Comment les voitures se parleront un jour

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La voiture autonome est devenue un sujet brûlant au cours des dernières années. De nombreuses entreprises, dont Google, pensent que cette technologie pourrait faire des merveilles pour le transport mondial.

Les voitures autonomes ne seront pas seulement pratiques; ils seront également moins chers, plus économes en carburant et plus sûrs. Ils peuvent même se transformer en longs trajets ennuyeux pour se détendre, lire un livre ou appeler à une réunion.

Mais le transport de demain ne concerne pas seulement la voiture autonome. L'avenir verra réseaux des voitures travaillent ensemble pour assurer la sécurité des passagers et les livrer efficacement à leur destination.

Pour que cela se produise, cependant, les voitures ont besoin d'un moyen de se parler.

Prêt à parler?

La communication sans fil entre véhicules autonomes a toujours été un sujet d'intérêt pour les chercheurs développant la voiture de demain. Des démonstrations comme Voiture autonome de Google Les effets choquants de la voiture sans conducteur de Google [INFOGRAPHIQUE]

L'avenir est plus proche que vous ne le pensez. Grâce au service de recherche top secret de Google, Google X, les voitures sans conducteur sont désormais une réalité et pourraient toucher le courant dominant dans un avenir pas trop lointain ... Lire la suite , qui ne comprend même pas de volant, sont impressionnants - mais ce sont aussi des projets isolés construits à une échelle limitée.

Le problème des chercheurs n’est plus de savoir comment construire un véhicule autonome, comme cela a déjà été accompli. Au lieu de cela, le problème est de savoir comment fabriquer un véhicule autonome sûr et fiable sur les routes d'aujourd'hui. Les voitures autonomes conduisant seules peuvent offrir à leurs propriétaires plus de confort, mais elles ne réaliseront pas pleinement l'efficacité, la sécurité et les avantages économiques du véhicule autonome.

Ces améliorations ne peuvent être déverrouillées que via un réseau de voiture autonome. Aucun réseau de ce type n'a été construit, de sorte que les opinions sur ce à quoi il pourrait ressembler varient, mais les chercheurs travaillent à étoffer l'idée.

Le Mobility Transformation Center du MIT, par exemple, s'efforce de faire d'Ann Arbor (la ville natale de l'école) un leader de l'automobile. Larry Burns, professeur d'ingénierie à l'école, s'est tourné vers le règne animal pour trouver l'inspiration, soulignant que:

«Les abeilles pullulent. Troupeau d'oies. Et ils ne se rencontrent pas. "

Un essaim de bogues peut sembler une comparaison étrange avec les voitures automatisées, mais cela indique les tolérances strictes qu'un réseau de voitures autonomes pourrait permettre. Un conducteur humain typique, s'il n'est pas distrait, a besoin de 215 millisecondes pour réagir. Cela signifie qu'une voiture se déplaçant à 100 kilomètres à l'heure parcourra environ six mètres (près de vingt pieds) avant même que le conducteur puisse répondre. Les conducteurs prudents laissent souvent plusieurs longueurs de voiture entre eux et le véhicule devant eux en raison de ce retard.

Les ondes radio, cependant, sont presque instantanées Explication des normes et types de Wi-Fi les plus courantsConfus par les différentes normes Wi-Fi utilisées? Voici ce que vous devez savoir sur IEEE 802.11ac et les anciennes normes sans fil. Lire la suite (aux distances parcourues par les voitures automatisées), ce qui signifie que les voitures automatisées peuvent théoriquement fonctionner en toute sécurité avec seulement quelques pieds entre elles. Soudain, l'image d'un essaim a plus de sens; un réseau de voitures autonomes ne ressemblerait pas au trafic actuel, mais plutôt à un flux constant de véhicules se déplaçant de manière organique, laissant des espaces d'un mètre (et parfois beaucoup moins) entre chaque voiture. En un coup d'œil, le mouvement peut sembler aléatoire, mais il serait en fait hautement coordonné; vous assisteriez à un canal de voitures se déplaçant vers la gauche, fusionnant dans des espaces à quelques centimètres de plus que les voitures elles-mêmes, s'il y a une sortie à 800 mètres sur la route.

Mais dire simplement que cela sera rendu possible par les ondes radio revient à dire "un sorcier l'a fait!" Il y a beaucoup de différents concepts de la façon dont un réseau de voitures automatisées pourrait fonctionner, et ils fonctionnent généralement dans deux catégories principales.

Communications de véhicule à véhicule

La façon la plus évidente de activer les réseaux de véhicules automatisés Voici comment nous arriverons dans un monde rempli de voitures sans conducteurLa conduite est une tâche fastidieuse, dangereuse et exigeante. Pourrait-il un jour être automatisé par la technologie de voiture sans conducteur de Google? Lire la suite c'est de les faire parler directement. D'un point de vue technique, cela est relativement simple et dépasse en fait les technologies actuelles d'évitement des collisions. De nombreuses voitures de luxe incluent désormais un régulateur de vitesse automatisé et des systèmes de freinage automatisés à basse vitesse qui fonctionnent à l'aide d'une variété de capteurs. Ajoutez une radio et une norme à travers laquelle les véhicules peuvent partager des données par radio, et hop! Vous disposez d'un réseau sans fil de base.

Cela a un attrait car il est immédiatement utilisable et peut fonctionner avec des véhicules non automatisés. La National Highway Traffic and Safety Administration, le principal organisme de réglementation qui supervise les routes en Amérique, a déjà recommandé la mise en œuvre de la communication de véhicule à véhicule (V2V) pour éviter les collisions. Un rapport rédigé par quatre chercheurs du NTSB trouvé ça:

«… À l'exclusion des conducteurs avec facultés affaiblies par l'alcool ou la somnolence, ces systèmes [V2V] traitent 81% des collisions impliquant tous les véhicules impliquant des conducteurs non handicapés.»

Cela signifie que les systèmes V2V pourraient empêcher la majorité des collisions automobiles si tous les véhicules les mettaient en œuvre.

Une implémentation théorique populaire de V2V est le système de «peloton». Cette idée, qui existe depuis au moins 1993, implique des groupes de véhicules automatisés qui se réunissent pour former une longue ligne étroitement espacée. Cela éloigne les voitures automatisées de celles qui ne le sont pas et offre des avantages aérodynamiques qui réduisent la consommation de carburant (à l'exception de la voiture de tête).

Dans ce système, pratiquement tout type de communications sans fil pourrait fonctionner, car chaque véhicule du peloton n'aurait qu'à communiquer avec celui qui le précède. N'importe quel nombre de technologies sans fil modernes (Volvo a fait la démonstration d'un peloton utilisant le WiFi 802.11p) pourrait fonctionner de manière fiable, car la courte portée des communications limite les interférences et les problèmes de réception. Même une interruption momentanée de la communication ne serait pas désastreuse, car chaque voiture automatisée n'a besoin que de faire correspondre la vitesse avec celle qui la précède. Erik Coelingh, ingénieur chez Volvo, a déclaré Phys.org «Nous [Volvo] croyons que le peloton peut être plus sûr que la conduite normale aujourd'hui», et a précisé que le constructeur automobile examine de près la manière la plus efficace - et la plus sûre - de mettre en œuvre idée.

Les systèmes V2V comme le peloton sont un moyen relativement simple de mettre en œuvre des véhicules autonomes, mais l'idée n'est pas parfaite. Tous les systèmes V2V manquent de matériel centralisé en charge du transport global. Les pelotons, par exemple, sont efficaces pour les voitures impliquées, mais ils ne réagissent pas dynamiquement au trafic et ne peuvent pas communiquer avec l'infrastructure routière. Si un peloton rencontre un trafic intense, il ralentira simplement et suivra l'itinéraire déterminé par la voiture de tête. Il n'y a aucun moyen pour les réseaux V2V de "voir" un embouteillage et de calculer un itinéraire alternatif, ou de prévoir le moment des trois prochains feux de stop et d'ajuster la vitesse en conséquence. La pleine efficacité potentielle du véhicule automatisé ne peut pas être réalisée avec un système plus grand et plus complexe.

Véhicule à infrastructure

Cette efficacité ne peut être activée que s’il existe un moyen de laisser les voitures autonomes interagir non seulement entre elles, mais aussi avec l’environnement, permettant ainsi «l’essaim d’abeilles» mentionné plus haut. Pour ce faire, chaque voiture doit pouvoir se connecter à un réseau qui s'étend non seulement sur son voisinage immédiat, mais sur une zone beaucoup plus large, peut-être aussi grande que la ville entière dans laquelle le véhicule circule. Ce type de réseau est appelé véhicule-à-infrastructure, et il est beaucoup plus complexe.

Une entreprise allemande mène actuellement un essai de trois mois d'un système V2I appelé simTD qui permet aux voitures connectées de communiquer avec les éléments d'infrastructure. Par exemple, une voiture avec ce système peut parler avec un feu de circulation Programmation Arduino pour les débutants: tutoriel de projet de contrôleur de feux de circulationLa construction d'un contrôleur de feux de circulation Arduino vous aide à développer des compétences de base en codage! Nous vous aidons à démarrer. Lire la suite et ajuster sa vitesse pour chronométrer son arrivée avec le changement de lumière. Ce faisant, il diminue le temps de ralenti, ce qui améliore le rendement énergétique. Le système peut également avertir une voiture et ses occupants des dangers routiers à venir en recevant des données lorsqu'une autre voiture dérape ou subit une perte de traction.

Même cette implémentation rudimentaire de V2I offre des avantages en termes de sécurité et d'efficacité, mais l'inconvénient est la complexité. Une combinaison de WiFi, UMTS et GRPS (les deux derniers sont des normes de données cellulaires GSM Vs. CDMA: Quelle est la différence et quel est le meilleur?Vous avez peut-être déjà entendu les termes GSM et CDMA dans une conversation sur les téléphones portables, mais que signifient-ils vraiment? Lire la suite ) sont utilisés pour assurer une communication constante avec l'infrastructure et les autres véhicules.

SimTD utilise également des transmissions de véhicule à véhicule comme une chaîne en guirlande pour permettre la communication de l'infrastructure si aucune des radios d'un véhicule ne peut recevoir un signal. C'est une excellente idée, mais cela signifie que chaque voiture de la chaîne doit utiliser une norme compatible, et il y a aussi la question de savoir comment la communication cellulaire sera gérée par les fournisseurs de ce service.

Et puis il y a l'infrastructure. SimTD a travaillé avec des constructeurs automobiles et la ville de Francfort pour mener un tria sur le terrainl, mais il était limité à seulement vingt feux de circulation. La mise en œuvre de l'infrastructure requise par la communication V2I sera une entreprise coûteuse et sera particulièrement difficile (sinon impossible) à mettre en œuvre dans les zones rurales où il y a beaucoup de routes et pas beaucoup d'argent pour construire l'infrastructure nécessaire.

La solution combinée

Tout cela rend le son V2I difficile à implémenter, au mieux, mais la bonne nouvelle est qu'il est entièrement compatible avec le V2V, et qu'il est en fait susceptible de l'inclure dans n'importe quel système du monde réel. Cela signifie que les voitures qui n'ont pas la capacité de communiquer avec l'infrastructure pourraient toujours fonctionner dans le réseau dans un sens limité, et toutes les voitures pourraient passer par défaut aux communications V2V si nécessaire.

En effet, il est peu probable que nous voyons une solution d'infrastructure surgir seule n'importe où dans le monde. La construction d'un tel réseau est à la fois coûteuse et longue. Cela nécessite également une technologie mature, car la modification de la norme de communication à mi-parcours de l'infrastructure du bâtiment pourrait ruiner l'ensemble du projet.

Les plateformes V2V, en revanche, sont déjà déployées en nombre limité. Contrairement à ce que vous avez pu entendre, ils ont encore un long chemin à parcourir avant de parcourir les autoroutes en grand nombre, mais ils existent et peuvent être développés rapidement par des équipes indépendantes.

Ces deux approches des voitures autonomes sont compatibles car elles reposent sur les mêmes technologies de communication. En fait, les communications ne sont pas le problème le plus urgent auquel sont confrontés les véhicules autonomes; simTD a déjà démontré que le WiFi et le cellulaire existants peuvent bien fonctionner. Le problème auquel sont confrontés les chercheurs n'est pas de résoudre la façon dont ils communiqueront, mais plutôt de décider comment ils devraient se comporter une fois qu'ils le feront.

Crédit d'image: Wikimedia / SreeBot