Come un giorno le auto parleranno tra loro

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L'auto a guida autonoma è diventata un argomento caldo negli ultimi anni. Molte aziende, tra cui Google, credono che questa tecnologia possa fare miracoli per il trasporto mondiale.

Le auto a guida autonoma non saranno solo convenienti; saranno anche meno costosi, più efficienti nei consumi e più sicuri. Potrebbero anche trasformare lunghi e noiosi pendolari in un'opportunità per rilassarsi, leggere un libro o convocare una riunione.

Ma il trasporto di domani non riguarda solo l'auto a guida autonoma. Il futuro vedrà reti di auto che lavorano insieme per proteggere i passeggeri e consegnarli in modo efficiente alle loro destinazioni.

Perché ciò accada, però, le auto hanno bisogno di un modo di parlare tra loro.

Pronto a parlare?

La comunicazione wireless tra veicoli autonomi è sempre stata un argomento di interesse per i ricercatori che hanno sviluppato l'auto di domani. Dimostrazioni simili L'auto a guida autonoma di Google Gli effetti scioccanti di Google Driverless Car [INFOGRAPHIC]

Il futuro è più vicino di quanto si possa pensare. Grazie al dipartimento di ricerca top secret di Google, Google X, le auto senza conducente sono ormai una realtà e potrebbero colpire il mainstream in un futuro non troppo lontano ... Leggi di più , che non include nemmeno un volante, sono impressionanti, ma sono anche progetti isolati costruiti su scala limitata.

Il problema che i ricercatori devono affrontare non è più come costruire un veicolo autonomo, poiché è già stato realizzato. Invece, il problema è come realizzare un veicolo autonomo sicuro e affidabile sulle strade di oggi. Le auto a guida autonoma che operano da sole potrebbero offrire comodità ai loro proprietari, ma non realizzeranno appieno l'efficienza, la sicurezza e i vantaggi in termini di costi che il veicolo autonomo può offrire.

Tali miglioramenti possono essere sbloccati solo tramite una rete di auto autonoma. Nessuna rete di questo tipo è stata costruita, quindi le opinioni su come potrebbe apparire variano, ma i ricercatori stanno lavorando per concretizzare l'idea.

Il Mobility Transformation Center del MIT, ad esempio, sta spingendo per rendere Ann Arbor (la città natale della scuola) leader nel settore automobilistico automatizzato. Larry Burns, professore di ingegneria presso la scuola, si è ispirato al regno animale per fargli notare che:

“Api sciamano. Gregge di oche. E non si incontrano. "

Uno sciame di bug può sembrare uno strano confronto con le auto automatizzate, ma è indicativo delle tolleranze strette che una rete di auto autonome potrebbe consentire. Un tipico driver umano, se non distratto, richiede 215 millisecondi per reagire. Ciò significa che un'auto che si muove a 100 chilometri all'ora percorre circa sei metri (quasi venti piedi) prima che l'autista possa persino rispondere. I conducenti sicuri spesso lasciano diverse lunghezze di auto tra loro e il veicolo che li precede a causa di questo ritardo.

Le onde radio, tuttavia, sono quasi istantanee Spiegazione degli standard e dei tipi Wi-Fi più comuniConfuso dai vari standard Wi-Fi in uso? Ecco cosa devi sapere su IEEE 802.11ac e sui precedenti standard wireless. Leggi di più (a distanza operano le macchine automatizzate), il che significa che le macchine automatizzate possono teoricamente operare in sicurezza con solo pochi piedi di distanza. All'improvviso l'immagine di uno sciame ha più senso; una rete di auto autonome non assomiglierebbe al traffico odierno ma piuttosto come un flusso costante di veicoli che si muovono organicamente, lasciando spazi di un metro (e talvolta molto meno) tra ogni auto. A prima vista, il movimento potrebbe apparire casuale, ma in realtà sarebbe altamente coordinato; vedresti un canale di macchine che si spostano a sinistra, confondendosi in spazi vuoti di soli pochi centimetri più grandi delle macchine stesse, se c'è un'uscita mezzo miglio lungo la strada.

Ma dire semplicemente che ciò sarà reso possibile dalle onde radio è come affermare che "un mago l'ha fatto!" Ci sono molti concetti diversi su come una rete di auto automatizzate potrebbe funzionare e generalmente funzionano in due categorie principali.

Comunicazioni da veicolo a veicolo

Il modo più ovvio per abilitare le reti di veicoli automatizzati Ecco come arriveremo in un mondo pieno di automobili senza conducenteLa guida è un'attività noiosa, pericolosa ed esigente. Potrebbe un giorno essere automatizzato dalla tecnologia automobilistica senza conducente di Google? Leggi di più è farli parlare direttamente tra loro. Da un punto di vista tecnico, questo è relativamente semplice e, di fatto, fa emergere le attuali tecnologie di prevenzione delle collisioni. Molte automobili di lusso ora includono il sistema automatico di controllo automatico della velocità e i sistemi di rottura automatizzati a bassa velocità che funzionano utilizzando una varietà di sensori. Aggiungi una radio e uno standard attraverso il quale i veicoli possano condividere i dati via radio e presto! Hai una rete wireless di base.

Questo ha un fascino perché è immediatamente utilizzabile e può operare con veicoli non automatizzati. La National Highway Traffic and Safety Administration, il principale organo di regolamentazione che sovrintende alle strade in America, ha già raccomandato l'implementazione della comunicazione veicolo-veicolo (V2V) per prevenire le collisioni. Un rapporto scritto da quattro ricercatori NTSB trovato che:

"... esclusi i conducenti affetti da alcol o sonnolenza, questi sistemi [V2V] gestiscono l'81% degli incidenti su tutti i veicoli che coinvolgono conducenti intatti".

Ciò significa che i sistemi V2V potrebbero prevenire la maggior parte delle collisioni automobilistiche se tutti i veicoli li implementassero.

Una popolare implementazione teorica di V2V è il sistema "plotone". Questa idea, che esiste da almeno il 1993, coinvolge gruppi di veicoli automatici che si uniscono per formare una linea lunga e ben spaziata. Ciò mantiene le auto automatizzate lontane da quelle che non sono automatizzate e offre vantaggi aerodinamici che riducono il consumo di carburante (ad eccezione della vettura principale).

In questo sistema praticamente qualsiasi tipo di comunicazione wireless potrebbe funzionare, poiché ogni veicolo nel plotone dovrebbe comunicare solo con quello che lo precede. Qualsiasi numero di moderne tecnologie wireless (Volvo ha dimostrato un plotone usando WiFi 802.11p) potrebbe funzionare in modo affidabile, poiché la breve gamma di comunicazioni limita i problemi di interferenza e ricezione. Anche un breve intervallo di comunicazione non sarebbe disastroso, poiché ogni auto automatizzata deve solo abbinare la velocità con quella precedente. Erik Coelingh, un ingegnere di Volvo, ha detto Phys.org che, "Noi [Volvo] crediamo che il plotone possa essere più sicuro della normale guida di oggi", ed elaborato che il produttore automobilistico sta esaminando attentamente il modo più efficiente - e più sicuro - per implementare il idea.

I sistemi V2V come il plotone sono un modo relativamente semplice per implementare veicoli autonomi, ma l'idea non è perfetta. Tutti i sistemi V2V mancano di hardware centralizzato responsabile del trasporto complessivo. I plotoni, ad esempio, sono efficienti per le auto coinvolte, ma non rispondono dinamicamente al traffico e non possono comunicare con l'infrastruttura stradale. Se un plotone incontra un traffico intenso, semplicemente rallenterà e seguirà il percorso determinato dalla macchina principale. Non c'è modo per le reti V2V di "vedere" un ingorgo e calcolare un percorso alternativo, o prevedere i tempi dei prossimi tre semafori e regolare la velocità di conseguenza. La piena potenziale efficienza del veicolo automatizzato non può essere realizzata con un sistema più ampio e complesso.

Veicolo a infrastruttura

Tale efficienza può essere abilitata solo se esiste un modo per consentire alle auto autonome di interagire non solo tra loro, ma anche con l'ambiente, consentendo lo "sciame di api" menzionato in precedenza. Per fare ciò, ogni auto deve essere in grado di collegarsi a una rete che si estende non solo nelle sue immediate vicinanze ma in un'area molto più ampia, forse grande quanto l'intera città in cui il veicolo sta funzionando. Questo tipo di rete è chiamato veicolo-infrastruttura ed è molto più complesso.

Attualmente sta conducendo una società tedesca una prova di tre mesi di un sistema V2I chiamato simTD che consente alle auto connesse di comunicare con elementi di infrastruttura. Ad esempio, un'auto con questo sistema può parlare con un'imminente semaforo Programmazione Arduino per principianti: esercitazione sul progetto del controllore del semaforoCostruire un controller semaforo Arduino ti aiuta a sviluppare le competenze di base di codifica! Ti iniziamo. Leggi di più e regola la sua velocità al momento del suo arrivo con il cambiamento della luce. In tal modo diminuisce il tempo di inattività, migliorando l'efficienza del carburante. Il sistema può anche avvisare un'auto e i suoi occupanti di imminenti pericoli stradali ricevendo dati quando un'altra auto slitta o si verifica una perdita di trazione.

Anche questa rudimentale implementazione di V2I offre vantaggi in termini di sicurezza ed efficienza, ma il rovescio della medaglia è la complessità. Una combinazione di WiFi, UMTS e GRPS (le ultime due sono standard di dati cellulari GSM vs. CDMA: qual è la differenza e qual è la migliore?Potresti aver sentito i termini GSM e CDMA gettati in giro in una conversazione sui telefoni cellulari, ma cosa significano veramente? Leggi di più ) vengono utilizzati per fornire una comunicazione costante sia con l'infrastruttura sia con altri veicoli.

SimTD utilizza anche trasmissioni da veicolo a veicolo come una catena a margherita per consentire la comunicazione infrastrutturale se nessuna delle radio di un veicolo è in grado di ricevere un segnale. È un'ottima idea, ma significa che ogni automobile della catena deve utilizzare uno standard compatibile e c'è anche la questione di come la comunicazione cellulare verrà gestita dai fornitori di quel servizio.

E poi c'è l'infrastruttura. SimTD ha lavorato con i produttori di veicoli e la città di Francoforte per condurre una tria sul campol, ma era limitato a soli venti semafori. L'implementazione dell'infrastruttura richiesta dalla comunicazione V2I sarà un'impresa costosa e sarà particolarmente difficile (se non impossibile) da implementare nelle zone rurali dove c'è molta strada e non molti soldi per costruire l'infrastruttura necessario.

La soluzione combinata

Tutto ciò rende il suono V2I difficile da implementare, nella migliore delle ipotesi, ma la buona notizia è che è completamente compatibile con V2V, e in effetti è probabile che lo includa in qualsiasi sistema del mondo reale. Ciò significa che le auto che non dispongono della capacità di comunicare con l'infrastruttura potrebbero ancora operare in rete in un senso limitato e, se necessario, tutte le auto potrebbero non ricevere comunicazioni V2V.

In effetti, è improbabile che vedremo spuntare una soluzione di infrastruttura da sola in qualsiasi parte del mondo. Costruire una rete del genere è costoso e richiede tempo. Richiede anche una tecnologia matura, poiché la modifica dello standard di comunicazione a metà strada attraverso la costruzione di infrastrutture potrebbe rovinare l'intero progetto.

Le piattaforme V2V, al contrario, sono già state distribuite in numero limitato. Contrariamente a quanto potresti aver sentito, hanno ancora molta strada da fare prima di percorrere le autostrade in gran numero, ma esistono e possono essere sviluppati rapidamente da team indipendenti.

Questi due approcci alle auto autonome sono compatibili perché si basano sulle stesse tecnologie di comunicazione. In effetti, le comunicazioni non sono il problema più urgente per i veicoli autonomi; simTD ha già dimostrato che il WiFi esistente e il cellulare possono funzionare bene. Il problema che i ricercatori devono affrontare non è risolvere il modo in cui comunicano, ma piuttosto decidere come comportarsi una volta che lo fanno.

Credito immagine: Wikimedia / SreeBot