Πώς τα αυτοκίνητα θα μιλάνε ο ένας τον άλλον μια μέρα

Διαφήμιση

Το αυτοκαταστροφικό αυτοκίνητο έχει γίνει ένα καυτό θέμα τα τελευταία χρόνια. Πολλές εταιρείες, συμπεριλαμβανομένης της Google, πιστεύουν ότι αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να κάνει θαύματα για τις παγκόσμιες μεταφορές.

Αυτο-οδήγηση αυτοκίνητα δεν θα είναι απλώς βολικό? θα είναι επίσης λιγότερο δαπανηρή, πιο αποδοτική από πλευράς καυσίμων και ασφαλέστερη. Θα μπορούσαν ακόμη και να γυρίσουν μακρά, βαρετή μετανάστευση σε μια ευκαιρία να χαλαρώσουν, να διαβάσουν ένα βιβλίο ή να καλέσουν σε μια συνάντηση.

Αλλά η μεταφορά του αύριο δεν αφορά μόνο το αυτοκίνητο με αυτοκατοχή. Το μέλλον θα δούμε δίκτυα των αυτοκινήτων που συνεργάζονται για να διατηρούν τους επιβάτες ασφαλείς και να τους παραδίδουν αποτελεσματικά στους προορισμούς τους.

Για να συμβεί αυτό, όμως, τα αυτοκίνητα χρειάζονται έναν τρόπο να μιλάνε ο ένας στον άλλο.

Έτοιμοι να μιλήσουν;

Η ασύρματη επικοινωνία μεταξύ αυτόνομων οχημάτων ήταν πάντα ένα θέμα ενδιαφέροντος για τους ερευνητές που αναπτύσσουν το αύριο του αυτοκινήτου. Διαδηλώσεις όπως

Αυτοκίνητο της Google Οι συγκλονιστικές επιπτώσεις του αυτοκινήτου Google χωρίς οδηγό [INFOGRAPHIC]Το μέλλον είναι πιο κοντά από ό, τι νομίζετε. Χάρη στο εξαιρετικά μυστικό ερευνητικό τμήμα της Google, το Google X, τα αυτοκίνητα χωρίς οδηγό είναι πλέον πραγματικότητα και θα μπορούσαν να χτυπήσουν το κύριο ρεύμα στο μη απομακρυσμένο μέλλον ... Διαβάστε περισσότερα , που δεν περιλαμβάνει ούτε τιμόνι, είναι εντυπωσιακά - αλλά είναι και αυτά μοναδικά έργα που έχουν κατασκευαστεί σε περιορισμένη κλίμακα.

Το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι ερευνητές δεν είναι πλέον πώς χτίζω ένα αυτόνομο όχημα, όπως έχει ήδη επιτευχθεί. Αντ 'αυτού, το πρόβλημα είναι πώς να φτιάξετε ένα αυτόνομο όχημα ασφαλή και αξιόπιστη στους σημερινούς δρόμους. Αυτο-οδήγηση αυτοκίνητα που λειτουργούν μόνο θα μπορούσε να παρέχει στους ιδιοκτήτες τους με ευκολία, αλλά δεν θα συνειδητοποιήσουν πλήρως την αποτελεσματικότητα, την ασφάλεια και το κόστος οφέλη αυτόνομο όχημα μπορεί να προσφέρει.

Αυτές οι βελτιώσεις μπορούν να ξεκλειδωθούν μόνο μέσω ενός αυτόνομου δικτύου αυτοκινήτων. Δεν έχει δημιουργηθεί κανένα τέτοιο δίκτυο, έτσι οι απόψεις του τι μπορεί να μοιάζουν ποικίλλουν, αλλά οι ερευνητές εργάζονται για να σαρώνουν την ιδέα.

Το Κέντρο μετασχηματισμού κινητικότητας στο MIT, για παράδειγμα, ωθεί να καταστήσει την Ann Arbor (η πατρίδα του σχολείου) ηγέτη στην αυτοματοποιημένη αυτοκίνηση. Ο Λάρι Μπερνς, καθηγητής μηχανικής στο σχολείο, γύρισε προς το ζωικό βασίλειο για έμπνευση, επισημαίνοντας ότι:

"Μέλισσα σμήνος. Χήνες κοπάδι. Και δεν τρέχουν μεταξύ τους. "

Ένα σμήνος από σφάλματα μπορεί να φαίνεται περίεργη σύγκριση με αυτοματοποιημένα αυτοκίνητα, αλλά είναι ενδεικτικό των αυστηρών ανοχών που θα μπορούσε να επιτρέψει ένα δίκτυο αυτόνομων αυτοκινήτων. Ένας τυπικός οδηγός για τον άνθρωπο, αν δεν αποσπάται από την προσοχή του, απαιτεί 215 χιλιοστά του δευτερολέπτου για να αντιδράσει. Αυτό σημαίνει ότι ένα αυτοκίνητο που κινείται στα 100 χιλιόμετρα την ώρα θα ταξιδέψει περίπου έξι μέτρα (σχεδόν είκοσι πόδια) πριν ο οδηγός μπορεί ακόμη και να ανταποκριθεί. Οι ασφαλείς οδηγοί συχνά αφήνουν πολλά μήκη αυτοκινήτων μεταξύ τους και το όχημα μπροστά τους εξαιτίας αυτής της καθυστέρησης.

Τα ραδιοκύματα, ωστόσο, είναι σχεδόν στιγμιαία Τα πιο κοινά πρότυπα και τύποι Wi-Fi εξηγούνταιΜπερδεμένη από τα διάφορα πρότυπα Wi-Fi που χρησιμοποιούνται; Εδώ είναι τι πρέπει να ξέρετε για τα πρότυπα IEEE 802.11ac και τα παλαιότερα ασύρματα πρότυπα. Διαβάστε περισσότερα (στις αποστάσεις αυτοματοποιημένα αυτοκίνητα λειτουργούν), το οποίο σημαίνει ότι αυτοματοποιημένα αυτοκίνητα μπορούν θεωρητικά να λειτουργούν με ασφάλεια με μόνο λίγα πόδια μεταξύ τους. Ξαφνικά η εικόνα ενός σμήνους κάνει πιο νόημα. ένα δίκτυο αυτόνομων αυτοκινήτων δεν θα έμοιαζε με τη σημερινή κυκλοφορία, αλλά μάλλον σαν μια σταθερή ροή οχημάτων που κινούνται οργανικά, αφήνοντας διαστήματα ενός μέτρου (και μερικές φορές πολύ λιγότερο) μεταξύ κάθε αυτοκινήτου. Με μια ματιά, το κίνημα μπορεί να φαίνεται τυχαίο, αλλά θα ήταν πραγματικά πολύ συντονισμένο. θα δείτε μάρτυρες ενός καναλιού από αυτοκίνητα που κινούνται προς τα αριστερά, που θα συνέλθουν σε κενά μόλις εκατοστά μεγαλύτερα από τα ίδια τα αυτοκίνητα, αν υπάρχει έξοδος μισού μιλίου πάνω στο δρόμο.

Αλλά για να πούμε απλά ότι αυτό θα γίνει εφικτό από τα ραδιοκύματα είναι παρόμοια με το να δηλώνει "ένας μάγος το έκανε!" Υπάρχουν πολλά διαφορετικές έννοιες για το πώς ένα δίκτυο αυτοματοποιημένων αυτοκινήτων μπορεί να λειτουργήσει και γενικά λειτουργούν σε δύο κύριες κατηγορίες.

Επικοινωνίες οχήματος προς οχήματος

Ο πιο προφανής τρόπος επιτρέπει δίκτυα αυτοματοποιημένων οχημάτων Εδώ είναι πώς θα φτάσουμε σε έναν κόσμο γεμάτο με αυτοκίνητα χωρίς οδηγόΗ οδήγηση είναι μια κουραστική, επικίνδυνη και απαιτητική εργασία. Μπορεί μια μέρα να αυτοματοποιηθεί από την τεχνολογία αυτοκινήτου της Google για οδηγούς; Διαβάστε περισσότερα είναι να τους μιλήσουν άμεσα. Από τεχνική άποψη, αυτό είναι σχετικά απλό, και στην πραγματικότητα τα πράγματα από τις τρέχουσες τεχνολογίες αποφυγής συγκρούσεων. Πολλά αυτοκίνητα πολυτελείας περιλαμβάνουν πλέον αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου ταχύτητας ταξιδιού και αυτοματοποιημένα συστήματα θραύσης χαμηλής ταχύτητας που λειτουργούν με τη χρήση ποικίλων αισθητήρων. Προσθέστε σε ένα ραδιόφωνο και ένα πρότυπο μέσω του οποίου τα οχήματα μπορούν να μοιράζονται δεδομένα μέσω ραδιοφώνου, και presto! Έχετε ένα βασικό ασύρματο δίκτυο.

Αυτό έχει έφεση επειδή είναι άμεσα χρησιμοποιήσιμο και μπορεί να λειτουργήσει με οχήματα που δεν είναι αυτοματοποιημένα. Η Εθνική Υπηρεσία Κυκλοφορίας και Ασφάλειας των Οδών, ο ανώτατος ρυθμιστικός φορέας που επιβλέπει τους δρόμους στην Αμερική, έχει ήδη συστήσει την εφαρμογή της επικοινωνίας οχήματος προς όχημα (V2V) για την πρόληψη συγκρούσεων. Μια έκθεση που γράφτηκε από τέσσερις ερευνητές της NTSB ανακάλυψα ότι:

"... εξαιρουμένων των οδηγών που έχουν εξασθενήσει από το αλκοόλ ή την υπνηλία, αυτά τα συστήματα [V2V] αντιμετωπίζουν το 81% των συντριβών όλων των οχημάτων που εμπλέκονται στους άψογους οδηγούς".

Αυτό σημαίνει ότι τα συστήματα V2V θα μπορούσαν να αποτρέψουν την πλειοψηφία των συγκρούσεων αυτοκινήτων εάν όλα τα οχήματα τους είχαν εφαρμόσει.

Μια δημοφιλής θεωρητική εφαρμογή του V2V είναι το σύστημα "διμοιρίας". Αυτή η ιδέα, η οποία ήταν γύρω από τουλάχιστον το 1993, περιλαμβάνει ομάδες αυτοματοποιημένων οχημάτων που συναντώνται για να σχηματίσουν μια μακρά, σφιχτά διαχωρισμένη γραμμή. Αυτό κρατά τα αυτοματοποιημένα αυτοκίνητα μακριά από αυτά που δεν είναι αυτοματοποιημένα και παρέχει αεροδυναμικά οφέλη που μειώνουν την κατανάλωση καυσίμου (με εξαίρεση το αυτοκίνητο μολύβδου).

Σε αυτό το σύστημα θα μπορούσε να λειτουργήσει σχεδόν οποιοσδήποτε τύπος ασύρματης επικοινωνίας, καθώς κάθε όχημα στη διμοιρία θα έπρεπε μόνο να επικοινωνεί με αυτό που βρίσκεται μπροστά του. Οποιοσδήποτε αριθμός σύγχρονων ασύρματων τεχνολογιών (Η Volvo παρουσίασε μια διμοιρία χρησιμοποιώντας το WiFi 802.11p) θα μπορούσε να λειτουργήσει αξιόπιστα, καθώς το μικρό εύρος επικοινωνίας περιορίζει τα προβλήματα παρεμβολής και λήψης. Ακόμη και μια στιγμιαία καθυστέρηση στην επικοινωνία δεν θα ήταν καταστροφική, καθώς κάθε αυτοματοποιημένο αυτοκίνητο πρέπει να ταιριάζει μόνο με την ταχύτητα με εκείνη που προηγείται. Ο Erik Coelingh, μηχανικός με τη Volvo, είπε στους Phys.org ότι "εμείς [η Volvo] πιστεύουμε ότι η πλάνη μπορεί να είναι ασφαλέστερη από την κανονική οδήγηση σήμερα", και εξέθεσε ότι η κατασκευαστής αυτοκινήτων εξετάζει προσεκτικά τον πιο αποτελεσματικό - και ασφαλέστερο - τρόπο για την εφαρμογή του ιδέα.

Τα συστήματα V2V, όπως το platooning, είναι ένας σχετικά απλός τρόπος για την εφαρμογή αυτόνομων οχημάτων, αλλά η ιδέα δεν είναι τέλεια. Όλα τα συστήματα V2V δεν διαθέτουν κεντρικό υλικό που να είναι υπεύθυνο για τη συνολική μεταφορά. Οι εξέδρες, για παράδειγμα, είναι αποδοτικές για τα εμπλεκόμενα αυτοκίνητα, αλλά δεν ανταποκρίνονται δυναμικά στην κυκλοφορία και δεν μπορούν να επικοινωνούν με την υποδομή του οδοστρώματος. Αν μια διμοιρία συναντήσει έντονη κίνηση, απλά θα επιβραδύνει και θα ακολουθήσει τη διαδρομή που καθορίζεται από το οδηγό αυτοκίνητο. Δεν υπάρχει τρόπος για δίκτυα V2V να "βλέπουν" μια κυκλοφοριακή συμφόρηση και να υπολογίζουν μια εναλλακτική διαδρομή ή να προβλέπουν το χρονισμό των επόμενων τριών φώτων και να προσαρμόζουν ανάλογα την ταχύτητα. Η πλήρης δυνητική απόδοση του αυτοματοποιημένου οχήματος δεν μπορεί να υλοποιηθεί με ένα μεγαλύτερο και πιο περίπλοκο σύστημα.

Οχήματος-προς-υποδομή

Αυτή η αποδοτικότητα μπορεί να ενεργοποιηθεί μόνο αν υπάρχει ένας τρόπος να αφήσουμε τα αυτόνομα αυτοκίνητα να αλληλεπιδρούν όχι μόνο μεταξύ τους αλλά και με το περιβάλλον, επιτρέποντας έτσι στο "σμήνος των μελισσών" που αναφέρθηκε προηγουμένως. Για να γίνει αυτό, κάθε αυτοκίνητο πρέπει να είναι σε θέση να συνδέεται σε ένα δίκτυο που καλύπτει όχι μόνο την άμεση γειτνίαση του αλλά μια πολύ ευρύτερη περιοχή, ίσως τόσο μεγάλη όσο ολόκληρη η πόλη στην οποία λειτουργεί το όχημα. Αυτό το είδος δικτύου ονομάζεται όχημα-υποδομή και είναι πολύ πιο περίπλοκο.

Μια γερμανική εταιρεία διεξάγει αυτή τη στιγμή μια τριμηνιαία δοκιμή ενός συστήματος V2I που ονομάζεται simTD η οποία επιτρέπει στα συνδεδεμένα αυτοκίνητα να επικοινωνούν με στοιχεία υποδομής. Για παράδειγμα, ένα αυτοκίνητο με αυτό το σύστημα μπορεί να μιλήσει με ένα επερχόμενο φανάρι Arduino Προγραμματισμός για αρχάριους: Εργαλείο Ελέγχου Εσωτερικού ΕλέγχουΗ οικοδόμηση ενός ελεγκτή φανών Arduino σας βοηθά να αναπτύξετε βασικές δεξιότητες κωδικοποίησης! Σας ξεκινήσαμε. Διαβάστε περισσότερα και ρυθμίστε την ταχύτητά του στο χρόνο της άφιξής του με την αλλαγή του φωτός. Με αυτόν τον τρόπο μειώνεται ο χρόνος αδράνειας, ο οποίος βελτιώνει την απόδοση καυσίμου. Το σύστημα μπορεί επίσης να προειδοποιεί ένα αυτοκίνητο και τους επιβάτες του σε επικείμενους οδικούς κινδύνους, λαμβάνοντας δεδομένα όταν ένα άλλο αυτοκίνητο ολισθαίνει ή βιώνει απώλεια έλξης.

Ακόμη και αυτή η στοιχειώδης εφαρμογή του V2I καθιστά δυνατή την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα, αλλά το μειονέκτημα είναι πολυπλοκότητα. Ένας συνδυασμός WiFi, UMTS και GRPS (οι τελευταίοι δύο είναι πρότυπα κυψελοειδών δεδομένων GSM Vs. CDMA: Ποια είναι η διαφορά και ποια είναι η καλύτερη;Μπορεί να έχετε ακούσει τους όρους GSM και CDMA που ρίχτηκαν πριν σε μια συζήτηση για τα κινητά τηλέφωνα, αλλά τι σημαίνουν πραγματικά; Διαβάστε περισσότερα ) χρησιμοποιούνται για να παρέχουν συνεχή επικοινωνία τόσο με την υποδομή όσο και με άλλα οχήματα.

Το SimTD χρησιμοποιεί επίσης κιβώτια οχήματος ως οχήματος ως αλυσίδα μαργαρίτας για να επιτρέψει την επικοινωνία υποδομής εάν κανένα από τα ραδιόφωνα ενός οχήματος δεν μπορεί να λάβει σήμα. Αυτή είναι μια εξαιρετική ιδέα, αλλά αυτό σημαίνει ότι κάθε αυτοκίνητο στην αλυσίδα πρέπει να χρησιμοποιεί ένα συμβατό πρότυπο και υπάρχει επίσης το ερώτημα πώς η κυτταρική επικοινωνία θα αντιμετωπιστεί από τους παρόχους αυτής της υπηρεσίας.

Και τότε υπάρχει η υποδομή. Η SimTD συνεργάστηκε με τους κατασκευαστές οχημάτων και την πόλη της Φρανκφούρτης για να πραγματοποιήσει μια τριάδα πεδίουμεγάλο, αλλά περιοριζόταν μόνο σε είκοσι φανάρια. Η υλοποίηση της υποδομής που απαιτείται από την επικοινωνία V2I θα είναι μια δαπανηρή επιχείρηση και θα είναι ιδιαίτερα δύσκολη (αν όχι αδύνατο) να υλοποιηθούν σε αγροτικές περιοχές όπου υπάρχει πολύ δρόμος και όχι πολλά χρήματα για την κατασκευή της υποδομής απαιτείται.

Η Συνδυασμένη Λύση

Όλα αυτά κάνουν το V2I ήχο δύσκολο να υλοποιηθεί, στην καλύτερη περίπτωση, αλλά τα καλά νέα είναι ότι είναι πλήρως συμβατό με το V2V και μάλιστα είναι πιθανό να το συμπεριλάβει σε οποιοδήποτε σύστημα πραγματικού κόσμου. Αυτό σημαίνει ότι τα αυτοκίνητα που δεν έχουν την ικανότητα να επικοινωνούν με την υποδομή θα μπορούσαν ακόμη να λειτουργούν στο δίκτυο σε περιορισμένη έννοια και όλα τα αυτοκίνητα θα μπορούσαν να χρεοκοπήσουν στις επικοινωνίες V2V εάν χρειαζόταν.

Πράγματι, είναι απίθανο να δούμε μια λύση υποδομής να φτάνει μόνη της οπουδήποτε στον κόσμο. Η οικοδόμηση ενός τέτοιου δικτύου είναι δαπανηρή και χρονοβόρα. Απαιτεί επίσης ώριμη τεχνολογία, καθώς η αλλαγή του προτύπου επικοινωνίας στα μέσα της υποδομής του κτιρίου μπορεί να καταστρέψει ολόκληρο το έργο.

Οι πλατφόρμες V2V, αντιθέτως, αναπτύσσονται ήδη σε περιορισμένους αριθμούς. Σε αντίθεση με όσα είχατε ακούσει, εξακολουθούν να έχουν πολύ δρόμο να προχωρήσουν προτού ταξιδέψουν σε μεγάλες αποστάσεις στις εθνικές οδούς, αλλά υπάρχουν και μπορούν να αναπτυχθούν γρήγορα από ανεξάρτητες ομάδες.

Αυτές οι δύο προσεγγίσεις στα αυτόνομα αυτοκίνητα είναι συμβατές επειδή βασίζονται στις ίδιες τεχνολογίες επικοινωνίας. Στην πραγματικότητα, οι επικοινωνίες δεν είναι το πιο πιεστικό πρόβλημα που αντιμετωπίζουν τα αυτόνομα οχήματα. Το simTD έχει ήδη επιδείξει υπάρχον WiFi και κυψελοειδές μπορεί να λειτουργήσει καλά. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι ερευνητές δεν είναι να λύσουν το πώς θα επικοινωνήσουν, αλλά να αποφασίσουν πώς θα έπρεπε να συμπεριφέρονται μόλις το κάνουν.

Image Credit: Wikimedia / SreeBot