Hvordan biler en dag vil tale med hinanden

Den selvkørende bil er blevet et varmt emne i de sidste flere år. Mange virksomheder, inklusive Google, mener, at denne teknologi kan gøre vidundere for verdens transport.

Selvkørende biler vil ikke bare være praktisk; de vil også være billigere, mere brændstofeffektive og sikrere. De kan endda forvandle lange, kedelige pendler til en mulighed for at slappe af, læse en bog eller indkalde til et møde.

Men morgendagens transport handler ikke kun om den selvkørende bil. Fremtiden vil se netværk af biler, der arbejder sammen for at beskytte passagererne og levere dem til deres destinationer effektivt.

For at det skal ske, har biler imidlertid brug for en måde at tale med hinanden på.

Klar til at tale?

Trådløs kommunikation mellem autonome køretøjer har altid været et emne af interesse for forskere, der udvikler morgendagens bil. Demonstrationer som Googles selvkørende bil De chockerende virkninger af Google Driverless Car [INFOGRAFISK] De chockerende effekter af Google Driverless Car [INFOGRAPHIC] Fremtiden er tættere end du måske tror. Takket være Googles top hemmelige forskningsafdeling, Google X, er førerløse biler nu en realitet og kan ramme mainstream i en ikke alt for fjern fremtid…, som ikke engang inkluderer et ratt, er imponerende - men de er også ensomme projekter bygget i en begrænset skala.

Det, forskerne står overfor, er ikke længere, hvordan man gør det bygge et autonomt køretøj, da det allerede er opnået. I stedet er problemet, hvordan man fremstiller et autonomt køretøj sikker og pålidelig på dagens veje. Selvkørende biler, der kører alene, kan give deres ejere bekvemmelighed, men de kan ikke fuldt ud indse effektiviteten, sikkerheden og omkostningsfordelene, det autonome køretøj kan give.

Disse forbedringer kan kun låses op via et autonomt bilnet. Der er ikke oprettet et sådant netværk, så meninger om, hvordan det kan se ud, varierer, men forskere arbejder på at uddybe ideen.

Mobility Transformation Center på MIT presser for eksempel for at gøre Ann Arbor (skolens hjemby) til en førende inden for automatiseret bilkørsel. Larry Burns, en ingeniørprofessor ved skolen, har henvendt sig til dyreriget for at få inspiration og påpege, at:

“Bier sværmer. Gæseflokken. Og de løber ikke ind i hinanden.”

En sverm af bugs kan virke en underlig sammenligning med automatiserede biler, men det er tegn på de stramme tolerancer, som et netværk af autonome biler kunne aktivere. En typisk menneskelig chauffør, hvis ikke distraheret, kræver 215 millisekunder for at reagere. Det betyder, at en bil, der bevæger sig på 100 kilometer i timen, kører cirka seks meter (næsten tyve fod), før føreren endda kan reagere. Sikre chauffører efterlader ofte flere billængder mellem dem og køretøjet foran dem på grund af denne forsinkelse.

Radiobølger er dog næsten øjeblikkelig De mest almindelige Wi-Fi-standarder og -typer forklaret De mest almindelige Wi-Fi-standarder og -typer forklaret Forvirret af de forskellige Wi-Fi-standarder, der er i brug? Her er hvad du har brug for at vide om IEEE 802.11ac og dens forgængere. (på afstandene automatiserede biler kører), hvilket betyder, at automatiserede biler teoretisk kan køre sikkert med kun få meter imellem. Pludselig giver billedet af en sværm mere mening; et netværk af autonome biler ser ikke ud som dagens trafik, men i stedet for som en konstant strøm af køretøjer, der bevæger sig organisk og efterlader mellemrum på en meter (og til tider langt mindre) mellem hver bil. På et øjeblik kan bevægelsen virke tilfældig, men den vil faktisk være meget koordineret; ville du være vidne til en kanal af biler, der bevæger sig til venstre, og smelter sammen i mellemrum, der er bare centimeter større end selve bilerne, hvis der er en afkørsel en halv kilometer op ad vejen.

Men at blot sige, at dette vil blive gjort muligt af radiobølger svarer til at angive “en troldmand gjorde det!” Der er mange forskellige koncepter for, hvordan et netværk af automatiserede biler muligvis fungerer, og de fungerer generelt i to hovedkategorier.

Køretøj-til-køretøjskommunikation

Den mest åbenlyse måde at aktivere netværk af automatiserede køretøjer Her er, hvordan vi kommer til en verden fyldt med førerløse biler. Her er hvordan vi kommer til en verden, der er fyldt med førerløse biler Kørsel er en kedelig, farlig og krævende opgave. Kan det en dag automatiseres af Googles førerløse bilteknologi? er at få dem til at tale direkte med hinanden. Fra et teknisk perspektiv er dette relativt enkelt og faktisk sprang fra de nuværende teknologier til at undgå kollision. Mange luksusbiler inkluderer nu automatisk krydstogtskontrol og automatiske brudssystemer med lav hastighed, der fungerer ved hjælp af en række sensorer. Tilføj en radio og en standard, hvor køretøjer kan dele data via radio og presto! Du har et grundlæggende trådløst netværk.

Dette har en appel, fordi den straks kan bruges og kan fungere med køretøjer, der ikke er automatiserede. National Highway Traffic and Safety Administration, det øverste regulerende organ, der fører tilsyn med vejene i Amerika, har allerede anbefalet implementering af køretøj-til-køretøj (V2V) -kommunikation for at forhindre kollisioner. En rapport skrevet af fire NTSB-forskere fandt, at:

“... bortset fra førere, der er svækket af alkohol eller døsighed, disse systemer [V2V] håndterer 81 procent af alle køretøjsulykker, der involverer upåvirkede chauffører.”

Dette betyder, at V2V-systemer kan forhindre størstedelen af ​​bilkollisioner, hvis alle køretøjer implementerede dem.

En populær teoretisk implementering af V2V er “deling” system. Denne idé, der har eksisteret siden mindst 1993, involverer grupper af automatiserede køretøjer, der samles for at danne en lang, tæt adskilt linje. Dette holder de automatiserede biler væk fra dem, der ikke er automatiserede, og giver aerodynamiske fordele, der reducerer brændstofforbruget (med undtagelse af blybilen).

I dette system kunne praktisk talt enhver form for trådløs kommunikation fungere, da hvert køretøj i pjæret kun skulle kommunikere med det foran sig. Ethvert antal moderne trådløse teknologier (Volvo demonstrerede en deling ved hjælp af 802.11p WiFi) kunne fungere pålideligt, da det korte interval af kommunikation begrænser interferens og modtagelsesproblemer. Selv et kortvarigt bortfald i kommunikationen ville ikke være katastrofalt, da hver automatiseret bil kun behøver at matche hastighed med den, der ligger foran den. Erik Coelingh, ingeniør hos Volvo, fortalte Phys.org, “Vi [Volvo] mener, at det kan være mere sikkert end normalt at køre i dag,” og uddybet, at bilproducenten nøje undersøger den mest effektive - og sikreste - måde at implementere ideen på.

V2V-systemer som platonering er en relativt enkel måde at implementere autonome køretøjer på, men ideen er ikke perfekt. Alle V2V-systemer mangler centraliseret hardware, der er ansvarlig for den samlede transport. Platon, for eksempel, er effektive for de involverede biler, men de reagerer ikke dynamisk på trafikken og kan ikke kommunikere med vejbaneinfrastruktur. Hvis en deling mødes med stor trafik, vil den simpelthen bremse og følge ruten bestemt af blybilen. Der er ingen mulighed for V2V-netværk til “se” et trafikpropper og beregne en alternativ rute eller forudsige timingen for de næste tre stoplamper og juster hastigheden i overensstemmelse hermed. Det automatiske køretøjs fulde potentialeeffektivitet kan ikke realiseres med et større og mere komplekst system.

Vehicle-To-Infrastruktur

Denne effektivitet kan kun aktiveres, hvis der er en måde at lade autonome biler interagere ikke kun med hinanden, men også med miljøet, hvilket gør det muligt for “sverm af bier” nævnt tidligere. For at gøre dette skal hver bil være i stand til at tilslutte sig et netværk, der ikke kun spænder over dens umiddelbare nærhed, men et meget bredere område, måske så stort som hele byen, køretøjet kører i. Denne form for netværk kaldes køretøj til -infrastruktur, og det er langt mere kompliceret.

Et tysk firma gennemfører i øjeblikket en tre måneders prøveversion af et V2I-system kaldet simTD, der lader tilsluttede biler kommunikere med infrastrukturelementer. For eksempel kan en bil med dette system tale med et kommende trafiklys Arduino-programmering for begyndere: Trafiklyskontroller Projektvejledning Arduino-programmering for begyndere: Trafiklyskontroller Projektvejledning Opbygning af en Arduino trafiklyscontroller hjælper dig med at udvikle grundlæggende kodningsfærdigheder! Vi sætter dig i gang. og juster dens hastighed til tidspunktet for dens ankomst med lysets ændring. Dermed reduceres den inaktiv tid, hvilket forbedrer brændstofeffektiviteten. Systemet kan også advare en bil og dens beboere mod kommende vejfarer ved at modtage data, når en anden bil glider eller oplever tab af trækkraft.

Selv denne rudimentære implementering af V2I muliggør sikkerheds- og effektivitetsfordele, men ulempen er kompleksitet. En kombination af WiFi, UMTS og GRPS (de sidstnævnte to er celledatastandarder GSM mod CDMA: Hvad er forskellen, og hvilken er bedre? GSM mod CDMA: Hvad er forskellen, og hvilken er bedre? Du har muligvis hørt ordene GSM og CDMA kastet rundt før i en samtale om mobiltelefoner, men hvad betyder de egentlig?) Bruges til at give konstant kommunikation med både infrastruktur og andre køretøjer.

SimTD bruger også transmissioner fra køretøj til køretøj som en tusindfrydskæde for at muliggøre infrastrukturkommunikation, hvis ingen af ​​et køretøjs radioer kan modtage et signal. Det er en god idé, men det betyder, at enhver bil i kæden skal bruge en kompatibel standard, og der er også spørgsmålet om, hvordan mobil kommunikation vil blive håndteret af udbydere af denne tjeneste.

Og så er der infrastrukturen. SimTD har samarbejdet med bilproducenter og byen Frankfurt for at gennemføre en feltforsøg, men det var begrænset til kun tyve trafiklys. Implementering af den infrastruktur, der kræves af V2I-kommunikation, vil være en dyre satsning, og det vil være særligt vanskeligt (hvis ikke umuligt) at implementere i landdistrikter, hvor der er meget vej og ikke mange penge til at bygge den nødvendige infrastruktur.

Den kombinerede løsning

Alt dette får V2I til at lyde vanskeligt at implementere, i bedste fald, men den gode nyhed er, at den helt er kompatibel med V2V, og at den faktisk sandsynligvis vil medtage den i ethvert reelt system. Dette betyder, at biler, der mangler evnen til at kommunikere med infrastruktur, stadig kunne operere i netværket i en begrænset forstand, og at alle biler kunne have standard til V2V-kommunikation, hvis nødvendigt.

Det er faktisk usandsynligt, at vi vil se, at en infrastrukturløsning springer op alene overalt i verden. At opbygge et sådant netværk er både dyrt og tidskrævende. Det kræver også moden teknologi, da ændring af kommunikationsstandarden halvvejs gennem bygning af infrastruktur kan ødelægge hele projektet.

Derimod implementeres V2V-platforme allerede i begrænset antal. I modsætning til hvad du måske har hørt, har de stadig en lang vej at gå, før de i store antal kører på motorveje, men de findes og kan udvikles hurtigt af uafhængige teams.

Disse to tilgange til autonome biler er kompatible, fordi de er afhængige af de samme kommunikationsteknologier. Faktisk er kommunikation ikke det mest presserende spørgsmål, som autonome køretøjer står overfor; simTD har allerede demonstreret eksisterende WiFi og mobil kan fungere godt. Problemet, som forskere står overfor, er ikke at løse, hvordan de vil kommunikere, men i stedet beslutte, hvordan de skal opføre sig, når de gør det.

Billedkredit: Wikimedia / SreeBot