Hoe Cars op een dag met elkaar zullen praten

De zelfrijdende auto is de laatste jaren een populair onderwerp geworden. Veel bedrijven, waaronder Google, geloven dat deze technologie wonderen kan doen voor vervoer over de hele wereld.

Zelfrijdende auto's zullen niet alleen handig zijn; ze zullen ook minder duur, zuiniger en veiliger zijn. Ze kunnen zelfs lange, saaie pendels veranderen in een gelegenheid om te ontspannen, een boek te lezen of naar een vergadering te komen.

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.

Om dat te laten gebeuren, hebben auto's een manier nodig om met elkaar te praten.

Klaar om te praten?

Draadloze communicatie tussen autonome voertuigen is altijd een aandachtspunt geweest voor onderzoekers die de auto van morgen ontwikkelden. Demonstraties zoals Google's zelfrijdende auto De schokkende effecten van de Google Driverless Car [INFOGRAPHIC] De schokkende effecten van de Google Driverless Car [INFOGRAPHIC] De toekomst is dichterbij dan je zou denken. Dankzij de uiterst geheime onderzoeksafdeling van Google, Google X, zijn autorijdende auto's nu een realiteit en kunnen ze in de niet al te verre toekomst de mainstream raken ... Lees Meer, dat niet eens een stuurwiel bevat, is indrukwekkend - maar ze zijn ook alleenstaande projecten gebouwd op beperkte schaal.

Het probleem waarmee onderzoekers worden geconfronteerd, is niet langer hoe bouwen een autonoom voertuig, zoals dat al is volbracht. 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, kunnen hun eigenaars van gemak voorzien, maar zij zullen de voordelen voor efficiëntie, veiligheid en kosten die het autonome voertuig kan bieden niet volledig realiseren..

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

Het Mobility Transformation Centre bij MIT, bijvoorbeeld, dringt aan om Ann Arbor (de thuisstad van de school) een leider te maken in geautomatiseerd autorijden. Larry Burns, een technische hoogleraar op de school, heeft zich tot het dierenrijk gewend voor inspiratie, erop wijzend dat:

“Bijen zwermen. Geese kudde. En ze komen elkaar niet tegen.”

Een zwerm bugs lijkt misschien een vreemde vergelijking met geautomatiseerde auto's, maar het is een aanwijzing voor de nauwe toleranties die een netwerk van autonome auto's mogelijk zou maken. Een typische menselijke bestuurder, zo niet afgeleid, heeft 215 milliseconden nodig om te reageren. Dat betekent dat een auto met een snelheid van 100 kilometer per uur ongeveer zes meter (bijna twintig voet) zal afleggen voordat de bestuurder zelfs kan reageren. Veilige chauffeurs laten door deze vertraging vaak meerdere autolengtes tussen hen en het voertuig voor hen achter.

Radiogolven zijn echter bijna ogenblikkelijk. De meest voorkomende Wi-Fi-standaarden begrijpen De meest voorkomende Wi-Fi-standaarden begrijpen Wi-Fi kan een beetje verwarrend zijn omdat er een handvol verschillende standaarden wordt gebruikt. Dit is wat je moet weten. Meer lezen (op de afstanden waarop geautomatiseerde auto's rijden), wat betekent dat geautomatiseerde auto's theoretisch veilig kunnen opereren met slechts een paar voet tussen hen in. Plots klopt het beeld van een zwerm; een netwerk van autonome auto's zou niet uitzien als het verkeer van vandaag, maar in plaats daarvan als een constante stroom voertuigen die organisch bewegen, waardoor er tussen elke auto een meter (en soms veel minder) ruimte overblijft. In één oogopslag kan de beweging willekeurig lijken, maar het zou eigenlijk sterk gecoördineerd zijn; je zou getuige zijn van een kanaal van auto's die naar links bewegen, samenvoegend in gaten die net centimeters groter zijn dan de auto's zelf, als er een afslag een halve mijl verderop is.

Maar om gewoon te zeggen dat dit mogelijk wordt gemaakt door radiogolven is vergelijkbaar met stellen “een tovenaar deed het!” 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 om netwerken van geautomatiseerde voertuigen mogelijk te maken Hier is hoe we een wereld vol met auto's zonder bestuurder krijgen Hier is hoe we een wereld krijgen vol met auto's zonder bestuurder Autorijden is een vervelend, gevaarlijk en veeleisend karwei. Kan het ooit worden geautomatiseerd door de bestuurderloze autotechnologie van Google? Meer lezen is om ze rechtstreeks met elkaar te laten praten. Technisch gezien is dit relatief eenvoudig en in feite een sprong van de huidige technologieën om botsingen te vermijden. Veel luxe auto's bevatten nu geautomatiseerde cruise control en geautomatiseerde breeksystemen met lage snelheden die werken met verschillende sensoren. Voeg een radio toe en een standaard waarmee voertuigen gegevens kunnen delen via de radio, en presto! Je hebt een standaard draadloos netwerk.

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

“... met uitzondering van door alcohol of slaperigheid aangetaste bestuurders, deze systemen [V2V] hebben te maken met 81 procent van alle ongevallen met voertuigen waarbij bestuurders onaangetast blijven.”

Dit betekent dat V2V-systemen het merendeel van de botsingen met auto's zouden kunnen voorkomen als alle voertuigen deze zouden implementeren.

Een populaire theoretische implementatie van V2V is de “peloton” systeem. Dit idee, dat al minstens sinds 1993 bestaat, bestaat uit groepen geautomatiseerde voertuigen die samen een lange, strak gespannen lijn vormen. Dit houdt de geautomatiseerde auto's weg van die welke niet geautomatiseerd zijn en biedt aërodynamische voordelen die het brandstofverbruik verminderen (met uitzondering van de leidende auto).

In dit systeem zou vrijwel elk type draadloze communicatie kunnen werken, omdat elk voertuig in het peloton alleen zou moeten communiceren met degene voor zich. Elk aantal moderne draadloze technologieën (Volvo demonstreerde een peloton met behulp van 802.11p WiFi) zou betrouwbaar kunnen werken, omdat het korte communicatielijn storingen en ontvangstproblemen beperkt. Zelfs een kortstondige verstoring van de communicatie zou niet rampzalig zijn, omdat elke geautomatiseerde auto alleen snelheid hoeft te matchen met de vorige. Erik Coelingh, een ingenieur bij Volvo, vertelde Phys.org dat, “Wij [Volvo] geloven dat platooning vandaag veiliger is dan normaal rijden,” en werkte verder uit dat de autofabrikant de meest efficiënte en veiligste manier om het idee uit te voeren, van nabij bekijkt.

V2V-systemen zoals platooning zijn een relatief eenvoudige manier om autonome voertuigen te implementeren, maar het idee is niet perfect. Alle V2V-systemen hebben geen gecentraliseerde hardware die belast is met het totale transport. Pelotons zijn bijvoorbeeld efficiënt voor de betrokken auto's, maar reageren niet dynamisch op verkeer en kunnen niet communiceren met infrastructuur van de rijbaan. Als een peloton zwaar verkeer tegenkomt, zal het simpelweg langzamer rijden en de route volgen die wordt bepaald door de leidende auto. Er is geen mogelijkheid voor V2V-netwerken om “zien” een verkeersopstopping en bereken een alternatieve route, of voorspel de timing van de volgende drie stoplichten en pas de snelheid dienovereenkomstig aan. De volledige potentiële efficiëntie van het geautomatiseerde voertuig kan niet worden gerealiseerd met een groter en complexer systeem.

Vehicle-to-infrastructure

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 “een zwerm bijen” eerder vermeld. Hiervoor moet elke auto een netwerk kunnen aansluiten dat niet alleen de directe omgeving beslaat, maar ook een veel groter gebied, misschien net zo groot als de hele stad waar het voertuig in opereert. Dit soort netwerk wordt voertuig-naar genoemd -infrastructuur, en het is veel complexer.

Een Duits bedrijf voert momenteel een proefperiode van drie maanden uit met een V2I-systeem, simTD genaamd, waarmee verbonden auto's kunnen communiceren met infrastructuurelementen. Een auto met dit systeem kan bijvoorbeeld spreken met een naderend verkeerslicht. Arduino Programmering voor beginners: de verkeerslichtregelaar Arduino Programmering voor beginners: de verkeerslichtregelaar Vorige week leerden we over de basisstructuur van een Arduino-programma en kwamen dichterbij kijk naar het 'knipper'-voorbeeld. Hopelijk heb je van de gelegenheid gebruik gemaakt om met code te experimenteren en de timing aan te passen. Deze keer, ... Lees meer en pas zijn snelheid aan de aankomst aan met de verandering van het licht. Hierdoor wordt de leeglooptijd verkort, wat de brandstofefficiëntie verbetert. Het systeem kan een auto en de inzittenden ook waarschuwen voor aankomende gevaren door gegevens te ontvangen wanneer een andere auto slipt of tractie ondervindt.

Zelfs deze rudimentaire implementatie van V2I biedt voordelen op het gebied van veiligheid en efficiëntie, maar het nadeel is complexiteit. Een combinatie van WiFi, UMTS en GRPS (de laatste twee zijn GSM-gegevensstandaarden GSM versus CDMA: wat is het verschil en wat is beter? GSM versus CDMA: wat is het verschil en wat is beter? Misschien heb je de voorwaarden wel gehoord GSM en CDMA die eerder werden rondgegooid in een gesprek over mobiele telefoons, maar wat betekenen ze eigenlijk? Lees Meer) worden gebruikt om constante communicatie te bieden met zowel infrastructuur als andere voertuigen.

SimTD maakt ook gebruik van voertuig-naar-voertuig transmissies als daisy chain 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 mobiele communicatie door providers van die service wordt afgehandeld..

En dan is er de infrastructuur. SimTD heeft met voertuigfabrikanten en de stad Frankfurt samengewerkt om een ​​veldproef uit te voeren, maar deze was beperkt tot slechts twintig verkeerslichten. Het implementeren van de infrastructuur vereist door V2I-communicatie zal een dure onderneming zijn, en het zal bijzonder moeilijk (zo niet onmogelijk) zijn om te implementeren in landelijke gebieden waar veel weg is en niet veel geld om de benodigde infrastructuur te bouwen.

De gecombineerde oplossing

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

Inderdaad, het is onwaarschijnlijk dat we een infrastructuuroplossing alleen over de hele wereld zullen zien opduiken. Het bouwen van een dergelijk netwerk is zowel duur als tijdrovend. Het vereist ook volwassen technologie, aangezien het veranderen van de communicatiestandaard halverwege de bouwinfrastructuur het hele project kan verpesten.

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

Deze twee benaderingen van autonome auto's zijn compatibel omdat ze op dezelfde communicatietechnologieën vertrouwen. In feite is communicatie niet het meest dringende probleem waarmee autonome voertuigen worden geconfronteerd; simTD heeft al laten zien dat bestaande WiFi en mobiele apparaten goed kunnen werken. Het probleem waarmee onderzoekers worden geconfronteerd, is niet hoe ze zullen communiceren, maar in plaats daarvan bepalen hoe ze zich moeten gedragen als ze dat eenmaal doen.

Beeldcredits: Wikimedia / SreeBot

Ontdek meer over: Automotive Technology.