Jak samochody będą ze sobą rozmawiać

Samochód samobieżny stał się gorącym tematem w ciągu ostatnich kilku lat. Wiele firm, w tym Google, uważa, że ​​ta technologia może zdziałać cuda w transporcie światowym.

Samochody samojezdne nie będą tylko wygodne; będą także tańsze, bardziej wydajne pod względem zużycia paliwa i bezpieczniejsze. Mogą nawet zamienić długie, nudne dojazdy do pracy w okazję do relaksu, poczytania książki lub zaproszenia na spotkanie.

Ale jutrzejszy transport to nie tylko samochód samojezdny. Przyszłość zobaczy sieci samochodów współpracujących w celu zapewnienia bezpieczeństwa pasażerom i skutecznego dostarczenia ich do miejsc docelowych.

Aby tak się jednak stało, samochody potrzebują sposobu na rozmowę.

Gotowy do rozmowy?

Bezprzewodowa komunikacja między autonomicznymi pojazdami zawsze była przedmiotem zainteresowania badaczy opracowujących samochód przyszłości. Demonstracje, takie jak samobieżny samochód Google Szokujące skutki samochodu bez kierowcy Google [INFOGRAPHIC] Szokujące skutki samochodu bez kierowcy Google [INFOGRAPHIC] Przyszłość jest bliższa niż myślisz. Dzięki ściśle tajnemu działowi badań Google, Google X, samochody bez kierowców są teraz rzeczywistością i mogą trafić do głównego nurtu w niezbyt odległej przyszłości…, która nie obejmuje nawet kierownicy, robi wrażenie - ale są też samotne projekty zbudowane na ograniczoną skalę.

Problem, przed którym stoją naukowcy, nie polega już na tym budować pojazd autonomiczny, jak już zostało to osiągnięte. Problem polega na tym, jak stworzyć autonomiczny pojazd bezpieczny i niezawodny na dzisiejszych drogach. Samojezdne samochody działające samodzielnie mogą zapewnić swoim właścicielom wygodę, ale nie w pełni zdadzą sobie sprawy z wydajności, bezpieczeństwa i kosztów, jakie może zapewnić pojazd autonomiczny.

Ulepszenia te można odblokować tylko poprzez autonomiczną sieć samochodową. Nie zbudowano żadnej takiej sieci, więc opinie na temat tego, jak mogłoby to wyglądać, są różne, ale naukowcy pracują nad tym, aby rozwinąć ten pomysł.

Na przykład Mobility Transformation Center w MIT dąży do uczynienia Ann Arbor (rodzinnego miasta szkoły) liderem w dziedzinie zautomatyzowanej motoryzacji. Larry Burns, profesor inżynierii w szkole, zwrócił się do królestwa zwierząt o inspirację, wskazując, że:

“Pszczoły roją się. Stado gęsi I nie wpadają na siebie.”

Rój błędów może wydawać się dziwnym porównaniem do samochodów zautomatyzowanych, ale wskazuje na wąskie tolerancje, jakie może umożliwić sieć samochodów autonomicznych. Typowy ludzki kierowca, jeśli nie jest rozproszony, potrzebuje 215 milisekund na reakcję. Oznacza to, że samochód poruszający się z prędkością 100 kilometrów na godzinę pokona około sześciu metrów (prawie dwadzieścia stóp), zanim kierowca będzie w stanie zareagować. Ze względu na to opóźnienie bezpieczni kierowcy często zostawiają kilka samochodów między nimi a pojazdem przed nimi.

Fale radiowe są jednak niemal natychmiastowe Najczęstsze wyjaśnione standardy i typy Wi-Fi Najczęstsze wyjaśnione standardy i typy Wi-Fi Mylić różne stosowane standardy Wi-Fi? Oto, co musisz wiedzieć o IEEE 802.11ac i jego poprzednikach. (na odległości działają samochody zautomatyzowane), co oznacza, że ​​samochody zautomatyzowane mogą teoretycznie działać bezpiecznie, mając tylko kilka stóp między nimi. Nagle obraz roju staje się bardziej sensowny; sieć autonomicznych samochodów nie wyglądałaby jak dzisiejszy ruch, ale zamiast tego ciągły przepływ pojazdów poruszających się organicznie, pozostawiając odstępy jednego metra (a czasem znacznie mniej) między każdym samochodem. Na pierwszy rzut oka ruch może wydawać się losowy, ale w rzeczywistości byłby wysoce skoordynowany; zobaczysz kanał samochodów poruszających się w lewo, łączących się w szczeliny o kilka centymetrów większe niż same samochody, jeśli jest jakieś wyjście pół mili dalej drogą.

Ale zwykłe stwierdzenie, że będzie to możliwe dzięki falom radiowym, przypomina stwierdzenie “czarodziej to zrobił!” Istnieje wiele różnych koncepcji dotyczących działania sieci automatycznych samochodów i ogólnie działają one w dwóch głównych kategoriach.

Komunikacja między pojazdami

Najbardziej oczywisty sposób na włączenie sieci zautomatyzowanych pojazdów Oto, jak dostaniemy się do świata wypełnionego samochodami bez kierowcy Oto, jak dostaniemy się do świata wypełnionego samochodami bez kierowcy Prowadzenie pojazdu jest żmudnym, niebezpiecznym i wymagającym zadaniem. Czy pewnego dnia może to zostać zautomatyzowane dzięki samochodowej technologii Google? polega na tym, aby rozmawiały ze sobą bezpośrednio. Z technicznego punktu widzenia jest to stosunkowo proste i faktycznie przeskakuje z obecnych technologii unikania kolizji. Wiele luksusowych samochodów obejmuje teraz zautomatyzowany tempomat i systemy automatycznego hamowania o niskiej prędkości, które działają przy użyciu różnych czujników. Dodaj radio i standard, dzięki któremu pojazdy mogą udostępniać dane drogą radiową i presto! Masz podstawową sieć bezprzewodową.

Jest to atrakcyjne, ponieważ jest natychmiast użyteczne i może działać z pojazdami, które nie są zautomatyzowane. National Highway Traffic and Safety Administration, najwyższy organ nadzorczy nadzorujący drogi w Ameryce, już zalecił wdrożenie komunikacji między pojazdami (V2V) w celu zapobiegania kolizjom. Raport napisany przez czterech badaczy NTSB stwierdził, że:

“… Z wyłączeniem kierowców upośledzonych przez alkohol lub senność, systemy te [V2V] zajmują się 81 procentami wypadków z udziałem wszystkich pojazdów z udziałem kierowców bez uszkodzeń.”

Oznacza to, że systemy V2V mogłyby zapobiec większości kolizji samochodowych, gdyby wszystkie pojazdy je zaimplementowały.

Popularną teoretyczną implementacją V2V jest “pluton żołnierzy” system. Pomysł ten istnieje od co najmniej 1993 roku i obejmuje grupy zautomatyzowanych pojazdów, które łączą się, tworząc długą, ciasno rozmieszczoną linię. Dzięki temu zautomatyzowane samochody są oddalone od tych, które nie są zautomatyzowane, i zapewnia korzyści aerodynamiczne, które zmniejszają zużycie paliwa (z wyjątkiem samochodu wiodącego).

W tym systemie mógłby działać praktycznie każdy rodzaj komunikacji bezprzewodowej, ponieważ każdy pojazd w plutonie musiałby komunikować się tylko z pojazdem przed nim. Dowolna liczba nowoczesnych technologii bezprzewodowych (Volvo zademonstrowało pluton wykorzystujący Wi-Fi 802.11p) może działać niezawodnie, ponieważ krótki zasięg komunikacji ogranicza problemy z zakłóceniami i odbiorem. Nawet chwilowe przerwy w komunikacji nie byłyby katastrofalne, ponieważ każdy zautomatyzowany samochód potrzebuje tylko takiej samej prędkości jak poprzedni. Erik Coelingh, inżynier z Volvo, powiedział Phys.org, że, “My [Volvo] wierzymy, że pluton może być dziś bezpieczniejszy niż normalna jazda,” i opracował, że producent motoryzacyjny dokładnie bada najbardziej wydajny - i najbezpieczniejszy - sposób realizacji tego pomysłu.

Systemy V2V, takie jak pluton, są stosunkowo prostym sposobem na wdrożenie pojazdów autonomicznych, ale pomysł nie jest doskonały. Wszystkie systemy V2V nie posiadają scentralizowanego sprzętu odpowiedzialnego za ogólny transport. Na przykład plutony są wydajne dla zaangażowanych samochodów, ale nie reagują dynamicznie na ruch drogowy i nie mogą komunikować się z infrastrukturą jezdni. Jeśli pluton napotka duży ruch, po prostu zwolni i podąży trasą wyznaczoną przez wiodący samochód. Sieci V2V nie mają możliwości “widzieć” korku i obliczyć alternatywną trasę lub przewidzieć czas kolejnych trzech świateł stopu i odpowiednio dostosować prędkość. Pełna potencjalna efektywność zautomatyzowanego pojazdu nie może zostać osiągnięta dzięki większemu i bardziej złożonemu systemowi.

Pojazd do infrastruktury

Tę efektywność można włączyć tylko wtedy, gdy istnieje sposób na umożliwienie autonomicznym samochodom interakcji nie tylko ze sobą, ale także z otoczeniem, umożliwiając “Rój pszczół” wspomniano wcześniej. Aby to zrobić, każdy samochód musi być w stanie podłączyć się do sieci obejmującej nie tylko jego bezpośrednie sąsiedztwo, ale także znacznie szerszy obszar, być może tak duży, jak całe miasto, w którym działa pojazd. Ten rodzaj sieci nazywa się pojazdami - infrastruktura i jest o wiele bardziej złożona.

Niemiecka firma prowadzi obecnie trzymiesięczną próbę systemu V2I o nazwie simTD, który umożliwia podłączonym samochodom komunikację z elementami infrastruktury. Na przykład samochód z tym systemem może komunikować się z nadchodzącym sygnalizatorem świetlnym Programowanie Arduino dla początkujących: samouczek Projekt kontrolera sygnalizacji świetlnej Programowanie Arduino dla początkujących: Samouczek projektowy kontrolera sygnalizacji świetlnej Zbudowanie kontrolera sygnalizacji świetlnej Arduino pomaga rozwinąć podstawowe umiejętności kodowania! Zaczynamy. i dostosuj prędkość do czasu jej przybycia wraz ze zmianą światła. Zmniejsza to czas bezczynności, co poprawia zużycie paliwa. System może również ostrzegać samochód i pasażerów przed zbliżającymi się zagrożeniami na drodze, odbierając dane, gdy inny samochód wpadnie w poślizg lub utraci przyczepność.

Nawet ta podstawowa implementacja V2I zapewnia korzyści w zakresie bezpieczeństwa i wydajności, ale wadą jest złożoność. Połączenie WiFi, UMTS i GRPS (dwa ostatnie to standardy danych komórkowych GSM vs. CDMA: Jaka jest różnica i co jest lepsze? GSM vs. CDMA: Jaka jest różnica i który jest lepszy? GSM i CDMA rzucane wcześniej w rozmowie na temat telefonów komórkowych, ale co tak naprawdę oznaczają?) Są wykorzystywane do zapewnienia stałej komunikacji zarówno z infrastrukturą, jak i innymi pojazdami.

SimTD wykorzystuje również transmisje między pojazdami jako łańcuch połączony, aby umożliwić komunikację infrastruktury, jeśli żaden z radiotelefonów pojazdu nie może odebrać sygnału. To świetny pomysł, ale oznacza to, że każdy samochód w łańcuchu musi używać zgodnego standardu, a także pytanie, w jaki sposób usługi telefonii komórkowej będą obsługiwane przez dostawców tej usługi.

A potem jest infrastruktura. SimTD współpracował z producentami pojazdów i miastem Frankfurt nad przeprowadzeniem próby terenowej, ale ograniczono się do zaledwie dwudziestu świateł drogowych. Wdrożenie infrastruktury wymaganej przez komunikację V2I będzie kosztownym przedsięwzięciem, a szczególnie trudne (jeśli nie niemożliwe) będzie wdrożenie na obszarach wiejskich, gdzie jest dużo dróg i mało pieniędzy na budowę potrzebnej infrastruktury.

Połączone rozwiązanie

Wszystko to sprawia, że ​​V2I wydaje się trudny do wdrożenia, ale dobra wiadomość jest taka, że ​​jest on w pełni kompatybilny z V2V i faktycznie można go włączyć do dowolnego systemu w świecie rzeczywistym. Oznacza to, że samochody, które nie mają możliwości komunikowania się z infrastrukturą, mogą nadal działać w sieci w ograniczonym sensie, a wszystkie samochody mogą w razie potrzeby korzystać z komunikacji V2V.

Rzeczywiście, jest mało prawdopodobne, że zobaczymy rozwiązanie infrastrukturalne samodzielnie w dowolnym miejscu na świecie. Budowa takiej sieci jest zarówno kosztowna, jak i czasochłonna. Wymaga to także dojrzałej technologii, ponieważ zmiana standardu komunikacji w połowie budowy infrastruktury może zrujnować cały projekt.

Natomiast platformy V2V są już wdrażane w ograniczonej liczbie. W przeciwieństwie do tego, co mogłeś usłyszeć, przed nimi będzie jeszcze długa droga, zanim będą w dużych ilościach podróżować po autostradach, ale istnieją i mogą zostać szybko opracowane przez niezależne zespoły.

Te dwa podejścia do samochodów autonomicznych są kompatybilne, ponieważ opierają się na tych samych technologiach komunikacyjnych. W rzeczywistości komunikacja nie jest najpilniejszą kwestią, przed którą stoją pojazdy autonomiczne; simTD już wykazał, że istniejące WiFi i komórkowe mogą działać dobrze. Problem, przed którym stoją naukowcy, nie polega na tym, jak się komunikują, ale decyduje, jak powinni się zachować, kiedy to zrobią.

Źródło zdjęcia: Wikimedia / SreeBot