Cómo los automóviles algún día hablarán entre ellos

El auto sin conductor se ha convertido en un tema candente en los últimos años. Muchas empresas, incluida Google, creen que esta tecnología podría hacer maravillas para el transporte mundial..

Los autos sin conductor no solo serán convenientes; También serán menos costosos, más eficientes y más seguros. Incluso pueden convertir los viajes largos y aburridos en una oportunidad para relajarse, leer un libro o llamar a una reunión.

Pero el transporte de mañana no se trata solo del auto sin conductor. El futuro verá redes de automóviles que trabajan juntos para mantener a los pasajeros seguros y llevarlos a sus destinos de manera eficiente.

Sin embargo, para que eso suceda, los autos necesitan una forma de comunicarse entre ellos.

Listo para hablar?

La comunicación inalámbrica entre vehículos autónomos siempre ha sido un tema de interés para los investigadores que desarrollan el automóvil del mañana. Manifestaciones como el auto sin conductor de Google Los efectos impactantes del auto sin conductor de Google [INFOGRAPHIC] Los efectos impactantes del auto sin conductor de Google [INFOGRAPHIC] El futuro está más cerca de lo que piensas. Gracias al departamento de investigación de alto secreto de Google, Google X, los automóviles sin conductor ahora son una realidad y podrían llegar a la corriente principal en un futuro no muy lejano ..., que ni siquiera incluye un volante, son impresionantes, pero también están solos proyectos construidos a escala limitada.

El problema que enfrentan los investigadores ya no es cómo construir un vehículo autónomo, como ya se ha logrado. En cambio, el problema es cómo hacer un vehículo autónomo seguro y confiable en los caminos de hoy. Los autos autónomos que operan solos pueden brindar comodidad a sus propietarios, pero no se darán cuenta plenamente de la eficiencia, la seguridad y los beneficios de costos que el vehículo autónomo puede proporcionar.

Esas mejoras solo se pueden desbloquear a través de una red autónoma de automóviles. No se ha creado una red de este tipo, por lo que las opiniones sobre cómo podría verse varían, pero los investigadores están trabajando para desarrollar la idea.

El Centro de Transformación de Movilidad del MIT, por ejemplo, está presionando para que Ann Arbor (la ciudad natal de la escuela) sea líder en automovilismo. Larry Burns, profesor de ingeniería en la escuela, recurrió al reino animal en busca de inspiración y señaló que:

“Las abejas pululan. Los gansos acuden. Y no se están topando.”

Un enjambre de errores puede parecer una comparación extraña con los automóviles automatizados, pero es indicativo de las estrictas tolerancias que podría permitir una red de automóviles autónomos. Un conductor humano típico, si no está distraído, requiere 215 milisegundos para reaccionar. Eso significa que un automóvil que se mueve a 100 kilómetros por hora recorrerá unos seis metros (casi veinte pies) antes de que el conductor pueda responder. Los conductores seguros a menudo dejan varias distancias entre ellos y el vehículo que está delante de ellos debido a este retraso.

Sin embargo, las ondas de radio son casi instantáneas. Explicación de los estándares y tipos de Wi-Fi más comunes Explicación de los estándares y tipos de Wi-Fi más comunes ¿Confundido por los diversos estándares de Wi-Fi en uso? Esto es lo que necesita saber sobre IEEE 802.11ac y sus predecesores. (a las distancias que operan los automóviles automatizados), lo que significa que los automóviles automatizados pueden funcionar teóricamente de manera segura con solo unos pocos pies entre ellos. De repente, la imagen de un enjambre tiene más sentido; una red de automóviles autónomos no se vería como el tráfico de hoy, sino como un flujo constante de vehículos que se mueven orgánicamente, dejando espacios de un metro (y a veces mucho menos) entre cada automóvil. De un vistazo, el movimiento puede parecer aleatorio, pero en realidad sería altamente coordinado; serías testigo de un canal de autos que se mueve hacia la izquierda, fusionándose en huecos apenas centímetros más grandes que los autos en sí, si hay una salida a media milla de la carretera.

Pero decir simplemente que esto será posible gracias a las ondas de radio es similar a decir “un mago lo hizo!” Hay muchos conceptos diferentes sobre cómo podría funcionar una red de automóviles automatizados, y generalmente funcionan en dos categorías principales.

Comunicaciones de vehículo a vehículo

La forma más obvia de habilitar redes de vehículos automáticos Aquí le explicamos cómo llegaremos a un mundo lleno de automóviles sin conductor Aquí le explicamos cómo llegaremos a un mundo lleno de automóviles sin conductor Conducir es una tarea tediosa, peligrosa y exigente. ¿Podría algún día ser automatizado por la tecnología de automóviles sin conductor de Google? es hacer que se hablen directamente. Desde una perspectiva técnica, esto es relativamente simple y, de hecho, salta de las tecnologías actuales para evitar colisiones. Muchos automóviles de lujo ahora incluyen control automático de crucero y sistemas automáticos de frenado de baja velocidad que funcionan con una variedad de sensores. Agregue una radio y un estándar a través del cual los vehículos pueden compartir datos a través de la radio, ¡y listo! Tienes una red inalámbrica básica.

Esto tiene un atractivo porque es inmediatamente utilizable y puede operar con vehículos que no están automatizados. La Administración Nacional de Tráfico y Seguridad Vial, el principal organismo regulador que supervisa las carreteras en Estados Unidos, ya ha recomendado la implementación de la comunicación de vehículo a vehículo (V2V) para evitar colisiones. Un informe escrito por cuatro investigadores de NTSB encontró que:

“… Excluyendo a los conductores con problemas de alcohol o somnolencia, estos sistemas [V2V] se ocupan del 81 por ciento de los choques de todos los vehículos que involucran a conductores sin impedimentos.”

Esto significa que los sistemas V2V podrían evitar la mayoría de las colisiones automotrices si todos los vehículos las implementaran.

Una implementación teórica popular de V2V es la “pelotón” sistema. Esta idea, que ha existido desde al menos 1993, involucra grupos de vehículos automatizados que se unen para formar una línea larga y estrechamente espaciada. Esto mantiene a los autos automáticos alejados de aquellos que no están automatizados y brinda beneficios aerodinámicos que reducen el consumo de combustible (con la excepción del auto principal).

En este sistema, prácticamente cualquier tipo de comunicación inalámbrica podría funcionar, ya que cada vehículo en el pelotón solo tendría que comunicarse con el que está frente a él. Cualquier cantidad de tecnologías inalámbricas modernas (Volvo demostró un pelotón que utiliza WiFi 802.11p) podría funcionar de manera confiable, ya que el corto rango de comunicación limita las interferencias y los problemas de recepción. Incluso un lapso momentáneo en la comunicación no sería desastroso, ya que cada automóvil automatizado solo necesita igualar la velocidad con el anterior. Erik Coelingh, ingeniero de Volvo, le dijo a Phys.org que, “Nosotros [Volvo] creemos que el pelotón puede ser más seguro que conducir hoy,” y explicó que el fabricante automotriz está examinando de cerca la forma más eficiente y segura de implementar la idea.

Los sistemas V2V, como la división en pelotones, son una forma relativamente simple de implementar vehículos autónomos, pero la idea no es perfecta. Todos los sistemas V2V carecen de hardware centralizado a cargo del transporte general. Los pelotones, por ejemplo, son eficientes para los automóviles involucrados, pero no responden dinámicamente al tráfico y no pueden comunicarse con la infraestructura vial. Si un pelotón encuentra tráfico pesado, simplemente disminuirá la velocidad y seguirá la ruta determinada por el automóvil líder. No hay forma de que las redes V2V “ver” un atasco de tráfico y calcular una ruta alternativa, o predecir el tiempo de los próximos tres semáforos y ajustar la velocidad en consecuencia. La eficiencia potencial total del vehículo automatizado no se puede lograr con un sistema más grande y complejo.

Vehículo a infraestructura

Esa eficiencia se puede habilitar solo si hay una manera de permitir que los automóviles autónomos interactúen no solo entre sí, sino también con el medio ambiente, lo que permite “enjambre de abejas” mencionado anteriormente. Para hacer esto, cada automóvil debe poder conectarse a una red que abarque no solo su vecindad inmediata sino también un área mucho más amplia, tal vez tan grande como toda la ciudad en la que opera el vehículo. Este tipo de red se llama vehículo a -infraestructura, y es mucho más complejo.

Actualmente, una compañía alemana está llevando a cabo una prueba de tres meses de un sistema V2I llamado simTD que permite a los automóviles conectados comunicarse con elementos de infraestructura. Por ejemplo, un automóvil con este sistema puede hablar con un próximo semáforo Programación Arduino para principiantes: Tutorial del proyecto Controlador de semáforos Programación Arduino para principiantes: Tutorial del proyecto Controlador de semáforos ¡Construir un controlador de semáforo Arduino lo ayuda a desarrollar habilidades básicas de codificación! Te ayudamos a comenzar. y ajusta su velocidad para cronometrar su llegada con el cambio de la luz. Al hacerlo, disminuye el tiempo de inactividad, lo que mejora la eficiencia del combustible. El sistema también puede advertir a un automóvil y a sus ocupantes sobre los próximos peligros del camino al recibir datos cuando otro automóvil patina o experimenta pérdida de tracción..

Incluso esta implementación rudimentaria de V2I permite beneficios de seguridad y eficiencia, pero el inconveniente es la complejidad. Una combinación de WiFi, UMTS y GRPS (los dos últimos son estándares de datos celulares GSM vs. CDMA: ¿Cuál es la diferencia y cuál es mejor? GSM vs. CDMA: ¿Cuál es la diferencia y cuál es mejor? Es posible que haya escuchado los términos GSM y CDMA lanzados antes en una conversación sobre teléfonos celulares, pero ¿qué significan realmente?) Se utilizan para proporcionar una comunicación constante tanto con la infraestructura como con otros vehículos.

SimTD también utiliza transmisiones de vehículo a vehículo como una conexión en cadena para permitir la comunicación de infraestructura si ninguna de las radios de un vehículo puede recibir una señal. Esa es una gran idea, pero significa que todos los automóviles de la cadena deben usar un estándar compatible, y también está la cuestión de cómo los proveedores de ese servicio manejarán la comunicación celular..

Y luego está la infraestructura. SimTD ha trabajado con fabricantes de vehículos y la ciudad de Frankfurt para llevar a cabo una prueba de campo, pero se limitó a solo veinte semáforos. Implementar la infraestructura requerida por la comunicación V2I será una empresa costosa, y será particularmente difícil (si no imposible) implementar en áreas rurales donde hay mucho camino y poco dinero para construir la infraestructura necesaria..

La solución combinada

Todo esto hace que V2I parezca difícil de implementar, en el mejor de los casos, pero la buena noticia es que es totalmente compatible con V2V, y de hecho es probable que lo incluya en cualquier sistema del mundo real. Esto significa que los automóviles que carecen de la capacidad de comunicarse con la infraestructura aún podrían operar en la red en un sentido limitado, y todos los automóviles podrían usar las comunicaciones V2V por defecto si es necesario.

De hecho, es poco probable que veamos una solución de infraestructura surgir sola en cualquier parte del mundo. Construir una red de este tipo es costoso y requiere mucho tiempo. También requiere tecnología madura, ya que cambiar el estándar de comunicación a la mitad de la infraestructura del edificio podría arruinar todo el proyecto..

Las plataformas V2V, por el contrario, ya se están implementando en cantidades limitadas. Al contrario de lo que puede haber escuchado, todavía tienen un largo camino por recorrer antes de que crucen las carreteras en grandes cantidades, pero existen y pueden ser desarrollados rápidamente por equipos independientes.

Estos dos enfoques para los automóviles autónomos son compatibles porque se basan en las mismas tecnologías de comunicación. De hecho, las comunicaciones no son el problema más apremiante que enfrentan los vehículos autónomos; simTD ya ha demostrado que el WiFi existente y el celular pueden funcionar bien. El problema que enfrentan los investigadores no es resolver cómo se comunicarán, sino decidir cómo deben comportarse una vez que lo hagan..

Crédito de imagen: Wikimedia / SreeBot