Hvordan biler vil en dag snakke med hverandre

Den selvkjørende bil har blitt et hett tema de siste årene. Mange selskaper, inkludert Google, tror at denne teknologien kan gjøre underverk for verdens transport.

Selvkjørende biler vil ikke bare være praktiske; de vil også være billigere, mer drivstoffeffektive og sikrere. De kan til og med vende seg lenge, kjedelig pendler til en mulighet til å slappe av, lese en bok eller ringe inn på et møte.

Men morgendagens transport handler ikke bare om selvkjørende bil. Fremtiden vil se nettverk av biler som jobber sammen for å holde passasjerene trygge og levere dem til bestemmelsene effektivt.

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

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-føreren Bilen [INFOGRAFISK] De sjokkerende effektene av Google-føreren Bilen [INFOGRAFISK] Fremtiden er nærmere enn du kanskje tror. Takket være Googles topphemmelige forskningsavdeling er Google X, driverløse biler nå en realitet og kan treffe det vanlige i den ikke for fjerne fremtiden ... Les mer, som ikke engang inkluderer et ratt, er imponerende - men de er Også ensomme prosjekter bygget på begrenset skala.

Problemet med forskere er ikke lenger hvordan bygge et autonomt kjøretøy, som det allerede er oppnådd. I stedet er problemet hvordan man lager et autonomt kjøretøy trygg og pålitelig på dagens veier. Selvkjørende biler som kjører alene, kan gi sine eiere lettvint, men de vil ikke fullt ut innse effektiviteten, sikkerheten og kostnadsfordelene det autonome kjøretøyet kan tilby.

Disse forbedringene kan bare låses opp via et autonomt bilnettverk. Det er ikke bygget noe slikt nettverk, så meninger om hvordan det kan se ut, varierer, men forskerne arbeider for å kutte ut ideen.

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

“Bees swarm. Gæs flok. Og de løper ikke inn i hverandre.”

En sværm av feil kan virke en merkelig sammenligning med automatiserte biler, men det er en indikasjon på de stramme toleransene som et nettverk av autonome biler kan muliggjøre. En typisk menneskelig sjåfør, hvis ikke distrahert, krever 215 millisekunder å reagere. Det betyr at en bil som beveger seg på 100 kilometer i timen, vil reise rundt seks meter (nesten tjue meter) før føreren selv kan svare. Sikre drivere forlater ofte flere billengder mellom dem og kjøretøyet foran dem på grunn av denne forsinkelsen.

Radiobølger er imidlertid nesten øyeblikkelige. Forstå de vanligste Wi-Fi-standardene. Forstå de vanligste Wi-Fi-standardene. Wi-Fi kan være litt forvirrende fordi det finnes en håndfull forskjellige standarder. Her er hva du trenger å vite. Les mer (på avstander som automatiserte biler opererer), som betyr at automatiserte biler kan teoretisk operere trygt med bare noen få meter mellom dem. Plutselig gir bildet av en sværm mer mening; Et nettverk av autonome biler ville ikke se ut som dagens trafikk, men i stedet for som en konstant strøm av kjøretøy som beveger seg organisk, slik at mellomrom på en meter (og noen ganger langt mindre) mellom hver bil. Med et blikk kan bevegelsen virke tilfeldig, men det ville faktisk være svært koordinert; du ville oppleve en kanal av biler som beveger seg til venstre, fusjonere til hull bare centimeter større enn bilene selv, hvis det er en exit en halv kilometer oppover veien.

Men for å si at dette vil bli gjort mulig ved radiobølger, er det likevel å si “en veiviser gjorde det!” Det er mange forskjellige begreper om hvordan et nettverk av automatiserte biler kan fungere, og de jobber vanligvis i to hovedkategorier.

Kjøretøy-til-kjøretøyskommunikasjon

Den mest åpenbare måten å aktivere nettverk med automatiserte biler Her er hvordan vi kommer til en verden fylt med førervarebiler Her er hvordan vi kommer til en verden fylt med førervarebiler Kjøring er en kjedelig, farlig og krevende oppgave. Kan det en dag bli automatisert av Googles billøse bilteknologi? Les mer er å få dem til å snakke med hverandre direkte. Fra et teknisk perspektiv er dette relativt enkelt, og faktisk hoppe fra dagens kollisjonstestingsteknologier. Mange luksusbiler inkluderer nå automatisert cruise control og lavhastighets automatiserte brytesystemer som opererer ved hjelp av en rekke sensorer. Legg til i en radio, og en standard der kjøretøy 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, den øverste kontrollorganet som overvåker veiene i Amerika, har allerede anbefalt implementeringen av kjøretøy-til-kjøretøy (V2V) -kommunikasjon for å hindre kollisjoner. En rapport skrevet av fire NTSB-forskere fant at:

“... utenom drivere svekket av alkohol eller døsighet, disse systemene [V2V] håndterer 81 prosent av alle kjøretøykrasjer som involverer ubehagelige drivere.”

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

En populær teoretisk implementering av V2V er “tropp” system. Denne ideen, som har eksistert siden minst 1993, involverer grupper av automatiserte biler som kommer sammen for å danne en lang, tett avstand. Dette holder de automatiserte bilene vekk fra de som ikke er automatiserte og gir aerodynamiske fordeler som reduserer drivstofforbruket (med unntak av blybilen).

I dette systemet kunne nesten hvilken som helst form for trådløs kommunikasjon fungere, da hvert kjøretøy i platon bare måtte kommunisere med den foran den. Ethvert antall moderne trådløse teknologier (Volvo demonstrerte en platon med 802.11p WiFi) kunne fungere pålitelig, da det korte intervallet for kommunikasjon begrenser interferens og mottaksproblemer. Selv en kort tid i kommunikasjon ville ikke være katastrofalt, da hver automatisert bil trenger bare samsvarshastighet med den før den. Erik Coelingh, ingeniør hos Volvo, fortalte Phys.org det, “Vi [Volvo] tror at platooning kan være tryggere enn vanlig kjøring i dag,” og utdypet at bilprodusenten nøye undersøker den mest effektive - og sikreste - måten å implementere ideen på.

V2V-systemer som platooning er en relativt enkel måte å implementere autonome kjøretøy på, men ideen er ikke perfekt. Alle V2V-systemer mangler sentralisert maskinvare med ansvar for total transport. Platonene er for eksempel effektive for de involverte bilene, men de reagerer ikke dynamisk på trafikken og kan ikke kommunisere med veibane infrastruktur. Hvis en platon møter tung trafikk, vil den ganske enkelt bremse og følge ruten bestemt av blybilen. Det er ingen måte for V2V-nettverk å “se” en trafikkork og beregne en alternativ rute, eller forutse tidspunktet for de neste tre stopplysene og juster hastigheten tilsvarende. Den fullstendige potensialet av det automatiserte kjøretøyet kan ikke realiseres med et større og mer komplekst system.

Vehicle-To-infrastruktur

At effektiviteten bare kan aktiveres hvis det er en måte å la autonome biler samhandle ikke bare med hverandre, men også med miljøet, slik at “bølgenes sværm” nevnt tidligere. For å gjøre dette må hver bil være i stand til å koble seg til et nettverk som spenner over ikke bare sin umiddelbare nærhet, men et mye bredere område, kanskje så stort som hele byen kjøretøyet opererer i. Denne typen nettverk kalles kjøretøy-til -infrastruktur, og det er langt mer komplekst.

Et tysk selskap driver for tiden en tre måneders prøveperiode av et V2I-system kalt simTD, som gjør at tilkoblede biler kommuniserer med infrastrukturelementer. For eksempel kan en bil med dette systemet snakke med et kommende trafikklys Arduino Programmering for nybegynnere: Trafikklyskontrolleren Arduino Programmering for nybegynnere: Trafikklyskontrolleren I forrige uke lærte vi om grunnstrukturen til et Arduino-program og tok nærmere se på "blink" -eksempelet. Forhåpentligvis tok du muligheten til å eksperimentere med kode, justere timingen. Denne gangen, ... Les mer og juster hastigheten til tiden sin ankomst med lysets endring. På den måten reduseres tomgangstiden, noe som forbedrer drivstoffeffektiviteten. Systemet kan også advare en bil og sine beboere til kommende farer ved å motta data når en annen bil glir eller opplever tap av trekkraft.

Selv denne rudimentære implementeringen av V2I muliggjør sikkerhet og effektivitet, men ulemper er kompleksitet. En kombinasjon av WiFi, UMTS og GRPS (de to sistnevnte er celledata standarder GSM vs CDMA: Hva er forskjellen og som er bedre? GSM vs CDMA: Hva er forskjellen og som er bedre? Du har kanskje hørt vilkårene GSM og CDMA kastet rundt før i en samtale om mobiltelefoner, men hva betyr de egentlig? Les mer) brukes til å gi konstant kommunikasjon med både infrastruktur og andre kjøretøyer.

SimTD bruker også overføringer fra kjøretøy til kjøretøy som en kjedekjede for å aktivere infrastrukturkommunikasjon dersom 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 spørsmål om hvordan mobilkommunikasjon skal håndteres av tilbydere av den tjenesten.

Og så er det infrastrukturen. SimTD har jobbet med kjøretøyprodusenter og byen Frankfurt for å gjennomføre en feltprøve, men det var begrenset til bare tjue trafikklys. Implementering av infrastrukturen som kreves av V2I-kommunikasjon, vil være et dyrt venture, og det vil være spesielt vanskelig (om ikke umulig) å implementere i landlige områder hvor det er mye vei og ikke mye penger for å bygge infrastrukturen som trengs.

Kombinert løsning

Alt dette gjør at V2I-lyden er vanskelig å implementere, i beste fall, men den gode nyheten er at den er helt kompatibel med V2V, og det er sannsynligvis sannsynlig å inkludere den i alle virkelige systemer. Dette betyr at biler som mangler evnen til å kommunisere med infrastruktur, fortsatt kan operere i nettverket i begrenset grad, og alle biler kan standard til V2V-kommunikasjon hvis nødvendig.

Faktisk er det usannsynlig at vi får se en infrastrukturløsning som kommer 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 bygginfrastruktur kan ødelegge hele prosjektet.

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

Disse to tilnærmingene til autonome biler er kompatible fordi de stole på samme kommunikasjonsteknologi. Faktisk er kommunikasjon ikke det mest presserende problemet som står overfor autonome kjøretøyer; simTD har allerede vist at eksisterende WiFi og mobil kan fungere godt. Problemet som forskerne står overfor, løser ikke hvordan de kommuniserer, men bestemmer i stedet hvordan de skal oppføre seg når de gjør det.

Bildekreditt: Wikimedia / SreeBot

Utforsk mer om: Automotive Technology.