איך מכוניות ידברו יום אחד עם השני

פרסומת

המכונית שנוהגת בעצמה הפכה לנושא חם במהלך השנים האחרונות. חברות רבות, כולל גוגל, מאמינות כי טכנולוגיה זו יכולה לעשות פלאים לתחבורה עולמית.

מכוניות בנהיגה עצמית לא יהיו פשוט נוחות; הם גם יהיו פחות יקרים, יעילים יותר בדלק ובטוחים יותר. הם עשויים אפילו להפוך נסיעות ארוכות ומשעממות להזדמנות להירגע, לקרוא ספר או להתקשר לפגישה.

אבל התחבורה של מחר איננה רק המכונית הנהיגה העצמית. העתיד יראה רשתות מכוניות העובדות יחד כדי לשמור על ביטחון הנוסעים ולהעבירם ליעדיהם ביעילות.

אולם כדי שזה יקרה, מכוניות צריכות דרך לדבר זה עם זה.

מוכנים לדבר?

תקשורת אלחוטית בין כלי רכב אוטונומיים תמיד הייתה עניין שמעניין החוקרים המפתחים את מכונית המחר. הפגנות כמו המכונית הנהיגה העצמית של גוגל ההשפעות המזעזעות של המכונית נטולת הנהגים של גוגל [INFOGRAPHIC]העתיד קרוב מכפי שאפשר לחשוב. בזכות מחלקת המחקר הסודית הבכירה של גוגל, גוגל X, מכוניות נטולות נהגים הן כיום מציאות ויכולות להכות את הזרם המרכזי בעתיד הלא רחוק ... קרא עוד , שאינם כוללים אפילו הגה, הם מרשימים - אך הם גם פרויקטים בודדים הבנויים בקנה מידה מוגבל.

הבעיה שעומדת בפני החוקרים היא כבר לא כיצד

לבנות רכב אוטונומי, כפי שכבר הושג. במקום זאת, הבעיה היא כיצד ליצור רכב אוטונומי בטוח ואמין בכבישים של היום. מכוניות בנהיגה עצמית הפועלות לבדן עשויות לספק לבעליהן נוחות, אך הן אינן מבינות במלואן את היעילות, הבטיחות והיתרונות שהרכב האוטונומי יכול לספק.

ניתן לפתוח את השיפורים הללו באמצעות רשת מכוניות אוטונומית. לא הוקמה רשת כזו, ולכן הדעות על איך היא עשויה להיראות משתנות, אך החוקרים פועלים למען הרעיון.

מרכז הטרנספורמציה לניידות ב- MIT, למשל, דוחף להפוך את אן ארבור (עיר בית הספר) למובילה בתחום ההנעה האוטומטית. לארי ברנס, פרופסור להנדסה בבית הספר, פנה לממלכת החיות לקבלת השראה, והצביע כי:

"דבורים נחילות. עדרי אווזים. והם לא נתקלים זה בזה. "

נחיל באגים אולי נראה כהשוואה מוזרה למכוניות אוטומטיות, אך זה מעיד על הסבולות הצפופות שרשת מכוניות אוטונומיות יכולה לאפשר. נהג אנושי טיפוסי, אם לא מוסח, דורש 215 אלפיות השנייה כדי להגיב. המשמעות היא שמכונית שתנוע במהירות של 100 קמ"ש תעבור כשישה מטרים (כמעט עשרים רגל) לפני שהנהג יכול אפילו להגיב. נהגים בטוחים משאירים לעיתים קרובות כמה אורכי רכב בינם לבין הרכב שמולם בגלל עיכוב זה.

לעומת זאת גלי רדיו כמעט מיידיים התקנים והסוגים הטובים ביותר ל- Wi-Fi הוסברומבלבלים בין תקני ה- Wi-Fi השונים הנמצאים בשימוש? להלן מה שאתה צריך לדעת על IEEE 802.11ac ותקנים אלחוטיים ישנים יותר. קרא עוד (במרחקים פועלים מכוניות אוטומטיות), כלומר מכוניות אוטומטיות יכולות באופן תיאורטי לפעול בבטחה כשרק כמה מטרים ביניהן. לפתע דימוי נחיל הגיוני יותר; רשת של מכוניות אוטונומיות לא תיראה כמו התנועה של היום, אלא במקום זאת כמו זרם קבוע של כלי רכב הנעים באופן אורגני ומשאיר רווחים של מטר (ולעיתים הרבה פחות) בין כל מכונית. במבט חטוף, התנועה עשויה להראות אקראית, אך היא למעשה תואמת מאוד; אתה יכול לראות ערוץ של מכוניות הנעות שמאלה, ומתמזגות לפערים הגדולים בסנטימטרים בלבד מהמכוניות עצמן, אם יש יציאה של חצי קילומטר במעלה הדרך.

אבל פשוט לומר שזה יתאפשר על ידי גלי רדיו זה דומה לקביעת "הקוסם עשה את זה!" יש הרבה מושגים שונים כיצד רשת מכוניות אוטומטיות עשויה לעבוד, והם בדרך כלל עובדים בשתי קטגוריות עיקריות.

תקשורת רכב לרכב

הדרך הברורה ביותר ל לאפשר רשתות של כלי רכב אוטומטיים כך נגיע לעולם שמלא במכוניות נטולות נהגיםנהיגה היא משימה מייגעת, מסוכנת ותובענית. האם יום אחד זה יכול להיות אוטומטי על ידי טכנולוגיית המכוניות ללא הנהג של גוגל? קרא עוד זה לגרום להם לדבר ישירות זה עם זה. מנקודת מבט טכנית, זה פשוט יחסית, ולמעשה קפיצות מדרגה מטכנולוגיות הימנעות מהתנגשות. מכוניות יוקרה רבות כוללות כיום בקרת שיוט אוטומטית ומערכות שבירה אוטומטיות במהירות נמוכה הפועלות באמצעות מגוון חיישנים. הוסף רדיו, ותקן שדרכו כלי רכב יכולים לשתף נתונים באמצעות רדיו, ופרסטו! יש לך רשת אלחוטית בסיסית.

יש לזה ערעור מכיוון שהוא ניתן לשימוש באופן מיידי ויכול לפעול עם רכבים שאינם אוטומטיים. מינהל התנועה והבטיחות בכבישים המהירים, הגוף הרגולטורי המפקח על הכבישים באמריקה, כבר המליץ ​​על יישום תקשורת רכב-לרכב (V2V) כדי למנוע התנגשויות. דו"ח שנכתב על ידי ארבעה חוקרי NTSB מצאתי את זה:

"... למעט נהגים שנפגעו כתוצאה מאלכוהול או נמנום, מערכות אלה [V2V] מתמודדות עם 81 אחוז מההתרסקויות של כל כלי הרכב בהן היו מעורבים נהגים לא קשורים."

פירוש הדבר שמערכות V2V עשויות למנוע את מרבית ההתנגשויות ברכב אם כל הרכבים יישמו אותן.

יישום תיאורטי פופולרי של V2V היא מערכת "מחלקה". רעיון זה, שקיים מאז לפחות 1993, כולל קבוצות של כלי רכב אוטומטיים שנמצאים יחד ויוצרים קו ארוך ומרוחק. זה מרחיק את המכוניות האוטומטיות מאלו שאינן אוטומטיות ומספק יתרונות אווירודינמיים שמפחיתים את צריכת הדלק (למעט מכונית ההובלה).

במערכת זו כמעט כל סוג של תקשורת אלחוטית יכול לעבוד, מכיוון שכל רכב במחלקה יצטרך רק לתקשר עם זה שמולו. כל מספר טכנולוגיות אלחוטיות מודרניות (וולוו הדגימה מחלקה באמצעות WiFi 802.11p) יכול לפעול באופן אמין, שכן הטווח הקצר של התקשורת מגביל בעיות הפרעות וקבלה. אפילו הפסקת זמן תקשורתית לא תהיה הרת אסון, מכיוון שכל מכונית אוטומטית זקוקה רק להתאמה למהירות לזו שלפניה. אריק קילינג, מהנדס עם וולוו, סיפר Phys.org כי, "אנו [וולוו] מאמינים כי כלי טיסות יכול להיות בטוח יותר מנהיגה רגילה כיום", והרחיבנו כי יצרנית הרכב בוחנת מקרוב את הדרך היעילה והבטוחה ביותר ליישום ה- רעיון.

מערכות V2V כמו פלונטינג הן דרך פשוטה יחסית ליישום כלי רכב אוטונומיים, אך הרעיון אינו מושלם. כל מערכות ה- V2V חסרות חומרה ריכוזית האחראית על ההובלה הכוללת. אפלטונים, למשל, יעילים לרכבים המעורבים, אך הם אינם מגיבים באופן דינמי לתנועה ואינם יכולים לתקשר עם תשתית דרכים. אם מחלקה נתקלת בתנועה כבדה היא פשוט תאט ולעקוב אחר המסלול שנקבע על ידי המכונית המובילה. אין דרך לרשתות V2V "לראות" פקק ולחשב מסלול חלופי, או לחזות את התזמון של שלושת הפנסים הבאים ולהתאים את המהירות בהתאם. לא ניתן לממש את היעילות הפוטנציאלית המלאה של הרכב האוטומטי באמצעות מערכת גדולה ומורכבת יותר.

רכב לתשתיות

ניתן לאפשר יעילות זו רק אם יש דרך לאפשר למכוניות אוטונומיות לקיים אינטראקציה זו עם זו, אלא גם עם הסביבה, מה שמאפשר את "נחיל הדבורים" שהוזכר קודם לכן. כדי לעשות זאת, כל מכונית צריכה להיות מסוגלת להתחבר לרשת שמשתרעת לא רק בסביבתה המיידית, אלא באזור רחב בהרבה, אולי גדול ככל העיר בה פועל הרכב. רשת מסוג זה נקראת רכב לתשתית והיא מורכבת בהרבה.

בימים אלה מנהלת חברה גרמנית ניסוי של שלושה חודשים על מערכת V2I בשם simTD המאפשרת למכוניות מחוברות לתקשר עם גורמי תשתית. לדוגמה, מכונית עם מערכת זו יכולה לדבר עם מתקרב רמזור תכנות ארדואינו למתחילים: הדרכת פרויקט בקרת רמזורבניית בקר רמזור של Arduino עוזרת לך לפתח מיומנויות קידוד בסיסיות! אנו מתחילים. קרא עוד ולהתאים את מהירותו לזמן הגעתו עם שינוי האור. בכך הוא מקטין זמן סרק, מה שמשפר את יעילות הדלק. המערכת יכולה גם להזהיר מכונית ויושביה למפגעי דרך צפויים על ידי קבלת נתונים כאשר מכונית אחרת מחליקה או חווה אובדן משיכה.

אפילו יישום בסיסי זה של V2I מאפשר יתרונות בטיחות ויעילות, אך החיסרון הוא מורכבות. שילוב של WiFi, UMTS ו- GRPS (שני האחרונים הם תקני נתונים סלולריים GSM Vs. CDMA: מה ההבדל ואיזה עדיף?יתכן ששמעת את המונחים GSM ו- CDMA שהושלכו לפני כן בשיחה על טלפונים סלולריים, אבל למה הם באמת מתכוונים? קרא עוד ) משמשים כדי לספק תקשורת קבועה עם תשתיות וכלי רכב אחרים כאחד.

SimTD משתמש גם בהעברות רכב לרכב כרשת חיננית כדי לאפשר תקשורת תשתית אם אף אחד מהרדיו של הרכב לא יכול לקבל אות. זה רעיון נהדר, אבל זה אומר שכל מכונית בשרשרת חייבת להשתמש בתקן תואם, ויש גם השאלה כיצד ינהלו תקשורת סלולרית על ידי ספקי השירות ההוא.

ואז יש את התשתית. SimTD עבד עם יצרני הרכב והעיר פרנקפורט על מנת לערוך משולש שטחl, אבל זה היה מוגבל רק לעשרים רמזורים. יישום התשתית הנדרשת בתקשורת V2I יהיה מיזם יקר וזה יהיה קשה במיוחד (אם לא בלתי אפשרי) ליישם באזורים כפריים שבהם יש הרבה דרך ולא הרבה כסף לבניית התשתית צורך.

הפיתרון המשולב

כל אלה גורמים V2I להישמע קשה ליישום, במקרה הטוב, אך החדשות הטובות הן שהיא תואמת לחלוטין את V2V, ולמעשה היא עשויה לכלול אותה בכל מערכת בעולם האמיתי. המשמעות היא שמכוניות אשר חסרות יכולת לתקשר עם תשתית עדיין יכולות לפעול ברשת במובן מוגבל, וכל המכוניות יכולות להחליף תקשורת V2V במידת הצורך.

אכן, לא סביר שנראה שפתרון תשתיות צץ לבד בכל מקום בעולם. בניית רשת כזו היא גם יקרה וגם דורשת זמן. זה גם דורש טכנולוגיה בוגרת, מכיוון ששינוי תקן התקשורת באמצע הדרך בתשתית בנייה עלול להרוס את כל הפרויקט.

לעומת זאת, פלטפורמות V2V כבר נפרסות במספר מוגבל. בניגוד למה ששמעת, יש להם עוד דרך ארוכה לפני שהם ישייטו בכבישים המהירים במספרים גדולים, אך הם קיימים ויכולים להתפתח במהירות על ידי צוותים עצמאיים.

שתי הגישות הללו למכוניות אוטונומיות תואמות מכיוון שהן מסתמכות על אותן טכנולוגיות תקשורת. למעשה, תקשורת אינה הנושא הדוחק ביותר שעומד בפני כלי רכב אוטונומיים; simTD כבר הדגימה WiFi קיים וסלולרי יכולים לעבוד טוב. הבעיה שעומדת בפני החוקרים היא לא לפתור את האופן שבו הם מתקשרים, אלא להחליט כיצד עליהם להתנהג ברגע שהם יתנהגו.

אשראי תמונה: ויקימדיה / SreeBot