Hvordan biler en dag skal snakke med hverandre

Annonse

Den selvkjørende bilen har blitt et hett tema de siste årene. Mange selskaper, inkludert Google, mener denne teknologien kan gjøre underverker for verdens transport.

Selvkjørende biler vil ikke bare være praktisk; de vil også være rimeligere, mer drivstoffeffektive og tryggere. De kan til og med gjøre lange, kjedelige pendler til en mulighet til å slappe av, lese en bok eller kalle inn til et møte.

Men morgendagens transport handler ikke bare om den selvkjørende bilen. Fremtiden vil se nettverk av biler som jobber sammen for å sikre passasjerer og levere dem til sine destinasjoner effektivt.

For at det skal skje, trenger biler imidlertid en måte å snakke med hverandre på.

Klar til å snakke?

Trådløs kommunikasjon mellom autonome kjøretøy har alltid vært et tema av interesse for forskere som utvikler morgendagens bil. Demonstrasjoner som Googles selvkjørende bil De sjokkerende effektene av Google Driverless Car [INFOGRAPHIC]Fremtiden er nærmere enn du kanskje tror. Takket være Googles topphemmelige forskningsavdeling, Google X, er sjåførløse biler nå en realitet og kan treffe mainstream i ikke så fjern fremtid ...

Les mer , som ikke engang inkluderer ratt, er imponerende - men de er også ensomme prosjekter bygget i begrenset skala.

Problemet som forskere står overfor er ikke lenger hvordan de skal bygge et autonomt kjøretøy, da det allerede er oppnådd. I stedet er problemet hvordan du lager et autonomt kjøretøy trygt og pålitelig på dagens veier. Selvkjørende biler som opererer alene kan gi eierne deres bekvemmelighet, men de vil ikke helt innse effektiviteten, sikkerheten og kostnadsfordelene det autonome kjøretøyet kan gi.

Disse forbedringene kan bare låses opp via et autonomt bilnett. Det er ikke bygget noe slikt nettverk, så meninger om hvordan det kan se ut varierer, men forskere jobber for å utarbeide ideen.

Mobility Transformation Center på MIT, for eksempel, presser på for å gjøre Ann Arbor (skolens hjemby) til en leder innen automatisert bilkjøring. Larry Burns, ingeniørprofessor ved skolen, har henvendt seg til dyreriket for inspirasjon, og påpekt at:

“Bier svermer. Gjessflokk. Og de løper ikke på hverandre. "

En sverm av feil kan virke en merkelig sammenligning med automatiserte biler, men det er en indikasjon på de stramme toleransene et nettverk av autonome biler kan muliggjøre. En typisk menneskelig sjåfør, hvis ikke distrahert, krever 215 millisekunder for å reagere. Det betyr at en bil som beveger seg med 100 kilometer i timen vil reise omtrent seks meter (før 20 meter) før sjåføren selv kan svare. Trygge sjåfører legger ofte flere billengder mellom seg og kjøretøyet foran seg på grunn av denne forsinkelsen.

Radiobølger er imidlertid nesten øyeblikkelig De vanligste Wi-Fi-standardene og -typene er forklartForvirret av de forskjellige Wi-Fi-standardene som er i bruk? Her er hva du trenger å vite om IEEE 802.11ac og eldre trådløse standarder. Les mer (på avstander som automatiserte biler opererer), noe som betyr at automatiserte biler teoretisk sett kan operere trygt med bare noen få meter mellom seg. Plutselig gir bildet av en sverm mer mening; et nettverk av autonome biler vil ikke se ut som dagens trafikk, men i stedet som en konstant strøm av kjøretøyer som beveger seg organisk og etterlater mellomrom på en meter (og noen ganger langt mindre) mellom hver bil. På et øyeblikk kan bevegelsen virke tilfeldig, men den vil faktisk være sterkt koordinert; vil du være vitne til en kanal av biler som beveger seg til venstre, og smelter sammen i hull bare centimeter større enn bilene selv, hvis det er en avkjørsel en halv kilometer oppover veien.

Men å bare si at dette vil bli gjort mulig av radiobølger, tilsvarer å si "en trollmann gjorde det!" Det er mange forskjellige konsepter for hvordan et nettverk av automatiserte biler kan fungere, og de fungerer generelt i to hovedkategorier.

Kjøretøy-til-kjøretøy kommunikasjon

Den mest åpenbare måten å aktiver nettverk av automatiserte kjøretøyer Slik kommer vi til en verden fylt med førerløse bilerÅ kjøre er en kjedelig, farlig og krevende oppgave. Kan det en dag bli automatisert av Googles førerløse bilteknologi? Les mer er å la dem snakke direkte til hverandre. Fra et teknisk perspektiv er dette relativt enkelt, og faktisk hopper fra dagens teknologier for unngåelse av kollisjon. Mange luksuriøse biler inkluderer nå automatisert cruisekontroll og automatiske bremsesystemer med lav hastighet som fungerer med en rekke sensorer. Legg til en radio, og en standard som kjøretøyer kan dele data via radio og presto! Du har et grunnleggende trådløst nettverk.

Dette har en appell fordi den er umiddelbart brukbar og kan operere med kjøretøy som ikke er automatisert. National Highway Traffic and Safety Administration, det øverste regulerende organet som fører tilsyn med veiene i Amerika, har allerede anbefalt implementering av kjøretøy-til-kjøretøy (V2V) -kommunikasjon for å forhindre kollisjoner. En rapport skrevet av fire NTSB-forskere fant det:

"... unntatt sjåfører som er nedsatt av alkohol eller døsighet, håndterer disse systemene [V2V] 81 prosent av krasjer på alle kjøretøyer som involverer upåvirkede bilister."

Dette betyr at V2V-systemer kan forhindre de fleste bilkollisjoner hvis alle kjøretøyer implementerte dem.

En populær teoretisk implementering av V2V er "peloton" -systemet. Denne ideen, som har eksistert siden minst 1993, involverer grupper av automatiserte kjøretøyer som kommer sammen for å danne en lang, tett avstand. Dette holder de automatiserte bilene borte fra de som ikke er automatiserte og gir aerodynamiske fordeler som reduserer drivstofforbruket (med unntak av blybilen).

I dette systemet kunne praktisk talt alle typer trådløs kommunikasjon fungere, ettersom hvert kjøretøy i brettet bare måtte kommunisere med den foran den. Et hvilket som helst antall moderne trådløse teknologier (Volvo demonstrerte en peloton ved bruk av 802.11p WiFi) kunne fungere pålitelig, ettersom det korte kommunikasjonsområdet begrenser interferens- og mottaksproblemer. Til og med et øyeblikks bortfall i kommunikasjonen ville ikke være katastrofalt, da hver automatiserte bil bare trenger å matche hastighet med den før den. Erik Coelingh, ingeniør med Volvo, fortalte Phys.org at, "Vi [Volvo] tror at platøying kan være tryggere enn vanlig kjøring i dag," og utdypet at bilprodusenten undersøker nøye den mest effektive og sikreste måten å implementere idé.

V2V-systemer som platøying er en relativt enkel måte å implementere autonome kjøretøyer på, men ideen er ikke perfekt. Alle V2V-systemer mangler sentralisert maskinvare som har ansvar for total transport. Platon, for eksempel, er effektive for de involverte bilene, men de reagerer ikke dynamisk på trafikk og kan ikke kommunisere med kjørebaneinfrastruktur. Hvis en platon møter stor trafikk, vil den bare bremse og følge ruten bestemt av blybilen. Det er ingen måte for V2V-nettverk å "se" et trafikkork og beregne en alternativ rute, eller forutsi tidspunktet for de neste tre stopplysene og justere hastigheten deretter. Det automatiske kjøretøyets fulle potensielle effektivitet kan ikke realiseres med et større og mer komplekst system.

Vehicle-To-infrastruktur

Effektiviteten kan bare aktiveres hvis det er en måte å la autonome biler samhandle ikke bare med hverandre, men også med miljøet, noe som muliggjør "svermen av bier" som er nevnt tidligere. For å gjøre dette, trenger hver bil å være i stand til å koble seg til et nettverk som ikke bare omgir dens umiddelbare nærhet, men et mye bredere område, kanskje like stort som hele byen bilen kjører i. Denne typen nettverk kalles kjøretøy til infrastruktur, og det er langt mer sammensatt.

Et tysk selskap leder for tiden en tre måneders prøveversjon av et V2I-system kalt simTD som lar tilkoblede biler kommunisere med infrastrukturelementer. For eksempel kan en bil med dette systemet snakke med en kommende trafikklys Arduino-programmering for nybegynnere: Traffic Light Controller Project TutorialÅ bygge en Arduino trafikklyskontroller hjelper deg med å utvikle grunnleggende kodingsevner! Vi setter i gang. Les mer og juster hastigheten til tidspunktet for ankomst med lysets forandring. Ved å gjøre det reduseres hviletiden, noe som forbedrer drivstoffeffektiviteten. Systemet kan også advare en bil og dens beboere mot kommende veifar ved å motta data når en annen bil glir eller opplever tap av trekkraft.

Selv denne rudimentære implementeringen av V2I muliggjør sikkerhets- og effektivitetsfordeler, men ulempen er kompleksitet. En kombinasjon av WiFi, UMTS og GRPS (de to sistnevnte er celledatastandarder GSM Vs. CDMA: Hva er forskjellen, og hvilken er bedre?Du har kanskje hørt begrepene GSM og CDMA før i en samtale om mobiltelefoner, men hva mener de egentlig? Les mer ) brukes til å gi konstant kommunikasjon med både infrastruktur og andre kjøretøy.

SimTD bruker også kjøretøy-til-kjøretøy-overføringer som en tusenfrydskjede for å aktivere infrastrukturkommunikasjon hvis ingen av kjøretøyets radioer kan motta et signal. Det er en god ide, men det betyr at hver bil i kjeden må bruke en kompatibel standard, og det er også spørsmålet om hvordan mobilkommunikasjon skal håndteres av leverandører av denne tjenesten.

Og så er det infrastrukturen. SimTD har samarbeidet med kjøretøyprodusenter og byen Frankfurt for å gjennomføre et felt trial, men det var begrenset til bare tjue trafikklys. Å implementere infrastrukturen som kreves av V2I-kommunikasjon vil være en kostbar satsning, og det vil være spesielt vanskelig (hvis ikke umulig) å implementere i landlige områder der det er mye vei og ikke mye penger til å bygge infrastrukturen behov for.

Den kombinerte løsningen

Alt dette gjør at V2I høres vanskelig ut i livet, i beste fall, men den gode nyheten er at den er helt kompatibel med V2V, og faktisk sannsynligvis vil inkludere den i et hvilket som helst virkelighetsnært system. Dette betyr at biler som mangler evne til å kommunisere med infrastruktur fremdeles kan operere i nettverket i en begrenset forstand, og alle biler kan misligholde V2V-kommunikasjon om nødvendig.

Det er faktisk usannsynlig at vi får se en infrastrukturløsning som dukker opp alene hvor som helst i verden. Å bygge et slikt nettverk er både kostbart og tidkrevende. Det krever også moden teknologi, siden endring av kommunikasjonsstandarden halvveis gjennom å bygge infrastruktur kan ødelegge hele prosjektet.

Derimot distribueres V2V-plattformer i begrenset antall. I motsetning til hva du kanskje har hørt, de har fortsatt en lang vei å gå før de skal krysse motorveiene i stort antall, men de eksisterer og kan utvikles raskt av uavhengige team.

Disse to tilnærmingene til autonome biler er kompatible fordi de er avhengige av de samme kommunikasjonsteknologiene. Kommunikasjon er faktisk ikke den mest presserende saken som autonome kjøretøyer står overfor; simTD har allerede demonstrert eksisterende WiFi og mobil kan fungere bra. Problemet som forskere står overfor er ikke å løse hvordan de skal kommunisere, men i stedet bestemme hvordan de skal oppføre seg når de gjør det.

Bildekreditt: Wikimedia / SreeBot