Wie Autos eines Tages miteinander reden werden

Das selbstfahrende Auto ist in den letzten Jahren ein heißes Thema geworden. Viele Unternehmen, einschließlich Google, glauben, dass diese Technologie für den weltweiten Transport Wunder bewirken kann.

Selbstfahrende Autos werden nicht nur bequem sein; Sie sind auch kostengünstiger, sparsamer und sicherer. Sie können sogar lange, langweilige Arbeitswege zu einer Gelegenheit machen, sich zu entspannen, ein Buch zu lesen oder ein Meeting anzurufen.

Beim Transport von morgen geht es jedoch nicht nur um das selbstfahrende Auto. Die Zukunft wird sehen Netzwerke von Autos, die zusammenarbeiten, um die Passagiere sicher zu halten und sie effizient zu ihren Zielen zu bringen.

Dafür brauchen Autos jedoch eine Möglichkeit, miteinander zu reden.

Bereit zu reden?

Die drahtlose Kommunikation zwischen autonomen Fahrzeugen war schon immer ein Thema für Forscher, die das Auto von morgen entwickeln. Demonstrationen wie Googles selbstfahrendes Auto Die schockierenden Auswirkungen des fahrerlosen Autos von Google [INFOGRAPHIC] Die schockierenden Auswirkungen des fahrerlosen Autos von Google [INFOGRAPHIC] Die Zukunft ist näher als Sie vielleicht denken. Dank der streng geheimen Forschungsabteilung von Google, Google X, sind fahrerlose Autos jetzt Realität und könnten in nicht allzu ferner Zukunft den Mainstream treffen… Lesen Sie mehr, wozu nicht einmal ein Lenkrad gehört, sind beeindruckend - aber sie sind es auch Einzelprojekte in begrenztem Umfang.

Das Problem, vor dem Forscher stehen, ist nicht mehr so bauen ein autonomes Fahrzeug, wie es bereits erreicht wurde. Stattdessen besteht das Problem darin, ein autonomes Fahrzeug herzustellen sicher und zuverlässig auf den heutigen Straßen. Selbstfahrende Autos, die allein fahren, bieten ihren Eigentümern zwar Komfort, können jedoch die Effizienz-, Sicherheits- und Kostenvorteile des autonomen Fahrzeugs nicht vollständig erkennen.

Diese Verbesserungen können nur über ein autonomes Autonetzwerk freigeschaltet werden. Es wurde kein solches Netzwerk aufgebaut, die Meinungen darüber, wie es aussehen könnte, sind jedoch unterschiedlich, aber die Forscher arbeiten an der Ausarbeitung der Idee.

Das Mobility Transformation Center am MIT versucht beispielsweise, Ann Arbor (die Heimatstadt der Schule) zu einem Marktführer im Bereich automatisiertes Fahren zu machen. Larry Burns, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Schule, hat sich aus Inspiration an das Tierreich gewandt und darauf hingewiesen:

“Bienen schwärmen Gänse Herde. Und sie treffen sich nicht.”

Ein Schwarm von Fehlern scheint ein seltsamer Vergleich zu automatisierten Autos zu sein, zeigt jedoch die engen Toleranzen, die ein Netzwerk autonomer Autos ermöglichen könnte. Ein typischer menschlicher Fahrer benötigt 215 Millisekunden, wenn er nicht abgelenkt wird. Das bedeutet, dass ein Auto mit einer Geschwindigkeit von 100 Stundenkilometern etwa sechs Meter fährt, bevor der Fahrer überhaupt reagieren kann. Sichere Fahrer lassen aufgrund dieser Verzögerung oft mehrere Fahrzeuglängen zwischen sich und dem vorausfahrenden Fahrzeug zurück.

Radiowellen sind jedoch fast augenblicklich Verstehen der gebräuchlichsten Wi-Fi-Standards Verstehen der gebräuchlichsten Wi-Fi-Standards Wi-Fi kann etwas verwirrend sein, da eine Handvoll verschiedener Standards verwendet wird. Hier ist was Sie wissen müssen. Lesen Sie mehr (bei den Entfernungen, in denen automatisierte Autos fahren), was bedeutet, dass automatisierte Autos theoretisch in einem Abstand von wenigen Metern sicher arbeiten können. Plötzlich macht das Bild eines Schwarms mehr Sinn; Ein Netzwerk autonomer Autos würde nicht wie der heutige Verkehr aussehen, sondern wie ein ständiger Fluss von Fahrzeugen, die sich organisch bewegen und zwischen jedem Auto einen Meter Abstand haben (und manchmal auch weniger). Auf einen Blick mag die Bewegung willkürlich erscheinen, wäre aber tatsächlich sehr koordiniert; Sie würden einen Kanal von Autos sehen, der sich nach links bewegt und in Lücken mündet, die nur ein paar Zentimeter größer sind als die Autos selbst, wenn es eine Ausfahrt eine halbe Meile die Straße hinauf gibt.

Einfach zu sagen, dass dies durch Radiowellen ermöglicht wird, ist damit vergleichbar “ein Zauberer hat es getan!” Es gibt viele verschiedene Konzepte, wie ein Netzwerk automatisierter Autos funktionieren könnte, und sie funktionieren im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien.

Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation

Die naheliegendste Möglichkeit, Netzwerke automatisierter Fahrzeuge zu ermöglichen. So kommen wir in eine Welt voller fahrerloser Autos. So werden wir eine Welt voller fahrerloser Autos erreichen. Autofahren ist eine langwierige, gefährliche und anspruchsvolle Aufgabe. Könnte es eines Tages durch die fahrerlose Autotechnologie von Google automatisiert werden? Lesen Sie mehr, um sie direkt miteinander sprechen zu lassen. Technisch gesehen ist dies relativ einfach und springt in der Tat von den derzeitigen Kollisionsvermeidungstechnologien ab. Viele Luxusautomobile umfassen jetzt eine automatisierte Geschwindigkeitsregelung und automatisierte Bremssysteme mit niedriger Geschwindigkeit, die mit einer Vielzahl von Sensoren arbeiten. Fügen Sie ein Radio hinzu, und einen Standard, durch den Fahrzeuge Daten per Funk und Presto austauschen können! Sie haben ein einfaches drahtloses Netzwerk.

Dies hat einen Reiz, da es sofort einsetzbar ist und mit nicht automatisierten Fahrzeugen betrieben werden kann. Die National Highway Traffic and Safety Administration, die oberste Aufsichtsbehörde für Straßen in Amerika, hat bereits die Implementierung einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V) empfohlen, um Kollisionen zu vermeiden. Ein von vier NTSB-Forschern verfasster Bericht ergab Folgendes:

“… Ausgenommen Fahrer, die durch Alkohol oder Müdigkeit beeinträchtigt sind, behandeln diese Systeme [V2V] 81 Prozent der Fahrzeugunfälle, an denen unbeschädigte Fahrer beteiligt sind.”

Dies bedeutet, dass V2V-Systeme die Mehrheit der Fahrzeugkollisionen verhindern könnten, wenn alle Fahrzeuge sie umsetzen würden.

Eine beliebte theoretische Implementierung von V2V ist die “Zug” System. Diese Idee, die seit mindestens 1993 existiert, umfasst Gruppen von automatisierten Fahrzeugen, die sich zu einer langen, eng beabstandeten Linie zusammenschließen. Dies hält die automatisierten Autos von denjenigen ab, die nicht automatisiert sind, und bietet aerodynamische Vorteile, die den Kraftstoffverbrauch reduzieren (mit Ausnahme des Hauptautos)..

In diesem System könnte praktisch jede Art von drahtloser Kommunikation funktionieren, da jedes Fahrzeug im Zug nur mit dem davor kommunizieren müsste. Eine beliebige Anzahl moderner Funktechnologien (Volvo demonstrierte einen Zug mit 802.11p-WLAN) könnte zuverlässig funktionieren, da der kurze Bereich der Kommunikation Störungen und Empfangsprobleme begrenzt. Selbst ein kurzes Versagen in der Kommunikation wäre nicht katastrophal, da jedes automatisierte Auto nur mit der Geschwindigkeit davor übereinstimmen muss. Erik Coelingh, ein Ingenieur bei Volvo, erklärte dies Phys.org, “Wir [Volvo] glauben, dass Platooning heute sicherer als normales Fahren sein kann,” und erarbeitete, dass der Automobilhersteller den effizientesten und sichersten Weg zur Umsetzung der Idee prüft.

V2V-Systeme wie das Platooning sind eine relativ einfache Möglichkeit, autonome Fahrzeuge zu implementieren, aber die Idee ist nicht perfekt. Allen V2V-Systemen fehlt eine zentralisierte Hardware, die für den gesamten Transport verantwortlich ist. Platoons zum Beispiel sind für die beteiligten Autos effizient, sie reagieren jedoch nicht dynamisch auf den Verkehr und können nicht mit der Straßeninfrastruktur kommunizieren. Wenn ein Zug auf starken Verkehr stößt, verlangsamt er sich einfach und folgt der Route, die das führende Auto bestimmt hat. Es gibt keine Möglichkeit für V2V-Netzwerke “sehen” einen Stau und berechnen Sie eine alternative Route oder prognostizieren Sie den Zeitpunkt der nächsten drei Ampeln und passen Sie die Geschwindigkeit entsprechend an. Das volle Effizienzpotenzial des automatisierten Fahrzeugs kann mit einem größeren und komplexeren System nicht realisiert werden.

Fahrzeug-zu-Infrastruktur

Diese Effizienz kann nur aktiviert werden, wenn es möglich ist, autonome Fahrzeuge nicht nur miteinander, sondern auch mit der Umgebung interagieren zu lassen “Bienenschwarm” zuvor erwähnt. Um dies zu erreichen, muss sich jedes Auto an ein Netzwerk anschließen lassen, das nicht nur die unmittelbare Umgebung, sondern eine weitaus größere Fläche umfasst, die möglicherweise so groß ist wie die gesamte Stadt, in der das Fahrzeug betrieben wird. Diese Art von Netzwerk wird als Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Fahrzeug bezeichnet -infrastruktur, und es ist viel komplexer.

Ein deutsches Unternehmen führt derzeit einen dreimonatigen Test eines V2I-Systems namens simTD durch, mit dem verbundene Fahrzeuge mit Infrastrukturelementen kommunizieren können. Zum Beispiel kann ein Auto mit diesem System mit einer kommenden Ampel sprechen. Arduino-Programmierung für Anfänger: Der Ampel-Controller Arduino-Programmierung für Anfänger: Der Ampel-Controller Letzte Woche haben wir die Grundstruktur eines Arduino-Programms kennengelernt und uns näher gebracht Schauen Sie sich das 'Blink'-Beispiel an. Hoffentlich haben Sie die Gelegenheit genutzt, mit Code zu experimentieren und die Timings anzupassen. Diesmal… Lesen Sie mehr und passen Sie die Geschwindigkeit an, um die Ankunft des Lichts mit dem Wechsel der Zeit abzustimmen. Dadurch wird die Leerlaufzeit verringert, was die Kraftstoffeffizienz verbessert. Das System kann ein Auto und seine Insassen auch vor anstehenden Straßengefahren warnen, indem es Daten empfängt, wenn ein anderes Auto rutscht oder einen Traktionsverlust erleidet.

Selbst diese rudimentäre Implementierung von V2I bietet Sicherheits- und Effizienzvorteile, der Nachteil ist jedoch die Komplexität. Eine Kombination aus WiFi, UMTS und GRPS (die letzten beiden sind zellulare Datenstandards. GSM Vs. CDMA: Was ist der Unterschied und was ist besser?) GSM Vs. CDMA: Was ist der Unterschied und was ist besser? Sie haben vielleicht die Begriffe gehört GSM und CDMA wurden früher in einem Gespräch über Mobiltelefone herumgeschleudert, aber was bedeuten sie eigentlich? Lesen Sie mehr), um eine ständige Kommunikation sowohl mit der Infrastruktur als auch mit anderen Fahrzeugen zu gewährleisten.

SimTD verwendet auch Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Übertragungen als Verkettung, um die Infrastrukturkommunikation zu ermöglichen, wenn keines der Funkgeräte eines Fahrzeugs ein Signal empfangen kann. Das ist eine großartige Idee, bedeutet aber, dass jedes Auto in der Kette einen kompatiblen Standard verwenden muss, und es stellt sich auch die Frage, wie die Mobilfunkkommunikation von Anbietern dieses Dienstes abgewickelt wird.

Und dann noch die Infrastruktur. SimTD hat mit den Fahrzeugherstellern und der Stadt Frankfurt einen Feldversuch durchgeführt, der jedoch auf nur 20 Ampeln begrenzt war. Die Implementierung der für die V2I-Kommunikation erforderlichen Infrastruktur ist ein kostspieliges Unterfangen, und es ist besonders schwierig (wenn nicht unmöglich), sie in ländlichen Gebieten zu implementieren, wo viel Straße und nicht viel Geld für den Bau der benötigten Infrastruktur vorhanden ist.

Die kombinierte Lösung

All dies macht es schwierig, V2I-Sound zu implementieren, aber die gute Nachricht ist, dass es vollständig mit V2V kompatibel ist und es wahrscheinlich in jedes reale System einbezieht. Dies bedeutet, dass Fahrzeuge, die nicht in der Lage sind, mit der Infrastruktur zu kommunizieren, in einem begrenzten Sinne weiterhin im Netzwerk arbeiten können, und alle Fahrzeuge könnten bei Bedarf die V2V-Kommunikation verwenden.

Es ist unwahrscheinlich, dass eine Infrastrukturlösung irgendwo auf der Welt alleine auftauchen wird. Ein solches Netzwerk aufzubauen ist sowohl kostenaufwändig als auch zeitaufwändig. Es erfordert auch ausgereifte Technologie, da eine Änderung des Kommunikationsstandards während der gesamten Gebäudeinfrastruktur das gesamte Projekt zerstören könnte.

Im Gegensatz dazu werden V2V-Plattformen bereits in begrenzter Anzahl eingesetzt. Im Gegensatz zu dem, was Sie vielleicht gehört haben, ist es noch ein weiter Weg bis zu einer großen Anzahl von Autobahnen, die jedoch vorhanden sind und von unabhängigen Teams schnell entwickelt werden können.

Diese beiden Ansätze für autonome Fahrzeuge sind kompatibel, da sie auf denselben Kommunikationstechnologien basieren. In der Tat ist Kommunikation nicht das dringlichste Problem, mit dem autonome Fahrzeuge konfrontiert sind. simTD hat bereits gezeigt, dass WLAN bereits funktioniert, und Mobilfunk funktioniert gut. Das Problem, mit dem Forscher konfrontiert sind, besteht nicht darin, zu lösen, wie sie kommunizieren sollen, sondern stattdessen zu entscheiden, wie sie sich verhalten sollen, wenn sie es tun.

Bildnachweis: Wikimedia / SreeBot

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