ou locale : GSM, GPRS, Edge, Wi-Fi, WiMax, 3G/3G+, HSPA/HSPA+ et, demain, la 4G (dite LTE, Long Term
Evolution). Son déploiement commencera avec Verizon aux US dès l’an prochain et permettra des débits descen-
dants et montants de, respc.,100 Mbits/s et 50 Mbits/s. Suivra, vers 2012, la technologie LTE advanced qui promet
des débits allant jusqu’à 1 Gbit/s !
– Maintien et hospitalisation à domicile
Notre société vit des changements profonds. La modification de la pyramide des âges et le vieillissement de la popu
lation ont déjà des conséquences visibles : publicité ciblée, explosion des services à la personne, accroissement du
nombre d’années travaillées… Cet allongement de la durée de vie va surtout avoir des conséquences importantes
sur l’organisation de notre système sanitaire et social dans les années à venir. Les structures d’accueilet de santé
ne seront plus suffisantes, ni financièrement «rentables» avec le modèle actuel. Les politiques s’efforcent donc
d’inciter au maintien à domicile pour deux raisons: garantir la stabilité du système sanitaire et social ; répondre
aux aspirations de leurs concitoyens qui souhaitent rester chez eux. Afin de réussir ces changements, les conseils
généraux, les assureurs, les caisses de retraite,… se tournent vers les nouvelles technologies et les logiciels
embarqués.
La technologie embarquée au chevet de l’hospitalisation à domicile
De nombreux développements sont en cours pour le soutien (vs maintien) et l’hospitalisation à domicile. On s’efforce
de diagnostiquer, anticiper, alerter, pour le bien-être des patients, de leurs « aidants » mais aussi de leur famille et
de leur environnement social.
La RATP s’est fixée des objectifs chiffrés et précis de réduction de consommation et d’émissions de gaz à effet
de serre. Parmi ses programmes de recherche, « Stare » visant à l’optimisation de la filière diesel des autobus
en déclinant le système « Stop Start ». En test dès cette année 2009 sur plusieurs de ses lignes parisiennes, le
prototype de bus hybride « Lion’s City Hybrid » du constructeur MAN. Doté de surcapacités pour le stockage de
l’énergie électrique récupérée lors des phases de décélération, ce système permet à l’autobus de quitter l’arrêt de
manière purement électrique, en silence et sans dégager d’émissions polluantes. Selon le constructeur, ce véhicule
permettrait une réduction de consommation de 20 à25% par rapport au bus diesel classique.
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Puisque disposer d’une aide – personne physique – 24h/24 n’est pas économiquement envisageable, la techno
logie se doit de répondre à ce besoin. Au domicile, les logiciels embarqués sont rattachés à des capteurs. Ces
capteursse différencient entre «capteurs avec/sans contact» et «mono/multi». Chacun ayant un usage bien précis.
Ils se doivent d’embarquer leur logiciel et d’être communicants. En effet, l’information perçue doit à la fois être
utiliséeen temps réel, stockée dans certains cas ou envoyée vers l’extérieur (dossier patient – ou médical – partagé
par exemple) et souvent corrélée avec l’information provenant d’autres capteurs.
Ces technologies doivent être fiables à 100% car intimement liées à des notions de sécurité et d’urgence.
Tenir compte des considérations éthiques
Ces prouesses logicielles et techniques doivent aussi, et peut-être surtout, tenir compte d’aspects éthiques et
humains afin d’être totalement acceptées et donc utilisées. Le logiciel embarqué touche ici un public spécifique
souvent affaibli. Spécifique car encore mal connu en termes de besoins, d’envies…, spécifique car les notions
d’usage, de simplicité, de praticité sont primordiales et encore peu prises en compte. La concertation des informa
ticiens avec les spécialistes des sciences humaines est donc une nécessité. Si l’on parvient à intégrer les contraintes
spécifiques aux personnes âgées et/ou diminuées, alors les logiciels embarqués deviendront vite indispensables.
Ils participeront ainsi activement au bonheur et à l’équilibre de notre société.
– L’Embarqué au quotidien
L’augmentation de la puissance de calcul informatique (Loi de Moore - double tous les 18 mois) au sein de systèmes
toujours plus petits et économiques (ordinateurs portables, mini-calculateurs) ouvre des perspectives sans limite
quant à l’utilisation et aux bienfaits au quotidien des systèmes informatiques embarqués.
Les multitudes d’applications qui en découlent dans le transport, la santé, la domotique, etc. nécessitent le dévelop-
pement de logiciels embarqués toujours plus performants - plus interactifs, plus communicants, multidisciplinaires,
capables de gérer toujours plus de données à la seconde. Autant de technologies aujourd’hui utilisées dans les
laboratoires et qui seront demain à notre service au quotidien.
Pour comprendre les formidables perspectives qui s’offrent à nous, il suffit de prendre conscience des accélérations
technologies auxquelles nous assistons. Il y a seulement 20 ans, les plus puissants ordinateurs de la planète permet
taient de calculer, au prix de plusieurs semaines de calcul, l’aérodynamique simplifiée d’un véhicule. Aujourd’hui,
des logiciels de simulation numérique simples d’utilisation et automatiques permettent d’obtenir une réponse en
quelques minutes sur un ordinateur personnel. Tandis que les constructeurs automobiles utilisent des fermes de
calculs pour modéliser les phénomènes tourbillonnaires (vortex) dont dépendront les performances de leurs futurs
véhicules.
« L’intelligence » appliquée à la posologie personnalisée
Selon cette même logique les industriels de la santé développent des appareils médicaux capables de person
naliser la posologie en temps réel en fonction de la morphologie du patient. Alors que jusqu’à présent, un laboratoire
définira des grandes classes de posologie pour un aérosol pulmonaire (bébé, enfant, adulte) l’enjeu est de pouvoir
embarquer des outils d’aide à la décision « in situ ». Ainsi, à partir d’un scanner en 3D de vos poumons, le profes-
sionnel de la santé pourra en quelques minutes stimuler et visualiser l’effet d’un aérosol (prescription de la dose
administrée, taille optimale des particules) et définir la meilleure stratégie de soin avant traitement.
La miniaturisation et la banalisation de l’informatique rendent possible l’utilisation des technologies embarquées au
quotidien. La demande en innovation est forte, et celle en usages inédits est toujours plus grande. Les efforts en
recherche et développement que cela suppose sont à la hauteur de ces défis technologiques d’ores et déjà relevés
par la communauté de l’Embarqué !
– Les opérateurs télécoms en première ligne
Avec leurs réseaux fixe et mobile, d’une très grande fiabilité, à haut et très haut débit, les opérateurs télécoms
françaisont beaucoup à apporter dans ce domaine de la télé-santé (et de l’e-santé), de l’assistance et de la surveil
lance des personnes hospitalisées à domicile.
Par exemple, et au nombre des applications en cours de développement, Orange met au point en partenariat avec
un fabricant d’appareils médicaux, un suivi à distance des patients cardiaques équipés de prothèse. L’opérateur
transmettrait au cardiologue, sans que le patient ait à intervenir, des données provenant directement de la prothèse
cardiaque implantée.
SFR, pour sa part, travaille à la mise au point d’une solution de suivi à distance des diabétiques. Cet opérateur
commercialise déjà e-Care, un service d’accompagnement et de surveillance des personnes âgées ou fragilisées.
Un pendentif communiquant comprenant également une fonction GPS de localisation, permet de détecter des
périodesd’inactivité anormalement longues, comme des situations de post-chutes. Des messages d’alerte et/ou de
détresse automatiques ou manuels sont alors envoyés vers un professionnel de santé ou vers un proche du patient.
Une autre application embarquée (« e-Rappel ») permet via le téléphone ou directement grâce au pendentif, de
rappeler au patient ses prises de médicaments ou ses rendez-vous médicaux.
Bouygues Télécom, de son côté, a notamment mis au point une application de visite médicale virtuelle à domicile
avec l’Hôpital Européen Georges Pompidou. Grâce aux capteurs communicants des appareils médicaux installés
à domicile (tensiomètre, balance, oxymètre…), le patient envoie sa tension, son poids et son taux de saturation en
oxygène via un téléphone portable.
– Le CHAH*
d’Orange
Aux nombreux avantages psychologiques et sociaux de l’hospitalisation à domicile (HàD), s’ajoute le fait que les
capacités d’accueil des patients dans les hôpitaux sont, comme les ressources à leur consacrer, limitées. Le HàD
coûtant en moyenne cinq fois moins cher à la communauté.
Reste que ces économies ne doivent pas se faire au détriment de la qualité des soins, du bien-être et de la sécurité
des personnes. Les nouvelles technologies ont une réponse à apporter : elles prennent leur part de respon
sabilité.
Ainsi, Orange Labs développe un service d’aide à la coordination des structures d’hospitalisation (CHAH) à domicile,
dont le but est d’offrir – dans un premier temps – des fonctionnalités de gestion des interventions et de mise à jour
du dossier médical, depuis un terminal placé au domicile du patient.
Cette solution, déjà installée sur quelques sites pilotes, a pour avantage d’être totalement intégrée : elle comprend
un terminal et ses périphériques (scanner, lecteur de carte, …), une fonction logicielle d’authentification du personnel
médical et soignant ainsi qu’une fonction de communication (carte 3G / carte SIM).
Fonctionnellement, le médecin en visite chez un patient équipé de ce terminal pourra accéder au système d’infor-
mation de la structure d’hospitalisation, sur lequel il pourra ouvrir et lire (en fonction de ses droits) les éléments du
dossier de santé du patient. Ainsi, le personnel autorisé disposera d’un dossier mis à jour en temps réel et l’enrichira
lui-même, de façon très simple (le scanner servant à y entrer automatiquement des documents manuscrits : notes,
ordonnances, documents, etc.), sans qu’aucune reprise manuelle de mise à niveau ne soit nécessaire.
Sogeti High Tech a été choisie pour accompagner l’opérateur dans les choix techniques et l’aider à définir les
caractéristiques de la plate-forme de base. La Société d’Ingénierie et de Conseil en Technologies a également
réalisé, sur une base modulaire Windows Embedded XP, le système d’exploitation du terminal et accompagne
l’opérateur dans le suivi et les évolutions de la plate-forme (maintenance, ajout de périphériques, modifications
applicatives, renforcement de la sécurité …).
– Assistance et localisation
Dreamap SaS développe deux solutions : VigeoLife et VigeoCare.
La première propose aux seniors nomades un service d’assistance médicalisé 24hx24h, grâce à la géolocalisation
GMS et GPS rendue possible par un appareil téléphonique mobile à l’utilisation simplifié (une touche SOS
déclenchantun appel vocal vers l’assistance médicale ainsi qu’une localisation par sms et 4 touches d’appel pré-
programmées vers des proches).
* CHAH = Connected Hospital At Home
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La seconde, VigeoCare, a été conçue spécifiquement pour assister les personnes dépendantes, atteintes par
exemple de troubles de la mémoire (Alzheimer). Un bracelet-montre Gsm/GPS et doté d’un bouton SOS permet
l’assistance et la localisation. Il est également possible de suivre les déplacements dans les zones de vie de
la personne et – grâce à des capteurs spécifiques (comportement, physiologiques) – de détecter les situations
critiques.
– Un concentré de technologies embarquées : le cœur artificiel
Start-up créée et financée par Truffle Capital, Oséo, EADS et la fondation du professeur Carpentier, Carmat Sas a
pour objectif de proposer à la communauté médicale un cœur artificiel total implantable.
Actuellement au stade des essais précliniques, cet appareil piloté de manière autonome par des systèmes
embarquésapporte des fonctionnalités similaires à celles d’un cœur naturel, sur les plans anatomique et physiolo-
gique. Il permet une régulation automatique des débits et fréquences cardiaques en fonction des besoins physiolo-
giques du patient, lors d’efforts physiques notamment.
Prototype du cœur artificiel – photo Carmat SAS D.R.
• QUARTIERS, BATIMENTS ET MAISONs
Les infrastructures publiques, les quartiers, les bâtiments comme les maisons elles-mêmes font l’objet d’une
nouvelle attention, sous la double contrainte coûts et efficacité, en rapport avec le développement durable.
En France de très nombreuses mesures, notamment issues du Grenelle de l’Environnement, vont tenter de limiter
la dépense énergétique en obligeant à la modernisation mais aussi en encourageant à l’investissement et à la
recherche de moyens, appareils et systèmes d’information ayant pour objet la mesure permanente, le contrôle, la
maîtrise et l’optimisation des ressources principales consommées par les habitats : électricité, chauffage, climati-
sation, eau…
Ceci suppose – outre les travaux basiques d’isolation et de mise à l’écart des appareils trop gourmands – des
connexions à l’intérieur des bâtiments et habitats – c’est la domotique et la GTC, gestion technique centralisée –
mais aussi avec l’extérieur. Et en particulier avec les services publics ou privés de « utilities » (opérateurs d’électri
cité, de l’eau, du gaz, de gardiennage et de sécurité, d’intervention incendie…). Il y a donc là matière à développer et
à utiliser pléthore de systèmes, applications, logiciels, réseaux de données et connexions machine-to-machine…
Les quartiers eux-mêmes commencent à être gérés différemment. Ainsi, dans certaines villes avant-gardistes, la
tournée du ramassage des ordures (et celle de différentes collectes) se fait en fonction de l’état du remplissage
des containers. Et le paiement des sociétés prestataires peut ainsi se faire « au réel » des tonnes effectivement
ramassées. Dans le principe, le niveau de remplissage de chaque container est envoyé par un capteur commu
nicant à un système centralisé qui va donc définir le parcours du ramassage et calculer le tonnage.
– Optimiser l’éclairage public
En Europe, il y a 90 millions de systèmes d’éclairage public, lesquels libèrent chaque année 20 millions de tonnes
de CO2. L’éclairage public coûte environ 40% de la facture électrique annuelle de la ville (soit 8 millions d’€ environ
pour une ville d’un million d’habitants), montant auquel il faut ajouter le coût de la maintenance, des consommables,
des ressources humaines matérielles et financières.
Streetlight.Vision, une initiative qui regroupe différentes entreprises de ce domaine (dont Spie, Philips, SCS,
Citéos,…) veut fédérer des actions concertées autour de la réduction de la consommation, de la mesure, du
contrôle et de la maintenance, de la standardisation de solutions ouvertes et de la réalisation d’un système complet
de gestion du point d’éclairage à faible coût (incluant la connexion, le contrôleur, le logiciel, l’installation, la commu-
nication, la maintenance et le coût de possession).
– La maison intelligente
Beaucoup reste encore à inventer en matière de domotique. Et les systèmes embarqués ont, là encore, un rôle
important à tenir.
Outre les aspects sécuritaires (alarmes incendie, intrusion, etc), les solutions apparaissent visant à l’efficacité
énergétique, à la connaissance et à la maîtrise des différentes consommations en temps réel, à la détection
d’anomalies.
Oxel, Lagassé technologies et Arinfo ont mis leurs savoir-faire en commun pour proposer une solution permettant,
en s’appuyant sur les compteurs existants dans la maison, de connaître sa consommation par énergie, en temps
réel. Et d’être alerté par mail ou sms en cas d’anomalie, et de pouvoir ouvrir ou fermer à distance les sources
d’énergie.
Concrètement, les compteurs en place collectent la consommation et les capteurs relèvent ces valeurs. Celles-ci
sont transmises (par radio ou de façon filaire) à un boîtier qui va les transmettre à son tour au serveur web. Le logiciel
« Simply Energy » va alors regrouper, présenter en temps réel par site, par client, par énergie et par compteurles
données de consommation et envoyer les alarmes à l’utilisateur qui analysera et pilotera ses différentes sources.
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LE LIVRE BLANC DES SYSTEMES EMBARQUES
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LE LIVRE BLANC DES SYSTEMES EMBARQUES
CONCLUSION
Ce parcours foisonnant parmi des applications très diversifiées des Systèmes Embarqués montre à l’évidence le
potentiel que représente ce secteur pour y développer des parcours professionnels riches et variés.
Une étude récente sur les filières de formation à l’embarqué réalisée à la demande du Comité Embarqué de Syntec
informatique montre d’ailleurs qu’un nombre croissant d’étudiants choisit une spécialisation dans ce domaine, que
ce soit par des filières universitaires ou des écoles d’ingénieurs qui mettent en place des modules dédiés à cette
spécialité.
Un des enjeux principaux de notre profession consistera donc à mobiliser l’ensemble des acteurs du système
actuel de formation à l’embarqué (environ 2500 diplômés de l’enseignement supérieur par an) pour répondre à la
croissance des systèmes embarqués dans l’économie.
Le fort potentiel d’innovation du secteur rend également très attractif la mise en place de formations par la recherche,
en utilisant des vecteurs tels que les pôles de compétitivité et les programmes européens.
Enfin, le travail en commun réalisé par les équipes de professionnels du Comité Embarqué et du Club des Grandes
Entreprises de l’Embarqué, dont est issu ce Livre Blanc, est appelé à s’amplifier notamment en direction des PME
et des décideurs économiques et politiques.
N’hésitez donc pas à rejoindre nos groupes de travail : formation/éducation, recherche, standardisation, communi-
cation… de nombreux défis à relever pour notre jeune industrie !
les rédacteurs DU LIVRE BLANC
Rédaction et rewriting par Philippe Grange (Faits et Chiffres)
Ont également contribué à la rédaction du Livre Blanc :
Eric Bantegnie Président Directeur Général – Esterel Technologies
Christian Balle Adjoint au Directeur, Direction de l’Electronique Avancée
Renault E. Gaignet – RDTL
Eliane Fourgeau Vice President Sales and Marketing – Geensys
Philippe Orvain Président – Nomadic Solutions
Thierry Chevalier President –Technosens
Gilles Lebiez Directeur Commercial – ANSYS France
Eric Mittelette Responsable Groupe Développeurs, Division plate-forme d’entreprise
Microsoft
Isabelle Bounoure Chef de projets – Syntec informatique
Remerciements
Nous tenons à remercier le Comité Embarqué et le Comité Mobilité Data et tout particulièrement :
Eric Mittelette Microsoft
Pierre Cauchois Microsoft
Eric Bantegnie Esterel Technologies
Dominique Potier System@tic
Eliane Fourgeau Geensys
Annabelle Ducellier Sogeti
Philippe Orvain Nomadic Solutions
Claude Le Pape Schneider Electric
Christian Labezin Xipp
Christian Balle Renault
Alexandra Dubray Renault
Joseph Sifakis CNRS
Fabien Bousquet Carmat Sas
Thierry Chevalier Technosens
Gilles Lebiez ANSYS France
Philippe Grange Faits et Chiffres
Isabelle Bounoure Syntec informatique
Publication : Syntec informatique, juin 2009
15. SYNTEC INFORMATIQUE
3, rue Léon Bonnat - 75016 Paris
Tel : 01 44 30 49 70 - Fax : 01 42 88 26 84
www.syntec-informatique.fr
