Come le automobili si parleranno un giorno l'un l'altro

L'auto a guida autonoma è diventata un tema caldo negli ultimi anni. Molte aziende, tra cui Google, ritengono 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 persino trasformare lunghi, noiosi pendolari in opportunità per rilassarsi, leggere un libro o telefonare a una riunione.

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

Perché ciò accada, però, le macchine hanno bisogno di un modo per parlarsi.

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 come la macchina auto-guida di Google Gli effetti scioccanti della Google Driverless Car [INFOGRAPHIC] Gli effetti scioccanti della 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 diventate una realtà e potrebbero colpire il mainstream in un futuro non troppo lontano ... Read More, che non include nemmeno il volante, sono impressionanti - ma sono anche progetti solitari costruiti su scala limitata.

Il problema dei ricercatori non è più il modo di farlo costruire un veicolo autonomo, come è già stato fatto. Invece, il problema è come creare un veicolo autonomo sicuro e affidabile sulle strade di oggi. Le auto a guida autonoma che operano da sole potrebbero fornire ai loro proprietari la convenienza, ma non realizzeranno appieno l'efficienza, la sicurezza e i vantaggi in termini di costi che il veicolo autonomo può fornire.

Questi miglioramenti possono essere sbloccati solo tramite una rete di auto autonoma. Non è stata creata una rete di questo genere, quindi le opinioni su ciò che potrebbe sembrare variano, ma i ricercatori stanno lavorando per arricchire l'idea.

Il Mobility Transformation Center del MIT, ad esempio, sta spingendo affinché Ann Arbor (la città natale della scuola) sia un leader nel settore dell'automazione automatizzata. Larry Burns, un professore di ingegneria della scuola, si è rivolto al regno animale per ispirazione, sottolineando che:

“Sciame di api Gregge di oche E non si incontrano a vicenda.”

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

Le onde radio, tuttavia, sono quasi istantanee. Capire i più comuni standard Wi-Fi Comprendere i più comuni standard Wi-Fi Il Wi-Fi può essere un po 'confuso perché ci sono una serie di standard diversi utilizzati. Ecco cosa devi sapere. Per saperne di più (a distanze le macchine automatizzate funzionano), il che significa che le auto automatiche possono teoricamente funzionare in sicurezza con solo pochi metri tra loro. Improvvisamente l'immagine di uno sciame ha più senso; una rete di automobili autonome non assomiglia al traffico di oggi 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; tu saresti testimone di un canale di macchine che si muove a sinistra, che si fondono in intervalli di soli centimetri più grandi delle macchine stesse, se c'è un'uscita a mezzo miglio lungo la strada.

Ma dire semplicemente che ciò sarà reso possibile dalle onde radio è come affermare “un mago lo ha fatto!” Esistono molti concetti diversi su come una rete di automobili automatiche potrebbe funzionare e generalmente funzionano in due categorie principali.

Comunicazioni veicolo-veicolo

Il modo più ovvio per abilitare le reti di veicoli automatici Ecco come arriveremo in un mondo pieno di auto senza conducente Ecco come arriveremo in un mondo pieno di auto senza conducente La guida è un compito noioso, pericoloso ed impegnativo. 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 in effetti scavalca le attuali tecnologie di prevenzione delle collisioni. Molte automobili di lusso ora includono il controllo automatico della velocità di crociera e i sistemi di frenatura automatici a bassa velocità che funzionano utilizzando una varietà di sensori. Aggiungi una radio e uno standard attraverso il quale i veicoli possono condividere i dati via radio, e presto! Hai una rete wireless di base.

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

“... esclusi i conducenti con problemi di alcol o sonnolenza, questi sistemi [V2V] si occupano dell'81 percento di incidenti su veicoli che coinvolgono guidatori senza problemi.”

Ciò significa che i sistemi V2V potrebbero impedire la maggior parte degli incidenti automobilistici se tutti i veicoli li implementano.

Una popolare implementazione teorica di V2V è la “plotone” sistema. Questa idea, che esiste da almeno dal 1993, coinvolge gruppi di veicoli automatizzati che si uniscono per formare una linea lunga e strettamente distanziata. Ciò mantiene le auto automatizzate lontane da quelle che non sono automatizzate e fornisce benefici aerodinamici che riducono il consumo di carburante (ad eccezione della macchina principale).

In questo sistema praticamente qualsiasi tipo di comunicazione wireless potrebbe funzionare, dato che ogni veicolo nel plotone dovrebbe solo comunicare con quello di fronte ad esso. Qualsiasi numero di moderne tecnologie wireless (Volvo ha dimostrato un plotone che utilizza il WiFi 802.11p) potrebbe funzionare in modo affidabile, poiché la breve distanza di comunicazione limita i problemi di interferenza e ricezione. Anche un momentaneo errore nella comunicazione non sarebbe disastroso, poiché ogni macchina automatizzata ha bisogno solo della velocità della corrispondenza con quella precedente. Erik Coelingh, un ingegnere con Volvo, ha detto a Phys.org, “Noi [Volvo] crediamo che il plotone possa essere più sicuro della guida normale oggi,” ed ha elaborato che il produttore automobilistico sta esaminando da vicino il modo più efficiente e più sicuro per implementare l'idea.

I sistemi V2V come il platooning 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 generale. 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 pesante, semplicemente rallenterà e seguirà la rotta determinata dalla macchina principale. Non c'è modo per le reti V2V “vedere” un ingorgo e calcola un percorso alternativo, o prevedere i tempi dei prossimi tre semafori e regolare la velocità di conseguenza. La piena efficienza potenziale del veicolo automatizzato non può essere realizzata con un sistema più grande e più complesso.

Veicolo a infrastruttura

Questa efficienza può essere attivata solo se c'è un modo per far interagire auto autonome non solo l'una con l'altra, ma anche con l'ambiente, consentendo “sciame di api” menzionato prima. Per fare questo, ogni macchina deve essere in grado di connettersi a una rete che si estende non solo nelle immediate vicinanze ma in un'area molto più ampia, forse grande quanto l'intera città in cui il veicolo sta operando. Questo tipo di rete è chiamato veicolo -infrastruttura, ed è molto più complessa.

Una società tedesca sta attualmente conducendo una prova di tre mesi di un sistema V2I chiamato simTD che consente alle auto connesse di comunicare con gli elementi dell'infrastruttura. Ad esempio, un'auto con questo sistema può parlare con un semaforo imminente Arduino Programming For Beginners: Il semaforo del programmatore Programmazione Arduino per principianti: il semaforo La scorsa settimana, abbiamo appreso la struttura di base di un programma Arduino e ci siamo avvicinati guarda l'esempio "lampeggiante". Spero che tu abbia colto l'opportunità per sperimentare il codice, regolando i tempi. Questa volta, ... Leggi di più e regola la sua velocità nel tempo al 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 l'auto ei suoi occupanti dei pericoli della strada in arrivo ricevendo dati quando un'altra vettura slitta o subisce una perdita di trazione.

Anche questa rudimentale implementazione di V2I offre vantaggi in termini di sicurezza ed efficienza, ma il lato negativo è la complessità. Una combinazione di WiFi, UMTS e GRPS (gli ultimi due sono standard di dati cellulari GSM Vs. CDMA: Qual è la differenza e quale è meglio? GSM Vs. CDMA: Qual è la differenza e quale è meglio? Potresti aver sentito i termini GSM e CDMA gettati in giro in una conversazione sui telefoni cellulari, ma cosa significano veramente? Ulteriori informazioni) sono utilizzati per fornire una comunicazione costante con l'infrastruttura e altri veicoli.

SimTD utilizza anche trasmissioni da veicolo a veicolo come una catena a margherita per consentire la comunicazione dell'infrastruttura se nessuna delle radio di un veicolo può ricevere un segnale. Questa è una grande idea, ma significa che ogni auto della catena deve utilizzare uno standard compatibile, e c'è anche la questione di come la comunicazione cellulare sarà gestita dai fornitori di quel servizio.

E poi c'è l'infrastruttura. La SimTD ha collaborato con le case automobilistiche e con la città di Francoforte per condurre una prova sul campo, ma era limitata a soli venti semafori. Implementare l'infrastruttura richiesta dalla comunicazione V2I sarà un'impresa costosa, e sarà particolarmente difficile (se non impossibile) implementarla nelle aree rurali dove c'è molta strada e non ci sono molti soldi per costruire l'infrastruttura necessaria.

La soluzione combinata

Tutto ciò rende V2I un suono difficile da implementare, nella migliore delle ipotesi, ma la buona notizia è che è interamente compatibile con V2V, ed è probabile che sia inclusa in qualsiasi sistema reale. Ciò significa che le auto che non hanno la capacità di comunicare con l'infrastruttura potrebbero comunque funzionare nella rete in un senso limitato, e tutte le auto potrebbero utilizzare le comunicazioni V2V se necessario.

In effetti, è improbabile che vedremo una soluzione infrastrutturale emergere da sola in qualsiasi parte del mondo. Costruire una rete di questo tipo è costoso e richiede tempo. Richiede anche una tecnologia matura, dal momento che cambiare lo standard di comunicazione a metà strada con l'infrastruttura dell'edificio potrebbe rovinare l'intero progetto.

Le piattaforme V2V, al contrario, sono già state implementate in numero limitato. Contrariamente a quello che potresti aver sentito, hanno ancora molta strada da fare prima che girino per le autostrade in grandi numeri, ma esistono e possono essere sviluppati rapidamente da squadre indipendenti.

Questi due approcci alle auto autonome sono compatibili perché si basano sulle stesse tecnologie di comunicazione. In effetti, la comunicazione non è il problema più urgente che devono affrontare i veicoli autonomi; simTD ha già dimostrato che WiFi e cellulari esistenti possono funzionare bene. Il problema che devono affrontare i ricercatori non è quello di risolvere il modo in cui comunicano, ma decidere invece come dovrebbero comportarsi una volta fatto.

Immagine di credito: Wikimedia / SreeBot

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