كيف تتحدث السيارات ذات يوم مع بعضها البعض

الإعلانات

أصبحت السيارة ذاتية القيادة موضوعًا ساخنًا على مدار السنوات العديدة الماضية. تعتقد العديد من الشركات ، بما في ذلك Google ، أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تفعل العجائب في النقل العالمي.

لن تكون السيارات ذاتية القيادة ملائمة فحسب ؛ كما أنها ستكون أقل تكلفة وأكثر كفاءة في استهلاك الوقود وأكثر أمانًا. حتى أنهم قد يتحولون إلى مسافات طويلة ومملة إلى فرصة للاسترخاء أو قراءة كتاب أو استدعاء لحضور اجتماع.

لكن مواصلات الغد لا تتعلق فقط بالسيارات ذاتية القيادة. سوف يرى المستقبل شبكات من السيارات التي تعمل معًا للحفاظ على سلامة الركاب وتوصيلهم إلى وجهاتهم بكفاءة.

ولكي يحدث ذلك ، تحتاج السيارات إلى طريقة للتحدث مع بعضها البعض.

على استعداد للحديث؟

لطالما كان الاتصال اللاسلكي بين المركبات ذاتية القيادة موضوعًا يثير اهتمام الباحثين الذين يطورون سيارة الغد. مظاهرات مثل سيارة Google ذاتية القيادة آثار الصدمة للسيارة جوجل بدون سائق [INFOGRAPHIC]المستقبل أقرب مما قد تعتقد. بفضل قسم الأبحاث السرية للغاية في Google ، Google X ، أصبحت السيارات بدون سائق حقيقة واقعة ويمكن أن تصل إلى الاتجاه السائد في المستقبل غير البعيد ... قراءة المزيد

، التي لا تتضمن حتى عجلة القيادة ، مثيرة للإعجاب - لكنها أيضًا مشاريع وحيدة مبنية على نطاق محدود.

المشكلة التي تواجه الباحثين لم تعد كيف بناء مركبة ذاتية ، كما تم تحقيق ذلك بالفعل. بدلاً من ذلك ، تكمن المشكلة في كيفية صنع سيارة مستقلة آمنة وموثوقة على طرق اليوم. قد تعمل السيارات ذاتية القيادة التي تعمل بمفردها على توفير الراحة لأصحابها ، لكنها لن تدرك تمامًا الكفاءة والسلامة والتكلفة التي يمكن أن توفرها السيارة ذاتية القيادة.

لا يمكن فتح هذه التحسينات إلا عبر شبكة سيارات مستقلة. لم يتم بناء مثل هذه الشبكة ، لذلك تختلف الآراء حول ما قد تبدو عليه ، لكن الباحثين يعملون على صياغة الفكرة.

يعمل مركز Mobility Transformation Center في MIT ، على سبيل المثال ، على جعل Ann Arbor (مسقط رأس المدرسة) رائدة في مجال السيارات الآلية. لجأ لاري بيرنز ، أستاذ الهندسة في المدرسة ، إلى مملكة الحيوانات للإلهام ، مشيراً إلى:

"النحل سرب. قطيع الاوز. ولا يلتقيان ببعضهما البعض ".

قد يبدو سرب من الحشرات مقارنة غريبة مع السيارات الآلية ، ولكنه يشير إلى التسامح الضيق الذي يمكن أن تتيحه شبكة من السيارات المستقلة. يتطلب السائق البشري النموذجي ، إن لم يكن مشتتًا ، 215 مللي ثانية للرد. وهذا يعني أن السيارة التي تتحرك بسرعة 100 كيلومتر في الساعة ستقطع حوالي ستة أمتار (ما يقرب من عشرين قدمًا) قبل أن يتمكن السائق حتى من الاستجابة. غالبًا ما يترك السائقون الآمنون عدة أطوال للسيارة بينهم وبين السيارة أمامهم بسبب هذا التأخير.

لكن الموجات الراديوية تكاد تكون فورية شرح معايير وأنواع Wi-Fi الأكثر شيوعًاهل تشعر بالحيرة من معايير Wi-Fi المختلفة المستخدمة؟ إليك ما تحتاج إلى معرفته عن معايير IEEE 802.11ac والمعايير اللاسلكية الأقدم. قراءة المزيد (على مسافة تعمل السيارات الآلية) ، مما يعني أن السيارات الآلية يمكن أن تعمل نظريًا بأمان مع وجود بضعة أقدام بينها فقط. فجأة أصبحت صورة السرب أكثر منطقية ؛ لن تبدو شبكة السيارات المستقلة مثل حركة المرور اليوم ، ولكنها بدلاً من ذلك مثل التدفق المستمر للمركبات التي تتحرك بشكل عضوي ، تاركة مسافات متر (وأحيانًا أقل بكثير) بين كل سيارة. للوهلة الأولى ، قد تبدو الحركة عشوائية ، لكنها ستكون منسقة للغاية في الواقع ؛ ستشاهد قناة من السيارات تتحرك يسارًا ، وتندمج في فجوات أكبر بسنتيمترات من السيارات نفسها ، إذا كان هناك مخرج نصف ميل على الطريق.

لكن القول ببساطة إن هذا سيصبح ممكناً بواسطة موجات الراديو يشبه القول "ساحر فعل ذلك!" هناك العديد مفاهيم مختلفة لكيفية عمل شبكة السيارات الآلية ، وهي تعمل بشكل عام في فئتين رئيسيتين.

الاتصالات من مركبة إلى مركبة

الطريقة الأكثر وضوحا تمكين شبكات المركبات الآلية إليك كيف سنصل إلى عالم مليء بالسيارات بدون سائقالقيادة مهمة شاقة وخطيرة ومتطلبة. هل يمكن أن يتم تشغيله يومًا ما بواسطة تقنية السيارات بدون سائق من Google؟ قراءة المزيد هو جعلهم يتحدثون مع بعضهم البعض مباشرة. من منظور تقني ، هذا أمر بسيط نسبيًا ، وفي الواقع قفزات من تقنيات تجنب الاصطدام الحالية. تتضمن العديد من السيارات الفاخرة الآن نظام التحكم الآلي في السرعة وأنظمة الكسر الآلية منخفضة السرعة التي تعمل باستخدام مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار. أضف في راديو ، ومعيار يمكن من خلاله للمركبات مشاركة البيانات عبر الراديو ، ومعظم! لديك شبكة لاسلكية أساسية.

هذا له جاذبية لأنه قابل للاستخدام على الفور ويمكن أن يعمل مع المركبات غير المؤتمتة. الإدارة الوطنية للمرور والسلامة على الطرق السريعة ، أعلى هيئة تنظيمية تشرف على الطرق في أمريكا ، أوصت بالفعل بتنفيذ الاتصالات من مركبة إلى مركبة (V2V) لمنع التصادم. تقرير كتبه أربعة باحثين في NTSB وجدت ذلك:

"... باستثناء السائقين الذين يعانون من إدمان الكحول أو النعاس ، تتعامل هذه الأنظمة [V2V] مع 81 بالمائة من حوادث جميع المركبات التي تنطوي على سائقين لا يعانون من أي عجز."

وهذا يعني أن أنظمة V2V يمكن أن تمنع غالبية تصادمات السيارات إذا نفذتها جميع المركبات.

تطبيق نظري شائع لل V2V هو نظام "الفصيل". تتضمن هذه الفكرة ، التي كانت موجودة منذ عام 1993 على الأقل ، مجموعات من المركبات الآلية التي تجتمع معًا لتشكيل خط طويل متباعد بإحكام. يؤدي ذلك إلى إبعاد السيارات المؤتمتة عن السيارات غير الآلية ويوفر مزايا ديناميكية هوائية تقلل من استهلاك الوقود (باستثناء السيارة الرئيسية).

في هذا النظام ، يمكن أن يعمل أي نوع من الاتصالات اللاسلكية تقريبًا ، حيث سيتعين على كل مركبة في الفصيل التواصل فقط مع السيارة التي أمامه. أي عدد من التقنيات اللاسلكية الحديثة (أظهرت فولفو فصيلة باستخدام 802.11p WiFi) يمكن أن تعمل بشكل موثوق ، حيث أن المدى القصير للاتصالات يحد من مشاكل التداخل والاستقبال. حتى الفاصل الزمني في الاتصال لن يكون كارثياً ، حيث أن كل سيارة آلية تحتاج فقط إلى مطابقة السرعة مع السيارة التي أمامها. وقال إريك كولينغ ، مهندس بشركة فولفو Phys.org أن "نحن [فولفو] نعتقد أن التفجير يمكن أن يكون أكثر أمانًا من القيادة العادية اليوم" ، وأوضحنا أن الشركة المصنعة للسيارات تدرس عن كثب الطريقة الأكثر فعالية - والأكثر أمانا - لتنفيذ فكرة.

تعد أنظمة V2V مثل الفصيلة طريقة بسيطة نسبيًا لتنفيذ المركبات المستقلة ، لكن الفكرة ليست مثالية. تفتقر جميع أنظمة V2V إلى أجهزة مركزية مسؤولة عن النقل العام. تعتبر الفصائل ، على سبيل المثال ، فعالة بالنسبة للسيارات المعنية ، لكنها لا تستجيب ديناميكيًا لحركة المرور ولا يمكنها التواصل مع البنية التحتية للطرق. إذا واجه الفصيل حركة مرور كثيفة ، فسوف يتباطأ ببساطة ويتبع الطريق الذي تحدده السيارة التي يقودها. لا توجد طريقة لشبكات V2V "لرؤية" ازدحام المرور وحساب مسار بديل ، أو التنبؤ بتوقيت التوقفات الثلاث التالية وضبط السرعة وفقًا لذلك. لا يمكن تحقيق الكفاءة المحتملة الكاملة للمركبة الآلية من خلال نظام أكبر وأكثر تعقيدًا.

من السيارة إلى البنية التحتية

يمكن تفعيل هذه الكفاءة فقط إذا كانت هناك طريقة للسماح للسيارات ذاتية التفاعل بالتفاعل ليس فقط مع بعضها البعض ، ولكن أيضًا مع البيئة ، مما يتيح "سرب النحل" المذكور سابقًا. للقيام بذلك ، يجب أن تكون كل سيارة قادرة على الانخراط في شبكة تمتد ليس فقط إلى جوارها المباشر ولكن إلى منطقة أوسع بكثير ، ربما بحجم المدينة بأكملها التي تعمل فيها السيارة. يسمى هذا النوع من الشبكات من مركبة إلى بنية تحتية ، وهو أكثر تعقيدًا بكثير.

تجري شركة ألمانية حاليا تجربة لمدة ثلاثة أشهر لنظام V2I تسمى simTD مما يسمح للسيارات المتصلة بالتواصل مع عناصر البنية التحتية. على سبيل المثال ، يمكن أن تتحدث سيارة بهذا النظام مع سيارة قادمة اشارة المرور برمجة Arduino للمبتدئين: البرنامج التعليمي لمشروع التحكم في إشارات المروريساعدك بناء وحدة التحكم في إشارات المرور Arduino على تطوير مهارات الترميز الأساسية! نحن نبدأ. قراءة المزيد وضبط سرعته لتوقيت وصوله مع تغير الضوء. وبذلك يقلل من وقت الخمول ، مما يحسن من كفاءة استهلاك الوقود. يمكن للنظام أيضًا تحذير السيارة وركابها من مخاطر الطريق القادمة من خلال تلقي البيانات عندما تنزلق سيارة أخرى أو تتعرض لفقدان الجر.

حتى هذا التنفيذ البدائي لـ V2I يتيح فوائد السلامة والكفاءة ، ولكن الجانب السلبي هو التعقيد. مزيج من WiFi و UMTS و GRPS (الأخيرين هي معايير البيانات الخلوية GSM مقابل. CDMA: ما هو الفرق وأيهما أفضل؟ربما تكون قد سمعت عن مصطلحات GSM و CDMA التي تم طرحها من قبل في محادثة حول الهواتف المحمولة ، ولكن ماذا تعني حقًا؟ قراءة المزيد تستخدم لتوفير اتصال مستمر مع كل من البنية التحتية والمركبات الأخرى.

تستخدم SimTD أيضًا عمليات الإرسال من مركبة إلى أخرى كسلسلة ديزي لتمكين اتصال البنية التحتية إذا لم تستطع أي من أجهزة الراديو في السيارة استقبال إشارة. هذه فكرة رائعة ، ولكنها تعني أن كل سيارة في السلسلة يجب أن تستخدم معيارًا متوافقًا ، وهناك أيضًا سؤال حول كيفية التعامل مع الاتصالات الخلوية من قبل مزودي تلك الخدمة.

ثم هناك البنية التحتية. عملت SimTD مع مصنعي المركبات ومدينة فرانكفورت لإجراء تجربة ميدانيةل، ولكن كان يقتصر على عشرين إشارة مرور فقط. سيكون تنفيذ البنية التحتية التي تتطلبها اتصالات V2I مشروعًا باهظًا ، وسيكون صعبًا بشكل خاص (إن لم يكن من المستحيل) التنفيذ في المناطق الريفية حيث يوجد الكثير من الطرق وليس هناك الكثير من المال لبناء البنية التحتية بحاجة.

الحل المشترك

كل هذا يجعل تطبيق V2I صعبًا ، في أحسن الأحوال ، ولكن الخبر السار هو أنه متوافق تمامًا مع V2V ، وفي الواقع من المحتمل أن يتم تضمينه في أي نظام في العالم الحقيقي. هذا يعني أن السيارات التي تفتقر إلى القدرة على التواصل مع البنية التحتية يمكن أن تعمل في الشبكة بشكل محدود ، ويمكن لجميع السيارات التخلف عن الاتصال V2V إذا لزم الأمر.

في الواقع ، من غير المحتمل أن نرى حلًا للبنية التحتية يظهر بمفرده في أي مكان في العالم. إن بناء مثل هذه الشبكة أمر مكلف ويستهلك الوقت. كما يتطلب أيضًا تقنية ناضجة ، نظرًا لأن تغيير معيار الاتصال في منتصف الطريق من خلال بناء البنية التحتية يمكن أن يدمر المشروع بأكمله.

على النقيض من ذلك ، يتم نشر منصات V2V بالفعل بأعداد محدودة. على عكس ما قد سمعت ، لا يزال أمامهم طريق طويل قبل أن يقطعوا الطرق السريعة بأعداد كبيرة، لكنها موجودة ويمكن تطويرها بسرعة بواسطة فرق مستقلة.

يتوافق هذان النهجان للسيارات المستقلة لأنها تعتمد على نفس تقنيات الاتصال. في الواقع ، الاتصالات ليست القضية الأكثر إلحاحا التي تواجه المركبات ذاتية القيادة. لقد أثبتت simTD بالفعل شبكة WiFi الحالية ويمكن أن تعمل الهواتف الخلوية بشكل جيد. إن المشكلة التي تواجه الباحثين لا تحل كيف سيتواصلون ، ولكن بدلاً من ذلك تقرر كيف يجب أن يتصرفوا بمجرد أن يفعلوا.

حقوق الصورة: ويكيميديا ​​/ SreeBot