Hur bilar en dag kommer att prata med varandra

Annons

Den självkörande bilen har blivit ett hett ämne under de senaste åren. Många företag, inklusive Google, tror att denna teknik kan göra underverk för världstransporter.

Självkörande bilar är inte bara praktiska; de kommer också att vara billigare, mer bränsleeffektiva och säkrare. De kan till och med förvandla långa, tråkiga pendlar till en möjlighet att koppla av, läsa en bok eller ringa in till ett möte.

Men morgondagens transport handlar inte bara om den självkörande bilen. Framtiden kommer att se nät av bilar som arbetar tillsammans för att hålla passagerarna säkra och leverera dem till sina destinationer effektivt.

Men för att det ska hända behöver bilar ett sätt att prata med varandra.

Redo att prata?

Trådlös kommunikation mellan autonoma fordon har alltid varit ett ämne av intresse för forskare som utvecklar morgondagens bil. Demonstrationer som Googles självkörande bil De chockerande effekterna av Googles förarlösa bil [INFOGRAFISK]Framtiden är närmare än du kanske tror. Tack vare Googles högsta hemliga forskningsavdelning, Google X, är förarlösa bilar nu en verklighet och kan träffa mainstream i en inte alltför avlägsen framtid ...

Läs mer , som inte ens inkluderar en ratt, är imponerande - men de är också ensamma projekt byggda i begränsad skala.

Forskarnas problem är inte längre hur man gör det bygga ett autonomt fordon, eftersom det redan har åstadkommits. Istället är problemet hur man skapar ett autonomt fordon säkert och pålitligt på dagens vägar. Självkörande bilar som bara arbetar kan ge sina ägare bekvämlighet, men de inser inte helt effektiviteten, säkerheten och kostnadsfördelarna det autonoma fordonet kan ge.

Dessa förbättringar kan endast låsas upp via ett autonomt bilnät. Inget sådant nätverk har byggts, så åsikter om hur det kan se ut varierar, men forskare arbetar för att utarbeta idén.

Mobility Transformation Center på MIT, till exempel, driver för att göra Ann Arbor (skolans hemstad) till ledande inom automatiserad bilkörning. Larry Burns, ingenjörsprofessor vid skolan, har vänt sig till djurriket för inspiration och påpekat att:

”Bin svärmer. Gässflock. Och de stöter inte på varandra. ”

En svärm av buggar kan tyckas vara en konstig jämförelse med automatiserade bilar, men det är en indikation på de snäva toleranserna som ett nätverk av autonoma bilar kan möjliggöra. En typisk mänsklig förare, om inte distraherad, kräver 215 millisekunder för att reagera. Det betyder att en bil som rör sig på 100 kilometer i timmen kommer att resa cirka sex meter (nästan tjugo meter) innan föraren ens kan svara. Säkra förare lämnar ofta flera billängder mellan dem och fordonet framför dem på grund av denna försening.

Radiovågorna är dock nästan omedelbara De vanligaste Wi-Fi-standarderna och typerna förklarasFörvirrad av olika Wi-Fi-standarder som används? Här är vad du behöver veta om IEEE 802.11ac och äldre trådlösa standarder. Läs mer (på avstånd automatiserade bilar fungerar), vilket innebär att automatiserade bilar teoretiskt kan fungera säkert med bara några meter mellan dem. Plötsligt är bilden av en svärm mer vettig; ett nätverk av autonoma bilar skulle inte se ut som dagens trafik, utan istället som ett konstant flöde av fordon som rör sig organiskt och lämnar utrymmen på en meter (och ibland mycket mindre) mellan varje bil. I en överblick kan rörelsen verka slumpmässig, men den skulle faktiskt vara mycket samordnad; du kan se en kanal med bilar som flyttar till vänster och smälter samman i luckor bara centimeter större än själva bilarna, om det finns en utgång en halv mil upp på vägen.

Men att helt enkelt säga att detta kommer att möjliggöras av radiovågor är liknande att säga "en trollkarl gjorde det!" Det är många olika koncept för hur ett nätverk av automatiserade bilar kan fungera, och de arbetar i allmänhet i två huvudkategorier.

Kommunikation mellan fordon och fordon

Det mest uppenbara sättet att aktivera nätverk av automatiserade fordon Så här kommer vi till en värld fylld med förarlösa bilarAtt köra är en tråkig, farlig och krävande uppgift. Kan det en dag automatiseras med Googles förarlösa bilteknologi? Läs mer är att låta dem tala direkt med varandra. Ur ett tekniskt perspektiv är detta relativt enkelt, och i själva verket hoppar från dagens teknik för att undvika kollision. Många lyxbilar inkluderar nu automatiserad kryssningskontroll och låghastighetsautomatiserade brytningssystem som använder olika sensorer. Lägg till en radio och en standard genom vilken fordon kan dela data via radio och presto! Du har ett grundläggande trådlöst nätverk.

Detta har ett överklagande eftersom det är omedelbart användbart och kan fungera med fordon som inte är automatiserade. National Highway Traffic and Safety Administration, det översta tillsynsorganet som övervakar vägarna i Amerika, har redan rekommenderat implementering av kommunikation mellan fordon och fordon (V2V) för att förhindra kollisioner. En rapport skriven av fyra NTSB-forskare hittade det:

"... exklusive förare som är nedsatta av alkohol eller dåsighet, dessa system [V2V] hanterar 81 procent av alla fordonsolyckor med obehöriga förare."

Detta innebär att V2V-system kan förhindra majoriteten av bilkollisioner om alla fordon implementerade dem.

En populär teoretisk implementering av V2V är "platon" -systemet. Denna idé, som har funnits sedan minst 1993, involverar grupper av automatiserade fordon som samlas för att bilda en lång, tätt distanserad linje. Detta håller de automatiska bilarna borta från de som inte är automatiserade och ger aerodynamiska fördelar som minskar bränsleförbrukningen (med undantag av blybilen).

I detta system kan praktiskt taget alla typer av trådlös kommunikation fungera, eftersom varje fordon i pjäsen bara skulle behöva kommunicera med den som är framför den. Vilket antal moderna trådlösa tekniker (Volvo demonstrerade en platon med 802.11p WiFi) kan fungera pålitligt, eftersom det korta kommunikationsområdet begränsar störningar och mottagningsproblem. Till och med ett tillfälligt förfaller i kommunikationen skulle inte vara katastrofalt, eftersom varje automatiserad bil bara behöver matcha hastigheten med den som före den. Erik Coelingh, ingenjör med Volvo, berättade Phys.org att "Vi [Volvo] tror att platooning kan vara säkrare än normalt körning idag," och utarbetade att biltillverkaren granskar noggrant det mest effektiva och säkraste sättet att implementera aning.

V2V-system som platooning är ett relativt enkelt sätt att implementera autonoma fordon, men idén är inte perfekt. Alla V2V-system saknar centraliserad hårdvara som ansvarar för total transport. Platon, till exempel, är effektiva för de involverade bilarna, men de svarar inte dynamiskt på trafiken och kan inte kommunicera med vägbaninfrastruktur. Om en platon möter tung trafik kommer den helt enkelt att sakta ner och följa vägen bestämd av ledningsbilen. Det finns inget sätt för V2V-nätverk att "se" en trafikstockning och beräkna en alternativ rutt, eller förutsäga tidpunkten för de kommande tre stopplamporna och justera hastigheten i enlighet därmed. Det automatiska fordonets fulla potential är inte realiserat med ett större och mer komplext system.

Fordon till infrastruktur

Denna effektivitet kan endast aktiveras om det finns ett sätt att låta autonoma bilar interagera inte bara med varandra, utan också med miljön, vilket möjliggör den "sverm av bin" som nämnts tidigare. För att göra detta måste varje bil kunna ansluta sig till ett nätverk som inte bara sträcker sig utan dess omedelbara närhet utan ett mycket bredare område, kanske lika stort som hela staden fordonet kör i. Den här typen av nätverk kallas fordon-till-infrastruktur, och det är mycket mer komplicerat.

Ett tyskt företag bedriver för närvarande en tre månaders test av ett V2I-system som heter simTD som låter anslutna bilar kommunicera med infrastrukturelement. Till exempel kan en bil med detta system prata med en kommande trafikljus Arduino-programmering för nybörjare: Tutorial för trafikljuskontrollerAtt bygga en Arduino-trafikljuskontroller hjälper dig att utveckla grundläggande kodfärdigheter! Vi kommer igång. Läs mer och justera dess hastighet så att den kommer med ljusets förändring. Därmed minskar den vilotid, vilket förbättrar bränsleeffektiviteten. Systemet kan också varna en bil och dess passagerare för kommande vägrisker genom att ta emot data när en annan bil glider eller upplever förlust av dragkraft.

Även denna rudimentära implementering av V2I möjliggör säkerhets- och effektivitetsfördelar, men nackdelen är komplexitet. En kombination av WiFi, UMTS och GRPS (de två senare är cellulära datastandarder GSM Vs. CDMA: Vad är skillnaden och vilken är bättre?Du kanske har hört termerna GSM och CDMA slängts innan i ett samtal om mobiltelefoner, men vad menar de egentligen? Läs mer ) används för att tillhandahålla konstant kommunikation med både infrastruktur och andra fordon.

SimTD använder också överföringar från fordon till fordon som en tusenskötskedja för att möjliggöra infrastrukturkommunikation om ingen av ett fordons radioapparater kan ta emot en signal. Det är en bra idé, men det betyder att varje bil i kedjan måste använda en kompatibel standard, och det finns också frågan om hur mobilkommunikation kommer att hanteras av leverantörer av den tjänsten.

Och så finns infrastrukturen. SimTD har arbetat med fordonstillverkare och staden Frankfurt för att utföra en fält trial, men det var begränsat till bara tjugo trafikljus. Att implementera den infrastruktur som krävs av V2I-kommunikation kommer att bli ett dyrt företag, och det kommer att vara särskilt svårt (om inte omöjligt) att implementera på landsbygden där det finns mycket väg och inte mycket pengar för att bygga infrastrukturen behövs.

Den kombinerade lösningen

Allt detta gör att V2I låter svårt att implementera, i bästa fall, men de goda nyheterna är att det är helt kompatibelt med V2V, och i själva verket sannolikt kommer att inkludera det i alla verkliga system. Detta innebär att bilar som saknar förmåga att kommunicera med infrastruktur fortfarande kan fungera i nätverket i en begränsad mening, och alla bilar skulle kunna använda standard V2V-kommunikation om det behövs.

Det är verkligen osannolikt att vi kommer att se en infrastrukturlösning dyka upp ensam överallt i världen. Att bygga ett sådant nätverk är både kostsamt och tidskrävande. Det kräver också mogen teknik, eftersom ändring av kommunikationsstandarden halvvägs genom att bygga infrastruktur kan förstöra hela projektet.

V2V-plattformar, däremot, distribueras redan i begränsat antal. I motsats till vad du kanske har hört, de har fortfarande en lång väg att gå innan de kryssar motorvägarna i stort antal, men de existerar och kan utvecklas snabbt av oberoende team.

Dessa två metoder för autonoma bilar är kompatibla eftersom de förlitar sig på samma kommunikationsteknik. I själva verket är kommunikation inte den mest pressande frågan som autonoma fordon står inför; simTD har redan visat befintliga WiFi och mobil kan fungera bra. Det problem som forskarna står inför är inte att lösa hur de kommer att kommunicera, utan istället bestämma hur de ska bete sig när de gör det.

Bildkredit: Media / SreeBot