Система коммуникации между автомобилями

Одним из перспективных направлений повышения безопасности движения является разработка и внедрение системы коммуникации между автомобилями. Система представляет собой разновидность беспроводной сети (WLAN, Wireless Local Area Network), в которой выделяются два типа узлов – транспортное средство (автомобиль, мотоцикл) и объекты инфраструктуры (светофор, центр регулирования движения). Система коммуникации между автомобилями является составной частью интеллектуальной транспортной системы.

Беспроводный доступ к транспортным средствам (WAVE, Wireless Access in Vehicular Environments) организован в соответствии со стандартом IEEE 802.11p. Система связи ближнего действия (DSRC, Dedicated Short Range Communications) реализуется с 2002 года. Основные характеристики системы: частота - 5,9 ГГц, радиус действия – до 1000 м, скорость транспортного средства – до 100 км/ч. По своей сути это знакомый нам Wi-Fi для автомобилей.

Система коммуникации между автомобилями имеет несколько устоявшихся названий, в Европе это Car-to-Car (Car2Car, C2C), в США – Vehicle-to-Vehicle (V2V). Связь автомобиля с объектами инфраструктуры обозначается как Car-to-Infrastructure (C2I), Vehicle-to-Roadside (V2R). Но все эти названия не раскрывают сущности системы коммуникации, поэтому в последнее время в ходу другое название – Car-to-X (C2X). Под «X» понимаются транспортные средства и объекты инфраструктуры.

В настоящее время над созданием и совершенствованием системы коммуникации между автомобилями работают различные организации, среди которых государственные транспортные учреждения, учебные заведения США и Европы, автопроизводители (Audi, BMW, Daimler, General Motors, Ford, Honda, Mercedes-Benz, Nissan, Opel, PSA, Toyota, Volkswagen, Volvo), производители электронных компонентов (Bosch, Continental, Siemens) и другие компании.

Для консолидации усилий в работе ряд компаний объединились в консорциум (Car-to-Car Communication Consortium). Работа над системой коммуникации организована в рамках отдельных проектов, например в Германии, осуществляется проект Safe Intelligent Mobility – Testfield Germany (SIM-TD).

Для реализации беспроводного соединения на автомобиль устанавливается ряд конструктивных элементов – антенна, приемник, передатчик, блок управления, которые могут быть объединены в единый WLAN-модуль. В качестве модуля может использоваться обычный смартфон с соответствующим программным обеспечением и синхронизированный с автомобилем.

Антенна в модуле обеспечивает беспроводное соединение. Приемник и передатчик соответственно принимают и передают информацию. Основную работу выполняет блок управления. Он обрабатывает входящие внутренние (от автомобиля) и внешние (из сети) сигналы и преобразует их в управляющие выходные сигналы, которые, в свою очередь, транслируются на автомобильную аудиосистему и информационный дисплей. В экстренном случае система коммуникации может воздействовать на органы управления автомобилем, предупреждая аварию.

В системе C2C различают несколько способов предупреждения водителя: звуковой сигнал и цветная полоса на приборной панели, изменяющая цвет в зависимости от степени опасности (Ford, Mercedes-Benz), звуковой сигнал и предупреждающий знак на центральной консоли (General Motors, Toyota), приборной панели (Honda, Hyundai, Nissan, Volkswagen). Некоторые производители в дополнение к визуальной и звуковой сигнализации предлагают к использованию вибрацию спинки сидения водителя (вибрирует та сторона, с которой угрожает опасность).

Систему коммуникации между автомобилями планируется использовать в различных областях, среди которых обеспечение безопасности, управление движением, осуществление электронных платежей, доступ к глобальным информационным ресурсам, осуществление контроля движения, автоматизация движения автомобиля.

Ряд функций, например, выполнение электронных платежей, полностью проработаны и широко используются во многих странах. Над другими приложениями еще ведется активная работа.

Обеспечение безопасности движения является основной функцией системы коммуникации транспортных средств. Идея заключается в том, что транспортное средство, обнаружившее потенциальную опасность, предупреждает о ней других участников движения. Опасность распознается на основании оценки движения автомобиля и действий водителя. Соответствующие датчики определяют резкое изменение направление движения, скорость вращения отдельных колес, резкое нажатие педали тормоза и др.

Система коммуникации обеспечивает безопасность по следующим направлениям:

• помощь при проезде перекрестка;
• помощь при повороте налево;
• безопасный разъезд со встречным автомобилем;
• предупреждение при выезде на автомагистраль;
• обнаружение препятствий на дороге;
• информирование о дорожно-транспортном происшествии;
• предупреждение об экстренном торможении;
• предупреждение тылового столкновения (электронный стоп-сигнал);
• предупреждение о смене полосы движения;
• предупреждение о плохих погодных условиях;
• информирование о дорожных знаках;
• оповещение о приближающемся мотоциклисте.

Ряд из указанных приложений уже реализованы на современных автомобилях с помощью видеокамеры и радара, например в системах экстренного торможения, помощи при перестроении, распознавания дорожных знаков. Но технические возможности системы Car-to-Car значительно шире, ни одна из перечисленных систем не может заглянуть за угол.

Система коммуникации между автомобилями находит широкое применение и в управлении движением. Основной целью проводимых мероприятий является предупреждение «пробок», а также адаптация движения к конкретным погодным условиям. Основными направлениями беспроводного регулирования движения являются:

• регулирование скорости потока;
• управление светофорами;
• управление транспортной развязкой;
• обеспечение движения машин специальных служб;
• обеспечение движения в режиме «зеленая волна»;
• предупреждение о «пробке»;
• выбор оптимального маршрута по разным критериям (время, топливо, плата).

Наряду с управлением движением система коммуникации между автомобилями позволяет еще и контролировать это движение, что обязательно будет востребовано надзорными органами (полицией, службой безопасности). Нужен ли водителю такой «большой брат», который будет следить за всеми его действиями?

Система коммуникации может быть использована для получения различного рода контента, не связанного непосредственно с движением. Беспроводная связь с сетью Интернет позволяет проводить поиск информации, загрузку файлов, отправлять (получать) почтовые сообщения, использовать электронные игры.

В перспективе система коммуникации между автомобилями должна стать основой системы автоматического управления автомобилем.

Если разработка системы коммуникации транспортных средств осуществляется достаточно активно, то с внедрением данной системы имеются серьезные проблемы. Основная проблема заключается в низком уровне распространения системы, по причине сравнительно высокой цены WLAN-модуля. Для эффективного использования системы Car-to-Car 10-15% транспортных средств должны быть оснащены беспроводным оборудованием, а до этого пока очень далеко.

Другая проблема – относительно низкая степень надежности системы в определении опасности. Если водитель не получает предупреждение от системы, то это не значит, что впереди нет опасности. Даже если все автомобили и мотоциклы будут оснащены системой C2C, остаются другие участники движения (велосипедисты, пешеходы), у которых данной системы никогда не будет.

При активной работе система коммуникации между автомобилями просто завалит водителя различного рода информацией, из которой далеко не вся нужна для движения. Это, в конечном счете, будет постоянно отвлекать водителя от его основного занятия – вождения автомобиля.

Еще одна проблема связана с конфиденциальностью информации в беспроводной сети. При данном способе связи велика вероятность перехвата информации и использования ее в корыстных целях.

Материалы: http://systemsauto.ru/active/car-to-car.html

Одним из самых перспективных направлений увеличения безопасности движения на дороге является внедрение систем коммуникации между машинами при движении. Поэтому в ход уже запущен масштабный проект по внедрению подобной системы в жизнь. Для этого Американским Министерством транспорта была выделена немаленькая сумма Исследовательскому институту транспорта, расположенного в штате Мичиган. Уже в течение ближайших нескольких лет на дорогах города Энн-Арбор, будут передвигаться автомобили, оснащенные радиосвязью с небольшим радиусом передачи. Ко всему, будет организована сопутствующая функциональная коммуникация, которая объединит все транспортные средства в единую радиосистему.

Можно отметить, что в создании программы брали участие восемь автопроизводственных компаний, целью которых стало создание целостной и основной технологии коммуникации с единым стандартом и подходом.

В основу идеи новой коммуникационной системы легли:

1. Способность автомобилей обмениваться информацией.
2. Снижение уровня или даже избегания опасности на дорогах.
3. Lанные, передаваемые с помощью системы GPS, про положение любого автомобиля на трассе.

Компания Toyota стала первой.

Всем известная компания Toyota уже приступила к программе по испытаниям системы коммуникации среди автомобилей. Первые шаги в тестировании проводятся на полигоне, специально созданном для этих испытаний. Новая концепция системы позволяет водителям не только вести переговоры с коллегами по автотранспорту, но и предупреждает обо всех опасностях на дороге. Даже если водитель не увидит красный сигнал светофора, тогда о его неосторожности сразу же напомнит приятный женский голос, звучащий с электронного дисплея. Проверка новой системы коммуникации на общественных дорогах компанией Toyota будет осуществляться в следующем 2014 году.

Концерны Ford и General Motors так же перехватили эстафетную палочку и работают над аналогичными системами.

Оказывается, не все так хорошо, есть и сложности!

Конечно, явное преимущество новых систем, это факт:

1. Нет задержек с получением важной информации.
2. Мгновенное оповещение о резкой остановке идущей впереди машины.
3. Справка о режиме службы светофора, который может находиться в следующем квартале.

Однако сложности все-таки существуют. Оказывается, из-за радиоволн, которые передаются в установленном диапазоне, отраженные сигналы от движущихся автомашин искажают информацию и приводят к возникновению ошибок в транслируемых пакетах. Что однозначно может плохо отразиться на безопасности процесса перемещения на дорогах.

Новые разработанные модели для качественной радиотрансляции уже, конечно, учитывают постоянное передвижение и изменение расстояния между транспортом. И проблему появления эхо решили с помощью моделирующего устройства, которое равномерно располагает движение объектов вблизи автотранспорта. Но! Если в первом варианте снижалась исправность расчётов, то во втором теперь гораздо увеличилась нагрузка из-за вычислительного дополнения, что существенно влияет на работу бортового компьютера и он просто не справляется.

Новые модели решат все проблемы

Модели, предлагаемые в новом поколении, лишены данных недочетов. Дело в том, что в действительных условиях, основная часть неподвижных объектов располагается обычно вдоль трасс: это магазины, деревья, гостиницы, заправочные станции и другие стационарные сооружения. И теперь, как выясняется, эти объекты, которые отражают сигналы, распределены в разных направлениях, неравномерно. Так вот, исходя из этого, разработчики спроектировали модель, обеспечивающую высокую четкость распределения радиосигналов при применимой вычислительной нагрузке. Что теперь позволяет корректировать сигналы и обеспечивать им предельную точность.

Глобальные внедрения системы коммуникации среди автотранспорта

Систему коммуникации между транспортными средствами планируют внедрять во всевозможные сферы, к которым относятся:

1. Предоставление безопасности.
2. Регулирование движением.
3. Выполнение электронных платежей.
4. Контролирование процесса передвижения.
5. Автоматизированное перемещение машин.
6. Урегулирование стремительного потока.
7. Контроль над светофором.
8. Извещение о пробках.
9. Уведомление об изменении в погоде.
10. Вся информация о дорожных знаках.
11. Помощь автомашинам специальных услуг.

Конечно, это не весь список услуг, предоставляемых разработчиками системы коммуникации между автомобилями, над некоторыми еще проводится конструктивная работа. Правда, кое-какие разработки и затеи уже давно внедрены.

Вот например, такая известная многим функция, как электронный платеж, давно работает и широко применяется во многих странах мира. Но всё-таки основной задачей этой системы, конечно же, остается безопасность и в этом направлении ориентированы все силы системы. Есть еще одна интересная идея создателей: во время обнаружения опасности транспортным средством, кроме предупреждения других автоводителей, специальные датчики мгновенно реагируют и с помощью ряда операций тормозят машину, спасая жизнь водителю.

Конечно, на современных машинах давно реализованы многие функции системы: радары; видеокамеры; режимы торможения, перестроения движения и определения дорожных знаков. Но возможности, которыми обладает система Car-to-Car, значительно выигрывает техническими приемами, так как предыдущие системы не могут посмотреть за угол.

Скоро с помощью беспроводного интернет-соединения, в салоне машины можно будет пользоваться электронной почтой, загружать файлы, пользоваться поисковиком и даже играть в игры.

Новая страница в истории развития автотранспорта

В грядущем будущем система коммуникации среди автотранспорта, по задумке создателей, должна стать единой системой автоматического контроля и управления автомобилями. Разработанные сейчас технологии будут в дальнейшем некоей основой, можно даже сказать базой, для своих предшественников. В дальнейшем на дорогах, благодаря развитию инфраструктуры, появятся автомашины-роботы, которые будут на самоуправлении (автономно) или автоматизированные поезда.

Все испытания и тестирования будут длиться примерно год. После чего подведенные результаты, на основе собранных данных, позволят разработчикам и всем специалистам, занимающихся этой деятельностью, принять итоговое решение. Если же решение будет положительным, тогда система коммуникации станет единой стандартной управляющей системой для автотранспорта и начнет работать примерно лет через десять.

Материалы: http://www.autoshcool.ru/5127-novaya-sistema-kommunikacii-mezhdu-avtomobilyami.html

Американская Национальная администрация по безопасности дорожного движения (NHTSA) опубликовала требования к безопасности роботизированных автомобилей. Этот текст на 115 страницах совсем не похож на технически-бюрократические документы, которые обычно выпускают национальные ведомства по стандартизации. Это скорее список пожеланий, а то и приглашение к дискуссии, которая в итоге все-таки должна привести к созданию стандарта и к изменениям в законодательстве.

К моменту, когда дело дойдет до массовой эксплуатации роботизированных автомобилей, такие стандарты уже должны существовать — в том числе и как инструментарий для проверки машин на соответствие законодательным требованиям.

Текст из NHTSA касается не только поведения автопилота как такового, но и контроля системы за собственным состоянием, вопросов приватности, а также подходов к проектированию софта для таких систем. Кстати, в гражданской авиации разработка программной части уже давно подробнейшим образом регламентирована.

Вот основные тезисы нового документа:

1) Разделение данных. Во время эксплуатации беспилотники будут накапливать огромные массивы данных. Автопроизводители обязаны хранить эти данные и обеспечивать доступ к ним властей в случае аварии или нештатной ситуации, чтобы можно было определить причины происшествия;

2) Приватность. До владельца машины нужно четко донести, какие именно данные собирает электроника автомобиля. Он должен иметь возможность отказаться от сбора персональных данных — например, биометрии или паттернов поведения;

3) Безопасность системы. «Железо» автопилота должно быть спроектировано так, чтобы безопасно реагировать на нештатную работу софта, аварийные ситуации и другие риски. Автопроизводители обязаны проводить внешний аудит системы;

4) Цифровая безопасность. Электронная система должна иметь охранный функционал, позволяющий отражать сетевые атаки (вероятно, речь идет о файерволе. — Прим. автора). Автопроизводителям следует документировать как сами решения в области безопасности, так и данные об их тестировании. Должен быть налажен обмен такими данными между компаниями;

5) Интерфейс «Человек — машина». Переключение между режимом автопилота и ручным управлением должно быть очевидным. Информация о том, когда автоведение не может работать, должна быть легкодоступна водителю. Автопроизводителям также следует создать способ коммуникации между автомобилем под управлением автопилота, пешеходами и другими автомобилями;

6) Пассивная безопасность. Автономный автомобиль должен соответствовать стандартам безопасности, установленным Национальной администрацией по безопасности дорожного движения (NHTSA). В случае аварии автономный автомобиль не должен уступать аналогичному автомобилю традиционного типа;

7) Информирование клиентов. Автопроизводителям следует провести обучение своих сотрудников и персонала дилерских центров, чтобы те могли рассказать покупателям, как работает автопилот. Для клиентов необходимо проводить практические занятия, на которых показывать как возможности, так и ограничения систем автопилотирования;

8) Сертификация. Любое обновление программного обеспечения должно проходить сертификацию в NHTSA;

9) Поведение после аварии. Автопроизводитель должен продемонстрировать, что машина не становится опасной после ДТП. Например, при повреждении критических датчиков режим автоведения не должен активироваться самостоятельно;

10) Законы. Автомобиль должен двигаться по правилам дорожного движения, учитывая различия в местных законах между разными штатами (скажем, в части штатов разворот через сплошную или поворот направо на красный сигнал светофора разрешены, а в других — запрещены). При этом для предотвращения аварии он может отступить от правил;

11) Этические соображения. Не исключено, что система автоведения может быть поставлена в условия этического выбора. Например — «тормозить или уворачиваться?» Алгоритмы принятия таких решений должны быть раскрыты для NHTSA;

12) Операционный дизайн. Исчерпывающее описание условий, в которых система автоведения может (или не может) работать. Автопроизводители должны подтверждать, что машина проходила тестирование в тех или иных условиях. Например: с какой скоростью может двигаться машина, может ли автоведение работать в темноте или на грунтовке;

13) Распознавание и реагирование. Как автомобиль реагирует на других участников дорожного движения, пешеходов, животных, падающие деревья? Автопроизводитель должен показать, что система автоведения способна адекватно отрабатывать как рутинные дорожные ситуации, так и чрезвычайные происшествия;

14) Отключение. В случае неисправности автомобиль должен безопасно переходить из режима автоведения в ручной. При этом должно учитываться и состояние водителя: автомобиль должен распознавать, если тот спит, пьян или переутомлен;

15) Проверка. Автопроизводители должны разработать процедуры тестирования и аттестации автопилотов, включающие виртуальные испытания, работу на тестовом полигоне и тестирование на реальных дорогах.

Рекомендованные статьи

Лучшие материалы Авторевю — в вашем почтовом ящике

Предоставляя e-mail, вы подтверждаете свое согласие с условиями политики конфиденциальности

Узнайте, какие автомобили сейчас на испытаниях

Где работают журналисты Авторевю прямо сейчас

Материалы: http://autoreview.ru/news/v-amerike-razrabotali-15-pravil-robototehniki-dlya-bespilotnyh-avtomobiley