Jak samochody pewnego dnia będą ze sobą rozmawiać

Reklama

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 po prostu 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 jak Autonomiczny samochód Google Szokujące skutki samochodu bez kierowcy Google [INFOGRAPHIC]Przyszłość jest bliżej niż myślisz. Dzięki ściśle tajnemu działowi badawczemu Google, Google X, samochody bez kierowców są teraz rzeczywistością i mogą trafić do głównego nurtu w niezbyt odległej przyszłości ...

Czytaj więcej , która nie obejmuje nawet kierownicy, robi wrażenie - ale są to także samotne projekty zbudowane na ograniczoną skalę.

Problem, przed którym stoją naukowcy, nie polega już na tym budować pojazd autonomiczny, ponieważ zostało to już osiągnięte. Problemem jest natomiast zbudowanie autonomicznego pojazdu bezpieczny i niezawodny na dzisiejszych drogach. Samojezdne samochody działające samodzielnie mogą zapewnić swoim właścicielom wygodę, ale nie będą w pełni zdawać sobie sprawy z korzyści w zakresie 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:

„Rój pszczół. Stado gęsi I nie wpadają na siebie ”.

Rój błędów może wydawać się dziwnym porównaniu do samochodów zautomatyzowanych, ale wskazuje to 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-FiZdezorientowany różnymi używanymi standardami Wi-Fi? Oto, co musisz wiedzieć o IEEE 802.11ac i starszych standardach bezprzewodowych. Czytaj więcej (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 w górę drogi.

Ale zwykłe stwierdzenie, że stanie się to możliwe dzięki falom radiowym, przypomina stwierdzenie „czarodziej to zrobił!” Jest wiele różne koncepcje działania sieci automatycznych samochodów i ogólnie działają one w dwóch głównych kategoriach.

Komunikacja między pojazdami

Najbardziej oczywisty sposób włączyć sieci pojazdów automatycznych Oto jak dostaniemy się do świata pełnego samochodów bez kierowcówProwadzenie pojazdu jest żmudnym, niebezpiecznym i wymagającym zadaniem. Czy pewnego dnia może to zostać zautomatyzowane dzięki samochodowej technologii Google? Czytaj więcej 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 przez radio, i presto! Masz podstawową sieć bezprzewodową.

Ma to apel, ponieważ jest natychmiast użyteczny 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) aby uniknąć kolizji. Raport napisany przez czterech badaczy z NTSB znalazłem to:

„… Z wyłączeniem kierowców upośledzonych przez alkohol lub senność, systemy te [V2V] radzą sobie z 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.

Popularna teoretyczna implementacja V2V to system „plutonu”. 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 za pomocą WiFi 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 musi mieć tylko taką samą prędkość jak poprzedni. Erik Coelingh, inżynier z Volvo, powiedział Phys.org że „Wierzymy [Volvo], że pluton może być dziś bezpieczniejszy niż normalna jazda” i opracowaliśmy, że producent motoryzacyjny dokładnie bada najbardziej wydajny - i najbezpieczniejszy - sposób wdrożenia pomysł.

Systemy V2V, takie jak pluton, są stosunkowo prostym sposobem na wdrożenie pojazdów autonomicznych, ale pomysł nie jest idealny. 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 drogową. Jeśli pluton napotka duży ruch, po prostu zwolni i podąży trasą wyznaczoną przez prowadzący samochód. Sieci V2V nie mają możliwości „zobaczenia” korka i obliczenia alternatywnej trasy, ani przewidzenia czasu kolejnych trzech świateł stopu i odpowiedniego dostosowania prędkości. Pełnej potencjalnej wydajności zautomatyzowanego pojazdu nie można zrealizować za pomocą większego i bardziej złożonego systemu.

Pojazd do infrastruktury

Wydajność tę można włączyć tylko wtedy, gdy istnieje sposób na umożliwienie autonomicznym samochodom interakcji nie tylko ze sobą, ale także ze środowiskiem, umożliwiając wspomniany wcześniej „rój pszczół”. Aby to zrobić, każdy samochód musi być w stanie podłączyć się do sieci, która obejmuje 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 pojazdem do infrastruktury i jest znacznie bardziej złożony.

Obecnie prowadzona jest niemiecka firma trzymiesięczna próba systemu V2I o nazwie simTD co pozwala połączonym samochodom komunikować się z elementami infrastruktury. Na przykład samochód z tym systemem może rozmawiać z nadchodzącym sygnalizacja świetlna Programowanie Arduino dla początkujących: samouczek dotyczący projektu kontrolera sygnalizacji świetlnejZbudowanie kontrolera sygnalizacji świetlnej Arduino pomaga rozwinąć podstawowe umiejętności kodowania! Zaczynamy. Czytaj więcej i dostosuj prędkość do czasu jej przybycia wraz ze zmianą światła. W ten sposób skraca 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 Minusem jest złożoność. Połączenie WiFi, UMTS i GRPS (dwa ostatnie są standardami danych komórkowych GSM vs. CDMA: Jaka jest różnica i która jest lepsza?Być może słyszałeś już terminy GSM i CDMA rzucane w rozmowie na temat telefonów komórkowych, ale co one tak naprawdę oznaczają? Czytaj więcej ) służą 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, że ​​każdy samochód w łańcuchu musi korzystać ze zgodnego standardu, a także pojawia się pytanie, w jaki sposób komunikacja komórkowa będzie obsługiwana przez dostawców tej usługi.

A potem jest infrastruktura. SimTD współpracował z producentami pojazdów i miastem Frankfurt nad przeprowadzeniem testów terenowychl, ale było ograniczone tylko do dwudziestu świateł drogowych. Wdrożenie infrastruktury wymaganej przez komunikację V2I będzie kosztownym przedsięwzięciem i będzie szczególnie trudne (jeśli nie niemożliwe) do wdrożenia na obszarach wiejskich, gdzie jest dużo dróg i mało pieniędzy na budowę infrastruktury potrzebne.

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 zdolności komunikowania się z infrastrukturą, mogą nadal działać w sieci w ograniczonym sensie, a wszystkie samochody mogą w razie potrzeby domyślnie 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 słyszałeś, mają jeszcze długą drogę do przebycia, zanim będą licznie podróżować po autostradach, ale istnieją i mogą być szybko rozwijane 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