Hoe auto's ooit met elkaar zullen praten

Advertentie

De zelfrijdende auto is de laatste jaren een hot topic geworden. Veel bedrijven, waaronder Google, zijn van mening dat deze technologie wonderen kan doen voor wereldvervoer.

Zelfrijdende auto's zijn niet alleen handig; ze zijn ook goedkoper, zuiniger en veiliger. Ze kunnen zelfs van lange, saaie woon-werkverkeer een gelegenheid maken om te ontspannen, een boek te lezen of een vergadering bij te wonen.

Maar het transport van morgen gaat niet alleen over de zelfrijdende auto. De toekomst zal zien netwerken van auto's die samenwerken om passagiers veilig te houden en ze efficiënt naar hun bestemming te brengen.

Maar daarvoor hebben auto's een manier nodig om met elkaar te praten.

Klaar om te praten?

Draadloze communicatie tussen autonome voertuigen is altijd al een onderwerp geweest voor onderzoekers die de auto van morgen ontwikkelden. Demonstraties zoals De zelfrijdende auto van Google De schokkende effecten van de Google-auto zonder bestuurder [INFOGRAPHIC]De toekomst is dichterbij dan je zou denken. Dankzij de geheime onderzoeksafdeling van Google, Google X, zijn auto's zonder bestuurder nu een realiteit en zouden ze in de nabije toekomst de mainstream kunnen raken ...

Lees verder , die niet eens een stuur heeft, is indrukwekkend, maar het zijn ook eenzame projecten die op beperkte schaal zijn gebouwd.

Het probleem waarmee onderzoekers worden geconfronteerd, is niet langer hoe bouwen een autonoom voertuig, want dat is al gerealiseerd. In plaats daarvan is het probleem hoe een autonoom voertuig te maken veilig en betrouwbaar op de wegen van vandaag. Zelfrijdende auto's die alleen rijden, bieden hun eigenaren misschien gemak, maar ze realiseren zich niet volledig de efficiëntie, veiligheid en kostenvoordelen die de autonome auto kan bieden.

Die verbeteringen kunnen alleen worden ontsloten via een autonoom autonetwerk. Een dergelijk netwerk is niet gebouwd, dus de meningen over hoe het eruit zou kunnen zien, variëren, maar onderzoekers werken eraan om het idee uit te werken.

Het Mobility Transformation Center van MIT zet zich bijvoorbeeld in om Ann Arbor (de geboorteplaats van de school) toonaangevend te maken op het gebied van automatisch autorijden. Larry Burns, een technische professor aan de school, heeft zich voor inspiratie tot het dierenrijk gewend en heeft erop gewezen dat:

'Bijen zwermen. Ganzen komen samen. En ze lopen elkaar niet tegen. "

Een zwerm bugs lijkt misschien een vreemde vergelijking met geautomatiseerde auto's, maar het is een indicatie van de krappe toleranties die een netwerk van autonome auto's mogelijk zou kunnen maken. Een typische menselijke bestuurder heeft, als hij niet wordt afgeleid, 215 milliseconden nodig om te reageren. Dat betekent dat een auto die met 100 kilometer per uur rijdt, ongeveer zes meter (bijna twintig voet) aflegt voordat de bestuurder zelfs maar kan reageren. Door deze vertraging laten veilige chauffeurs vaak meerdere autolengtes tussen hen en het voertuig voor zich achter.

Radiogolven zijn echter bijna onmiddellijk De meest voorkomende Wi-Fi-standaarden en -typen uitgelegdVerward door de verschillende gebruikte Wi-Fi-standaarden? Dit is wat u moet weten over IEEE 802.11ac en oudere draadloze standaarden. Lees verder (op de afstanden die geautomatiseerde auto's rijden), wat betekent dat geautomatiseerde auto's theoretisch veilig kunnen werken met slechts een paar meter tussen hen in. Plotseling is het beeld van een zwerm logischer; een netwerk van autonome auto's zou er niet uitzien als het verkeer van vandaag, maar in plaats daarvan als een constante stroom van voertuigen die organisch bewegen, waardoor er tussen elke auto een ruimte (en soms veel minder) overblijft. In een oogopslag kan de beweging willekeurig lijken, maar ze zou in feite sterk gecoördineerd zijn; je zou getuige zijn van een kanaal met auto's die naar links bewegen en opgaan in openingen die slechts enkele centimeters groter zijn dan de auto's zelf, als er een afrit is een halve mijl verderop.

Maar om simpelweg te zeggen dat dit mogelijk wordt gemaakt door radiogolven is vergelijkbaar met het stellen van "een tovenaar heeft het gedaan!" Er zijn veel verschillende concepten over hoe een netwerk van geautomatiseerde auto's zou kunnen werken, en ze werken over het algemeen in twee hoofdcategorieën.

Voertuig-naar-voertuig communicatie

De meest voor de hand liggende manier netwerken van geautomatiseerde voertuigen mogelijk maken Hier leest u hoe we naar een wereld vol met auto's zonder bestuurder gaanAutorijden is een vervelende, gevaarlijke en veeleisende taak. Zou het ooit kunnen worden geautomatiseerd door de zelfrijdende autotechnologie van Google? Lees verder is om ze rechtstreeks met elkaar te laten praten. Vanuit technisch oogpunt is dit relatief eenvoudig en springt het zelfs over van de huidige technologieën ter voorkoming van botsingen. Veel luxe auto's bevatten nu geautomatiseerde cruise control en geautomatiseerde remsystemen op lage snelheid die werken met verschillende sensoren. Voeg een radio toe en een standaard waarmee voertuigen gegevens via de radio kunnen delen, en presto! Je hebt een eenvoudig draadloos netwerk.

Dit is aantrekkelijk omdat het onmiddellijk bruikbaar is en kan werken met voertuigen die niet geautomatiseerd zijn. De National Highway Traffic and Safety Administration, de hoogste regelgevende instantie die toezicht houdt op de wegen in Amerika, heeft reeds de implementatie van voertuig-naar-voertuig (V2V) -communicatie aanbevolen om botsingen te voorkomen. Een rapport geschreven door vier NTSB-onderzoekers ontdekt dat:

"... met uitzondering van chauffeurs met alcohol- of sufheidssymptomen, behandelen deze systemen [V2V] 81 procent van alle ongevallen met alle voertuigen waarbij onaangetaste chauffeurs betrokken zijn."

Dit betekent dat V2V-systemen de meeste auto-aanrijdingen kunnen voorkomen als alle voertuigen deze zouden implementeren.

Een populaire theoretische implementatie van V2V is het "peloton" -systeem. Dit idee, dat al sinds 1993 bestaat, omvat groepen geautomatiseerde voertuigen die samenkomen om een ​​lange, strak gespreide lijn te vormen. Dit houdt de geautomatiseerde auto's weg van auto's die niet geautomatiseerd zijn en biedt aerodynamische voordelen die het brandstofverbruik verminderen (met uitzondering van de voorste auto).

In dit systeem zou vrijwel elk type draadloze communicatie kunnen werken, omdat elk voertuig in het peloton alleen hoeft te communiceren met het voertuig ervoor. Een willekeurig aantal moderne draadloze technologieën (Volvo demonstreerde een peloton met 802.11p wifi) betrouwbaar zou kunnen werken, aangezien het korte communicatiebereik interferentie- en ontvangstproblemen beperkt. Zelfs een korte onderbreking in de communicatie zou niet rampzalig zijn, aangezien elke geautomatiseerde auto alleen de snelheid hoeft af te stemmen op de auto ervoor. Erik Coelingh, een ingenieur bij Volvo, vertelde het Phys.org dat: "Wij [Volvo] geloven dat platooning tegenwoordig veiliger kan zijn dan normaal rijden", en legde uit dat de autofabrikant onderzoekt nauwkeurig de meest efficiënte - en veiligste - manier om de idee.

V2V-systemen zoals platooning zijn een relatief eenvoudige manier om autonome voertuigen te implementeren, maar het idee is niet perfect. Alle V2V-systemen missen gecentraliseerde hardware die verantwoordelijk is voor het algehele transport. Pelotons zijn bijvoorbeeld efficiënt voor de betrokken auto's, maar reageren niet dynamisch op het verkeer en kunnen niet communiceren met de wegeninfrastructuur. Als een peloton veel verkeer tegenkomt, zal het gewoon vertragen en de route volgen die door de voorste auto is bepaald. V2V-netwerken kunnen geen file 'zien' en een alternatieve route berekenen, of de timing van de volgende drie stoplichten voorspellen en de snelheid daarop aanpassen. De volledige potentiële efficiëntie van het geautomatiseerde voertuig kan niet worden gerealiseerd met een groter en complexer systeem.

Voertuig-naar-infrastructuur

Die efficiëntie kan alleen worden ingeschakeld als er een manier is om autonome auto's niet alleen met elkaar, maar ook met de omgeving te laten communiceren, waardoor de eerder genoemde 'zwerm bijen' mogelijk wordt. Om dit te kunnen doen, moet elke auto kunnen worden aangesloten op een netwerk dat niet alleen de directe omgeving omvat, maar ook een veel groter gebied, misschien wel zo groot als de hele stad waarin de auto rijdt. Dit soort netwerk wordt voertuig-naar-infrastructuur genoemd en is veel complexer.

Momenteel voert een Duits bedrijf de leiding een proefperiode van drie maanden van een V2I-systeem genaamd simTD waarmee verbonden auto's kunnen communiceren met infrastructuurelementen. Een auto met dit systeem kan bijvoorbeeld spreken met een aanstaande stoplicht Arduino Programming for Beginners: Traffic Light Controller Project TutorialHet bouwen van een Arduino verkeerslichtcontroller helpt je bij het ontwikkelen van basiscoderingsvaardigheden! We helpen je op weg. Lees verder en pas de snelheid aan om de aankomst te timen met de verandering van het licht. Hierdoor wordt de stilstandtijd verminderd, wat het brandstofverbruik verbetert. Het systeem kan ook een auto en zijn inzittenden waarschuwen voor naderende gevaren op de weg door gegevens te ontvangen wanneer een andere auto slipt of grip verliest.

Zelfs deze rudimentaire implementatie van V2I biedt voordelen op het gebied van veiligheid en efficiëntie, maar de keerzijde is complexiteit. Een combinatie van wifi, UMTS en GRPS (de laatste twee) zijn standaarden voor mobiele data GSM Vs. CDMA: wat is het verschil en wat is beter?Je hebt de termen GSM en CDMA misschien al eerder gehoord in een gesprek over mobiele telefoons, maar wat betekenen ze eigenlijk? Lees verder ) worden gebruikt om constante communicatie te bieden met zowel infrastructuur als andere voertuigen.

SimTD gebruikt ook transmissies van voertuig naar voertuig als een serieschakeling om infrastructuurcommunicatie mogelijk te maken als geen van de radio's van een voertuig een signaal kan ontvangen. Dat is een geweldig idee, maar het betekent dat elke auto in de keten een compatibele standaard moet gebruiken, en er is ook de vraag hoe cellulaire communicatie zal worden afgehandeld door aanbieders van die service.

En dan is er de infrastructuur. SimTD heeft samengewerkt met autofabrikanten en de stad Frankfurt om een ​​veldtria uit te voerenl, maar het was beperkt tot slechts twintig verkeerslichten. Het implementeren van de infrastructuur die vereist is voor V2I-communicatie zal een dure onderneming zijn en het zal bijzonder moeilijk zijn (zo niet onmogelijk) te implementeren in landelijke gebieden waar veel wegen zijn en niet veel geld om de infrastructuur te bouwen nodig zijn.

De gecombineerde oplossing

Dit alles maakt V2I op zijn best moeilijk te implementeren, maar het goede nieuws is dat het volledig compatibel is met V2V, en het in feite waarschijnlijk zal opnemen in elk real-world systeem. Dit betekent dat auto's die niet in staat zijn om met de infrastructuur te communiceren, nog steeds in beperkte mate in het netwerk kunnen werken en dat alle auto's indien nodig standaard V2V-communicatie kunnen gebruiken.

Het is inderdaad onwaarschijnlijk dat we overal ter wereld een infrastructuuroplossing zullen zien opkomen. Zo'n netwerk bouwen is zowel kostbaar als tijdrovend. Het vereist ook volwassen technologie, aangezien het veranderen van de communicatiestandaard halverwege de bouwinfrastructuur het hele project zou kunnen verpesten.

V2V-platforms worden daarentegen al in beperkte aantallen ingezet. In tegenstelling tot wat je misschien hebt gehoord, ze hebben nog een lange weg te gaan voordat ze in groten getale over de snelwegen rijden, maar ze bestaan ​​wel en kunnen snel worden ontwikkeld door onafhankelijke teams.

Deze twee benaderingen van autonome auto's zijn compatibel omdat ze op dezelfde communicatietechnologieën vertrouwen. Communicatie is in feite niet het meest urgente probleem waarmee autonome voertuigen worden geconfronteerd; simTD heeft al aangetoond dat bestaande wifi en mobiel goed kunnen werken. Het probleem waarmee onderzoekers worden geconfronteerd, is niet om op te lossen hoe ze zullen communiceren, maar om te beslissen hoe ze zich moeten gedragen zodra ze dat doen.

Afbeelding tegoed: Wikimedia / SreeBot