Como os carros um dia conversarão entre si

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O carro autônomo tornou-se um tema quente nos últimos anos. Muitas empresas, incluindo o Google, acreditam que essa tecnologia pode fazer maravilhas para o transporte mundial.

Carros autônomos não serão apenas convenientes; eles também serão mais baratos, mais eficientes em termos de combustível e mais seguros. Eles podem até virar longas e chatas viagens para uma oportunidade de relaxar, ler um livro ou convocar uma reunião.

Mas o transporte de amanhã não é apenas sobre o carro autônomo. O futuro verá redes de carros trabalhando juntos para manter os passageiros em segurança e entregá-los aos seus destinos com eficiência.

Para que isso aconteça, os carros precisam de uma maneira de conversar entre si.

Pronto para falar?

A comunicação sem fio entre veículos autônomos sempre foi um tópico de interesse para pesquisadores que desenvolvem o carro de amanhã. Manifestações como Carro autônomo do Google Os efeitos chocantes do carro sem motorista do Google [INFOGRAPHIC]O futuro está mais próximo do que você imagina. Graças ao departamento de pesquisa secreto do Google, o Google X, os carros sem motorista agora são uma realidade e podem estar atingindo o mainstream em um futuro não muito distante ...

consulte Mais informação , que nem sequer inclui um volante, são impressionantes - mas também são projetos isolados, construídos em uma escala limitada.

O problema enfrentado pelos pesquisadores não é mais como Construir um veículo autônomo, como isso já foi realizado. Em vez disso, o problema é como criar um veículo autônomo seguro e confiável nas estradas de hoje. Os carros autônomos que operam sozinhos podem oferecer aos seus proprietários comodidade, mas eles não perceberão totalmente a eficiência, a segurança e os benefícios de custo que o veículo autônomo pode oferecer.

Essas melhorias só podem ser desbloqueadas através de uma rede de automóveis autônoma. Nenhuma rede foi construída, portanto as opiniões sobre o que pode parecer variam, mas os pesquisadores estão trabalhando para concretizar a idéia.

O Centro de Transformação de Mobilidade do MIT, por exemplo, está pressionando para tornar Ann Arbor (cidade natal da escola) uma líder em automobilismo. Larry Burns, professor de engenharia da escola, procurou inspiração no reino animal, apontando que:

“Enxame de abelhas. Gansos rebanho. E eles não estão se encontrando. "

Um enxame de bugs pode parecer uma comparação estranha com carros automatizados, mas é indicativo das tolerâncias rigorosas que uma rede de carros autônomos poderia permitir. Um motorista humano típico, se não se distrair, requer 215 milissegundos para reagir. Isso significa que um carro que se move a 100 quilômetros por hora viajará cerca de seis metros (quase vinte pés) antes que o motorista possa responder. Motoristas seguros geralmente deixam vários comprimentos de carro entre eles e o veículo na frente deles, devido a esse atraso.

As ondas de rádio, no entanto, são quase instantâneas Os padrões e tipos de Wi-Fi mais comuns explicadosConfuso com os vários padrões de Wi-Fi em uso? Aqui está o que você precisa saber sobre o IEEE 802.11ac e os padrões sem fio mais antigos. consulte Mais informação (nas distâncias que os carros automatizados operam), o que significa que os carros automatizados podem, teoricamente, operar com segurança a apenas alguns metros entre eles. De repente, a imagem de um enxame faz mais sentido; uma rede de carros autônomos não pareceria o tráfego de hoje, mas sim um fluxo constante de veículos que se deslocam organicamente, deixando espaços de um metro (e às vezes muito menos) entre cada carro. À primeira vista, o movimento pode parecer aleatório, mas na verdade seria altamente coordenado; você testemunharia um canal de carros se movendo para a esquerda, se fundindo em espaços apenas centímetros maiores que os próprios carros, se houver uma saída a 800 metros da estrada.

Mas simplesmente dizer que isso será possível pelas ondas de rádio é como dizer "um mago fez isso!" Há muitos conceitos diferentes de como uma rede de carros automatizados pode funcionar e geralmente funcionam em duas categorias principais.

Comunicações veículo a veículo

A maneira mais óbvia de habilitar redes de veículos automatizados Veja como chegaremos a um mundo cheio de carros sem motoristaDirigir é uma tarefa tediosa, perigosa e exigente. Um dia, poderia ser automatizado pela tecnologia de carros sem motorista do Google? consulte Mais informação é fazê-los falar um com o outro diretamente. Do ponto de vista técnico, isso é relativamente simples e, de fato, ultrapassa as atuais tecnologias de prevenção de colisões. Muitos automóveis de luxo agora incluem controle de cruzeiro automatizado e sistemas de freios automatizados de baixa velocidade que operam usando uma variedade de sensores. Adicione um rádio e um padrão através do qual os veículos possam compartilhar dados via rádio e pronto! Você tem uma rede sem fio básica.

Isso é atraente porque é imediatamente utilizável e pode operar com veículos que não são automatizados. A Administração Nacional de Tráfego e Segurança nas Rodovias, o principal órgão regulador que supervisiona as estradas na América, já recomendou a implementação da comunicação veículo a veículo (V2V) para evitar colisões. Um relatório escrito por quatro pesquisadores do NTSB achar algo:

"... excluindo motoristas prejudicados por álcool ou sonolência, esses sistemas [V2V] lidam com 81% dos acidentes com veículos que envolvem motoristas intactos."

Isso significa que os sistemas V2V podem impedir a maioria das colisões automotivas se todos os veículos as implementarem.

Uma implementação teórica popular do V2V é o sistema de "pelotão". Essa ideia, que existe desde pelo menos 1993, envolve grupos de veículos automatizados que se juntam para formar uma linha longa e bem espaçada. Isso mantém os carros automatizados longe daqueles que não são automatizados e fornece benefícios aerodinâmicos que reduzem o consumo de combustível (com exceção do carro principal).

Nesse sistema, praticamente qualquer tipo de comunicação sem fio poderia funcionar, pois cada veículo no pelotão só precisaria se comunicar com o veículo à sua frente. Qualquer número de modernas tecnologias sem fio (Volvo demonstrou pelotão usando 802.11p WiFi) pode operar de maneira confiável, pois o curto alcance da comunicação limita os problemas de interferência e recepção. Mesmo um lapso momentâneo na comunicação não seria desastroso, pois cada carro automatizado precisa apenas igualar a velocidade com o anterior. Erik Coelingh, engenheiro da Volvo, disse Phys.org "Acreditamos que a Volvo pode ser mais segura hoje do que a condução normal hoje", e elaborou que fabricante automotivo está examinando de perto a maneira mais eficiente - e mais segura - de implementar o idéia.

Os sistemas V2V, como o pelotão, são uma maneira relativamente simples de implementar veículos autônomos, mas a ideia não é perfeita. Todos os sistemas V2V não possuem hardware centralizado responsável pelo transporte geral. Os pelotões, por exemplo, são eficientes para os carros envolvidos, mas não respondem dinamicamente ao tráfego e não podem se comunicar com a infraestrutura da rodovia. Se um pelotão encontrar tráfego intenso, ele simplesmente desacelerará e seguirá a rota determinada pelo carro principal. Não há como as redes V2V "verem" um engarrafamento e calcularem uma rota alternativa, ou preverem o tempo dos próximos três semáforos e ajustarem a velocidade de acordo. A eficiência potencial total do veículo automatizado não pode ser alcançada com um sistema maior e mais complexo.

Veículo para infraestrutura

Essa eficiência pode ser ativada apenas se houver uma maneira de permitir que carros autônomos interajam não apenas entre si, mas também com o meio ambiente, permitindo o "enxame de abelhas" mencionado anteriormente. Para fazer isso, cada carro precisa ser capaz de conectar-se a uma rede que abrange não apenas sua vizinhança imediata, mas uma área muito mais ampla, talvez tão grande quanto a cidade inteira em que o veículo está operando Esse tipo de rede é chamado de veículo para a infraestrutura e é muito mais complexo.

Uma empresa alemã está atualmente conduzindo um teste de três meses de um sistema V2I chamado simTD que permite que carros conectados se comuniquem com elementos de infraestrutura. Por exemplo, um carro com este sistema pode falar com uma próxima semáforo Programação do Arduino para iniciantes: Tutorial do projeto do controlador de semáforoConstruir um controlador de semáforo Arduino ajuda a desenvolver habilidades básicas de codificação! Nós começamos você. consulte Mais informação e ajuste sua velocidade para cronometrar sua chegada com a mudança da luz. Ao fazer isso, diminui o tempo ocioso, o que melhora a eficiência do combustível. O sistema também pode avisar um carro e seus ocupantes sobre os perigos futuros da estrada, recebendo dados quando outro carro derrapa ou experimenta perda de tração.

Mesmo essa implementação rudimentar do V2I oferece benefícios de segurança e eficiência, mas a desvantagem é a complexidade. Uma combinação de WiFi, UMTS e GRPS (os dois últimos são padrões de dados celulares GSM vs. CDMA: Qual é a diferença e qual é a melhor?Você já deve ter ouvido falar dos termos GSM e CDMA em uma conversa sobre telefones celulares, mas o que eles realmente significam? consulte Mais informação ) são usados ​​para fornecer comunicação constante com a infraestrutura e outros veículos.

O SimTD também usa as transmissões veículo a veículo como uma cadeia em série para permitir a comunicação da infraestrutura se nenhum dos rádios de um veículo puder receber um sinal. Essa é uma ótima ideia, mas significa que todos os carros da cadeia devem usar um padrão compatível, e também há a questão de como a comunicação celular será tratada pelos provedores desse serviço.

E depois há a infraestrutura. O SimTD trabalhou com fabricantes de veículos e a cidade de Frankfurt para conduzir um teste de campoeu, mas estava limitado a apenas vinte semáforos. Implementar a infraestrutura exigida pela comunicação V2I será um empreendimento caro e será particularmente difícil (se não impossível) para implementar em áreas rurais, onde há muita estrada e pouco dinheiro para construir a infraestrutura necessário.

A solução combinada

Tudo isso faz com que o V2I pareça difícil de implementar, na melhor das hipóteses, mas a boa notícia é que ele é totalmente compatível com o V2V e, de fato, provavelmente o incluirá em qualquer sistema do mundo real. Isso significa que os carros que não têm a capacidade de se comunicar com a infraestrutura ainda podem operar na rede em um sentido limitado e todos os carros podem usar como padrão as comunicações V2V, se necessário.

Na verdade, é improvável que vejamos uma solução de infraestrutura sozinha em qualquer lugar do mundo. Construir uma rede desse tipo é caro e consome tempo. Também requer tecnologia madura, uma vez que alterar o padrão de comunicação na metade da construção da infraestrutura pode arruinar todo o projeto.

As plataformas V2V, por outro lado, já estão sendo implementadas em número limitado. Ao contrário do que você pode ter ouvido, eles ainda têm um longo caminho a percorrer antes de cruzarem as estradas em grande número, mas eles existem e podem ser desenvolvidos rapidamente por equipes independentes.

Essas duas abordagens para carros autônomos são compatíveis porque contam com as mesmas tecnologias de comunicação. De fato, a comunicação não é a questão mais urgente enfrentada pelos veículos autônomos; O simTD já demonstrou que o WiFi existente e o celular podem funcionar bem. O problema enfrentado pelos pesquisadores não é resolver como eles se comunicam, mas sim decidir como eles devem se comportar quando o fizerem.

Crédito de imagem: Wikimedia / SreeBot