V2V, V2I, технологии и возможное будущее автомобильного транспорта


    «Если бы я спросил людей, чего они хотят, они бы попросили более быструю лошадь»
    Генри Форд об анализе требований заказчика

    Современный автомобиль вещь довольно консервативная в базовых своих характеристиках. Несмотря на многочисленные электронные навороты он остается средством передвижения повышенной опасности, управляемым исключительно в ручном режиме при помощи странного биологического процессора, расположенного между рулевым колесом и водительским креслом. Но времена меняются, и технологический прогресс в последние годы серьезным образом подпирает шаткую плотинку здравого смысла. Так что же нам ждать от отрасли в ближайшие пять лет?

    Автоматический транспорт


    Об инициативах Google тут все, безусловно, знают. Лупастый автомобильчик с бешено вращающейся на крыше камерой вполне успешно справляется с задачей автоматического вождения на испытательных трассах. В город его пока не пускают, но не из-за неэффективности «железа», а из-за проблем с законами, оберегающими жизнь и здоровье людей. Но все в автомобильной отрасли прекрасно понимают, что выход автоматического транспорта на дороги всего лишь дело времени. Эксперты называют 2020 год, и на пути у этой даты не технологии, а только и исключительно законы. Ну, и вполне понятный страх перед страшными роботами-убийцами, управляемыми хакерами-социопатами :)

    Эксперты GM видят следующие этапы на пути к автоматическому управлению автомобилем, многие из которых уже стали реальностью:

    1. Информирование водителя без перехвата управления
    2. Перехват управления в экстренных случаях
    3. Возможность ограниченной передачи управления (автоматизированный режим)
    4. Возможность полной передачи управления по инициативе водителя
    5. Полностью автоматический автомобиль

    Применение автоматического транспорта дает много выгод: комфорт, снижение заторов, безопасность, энергоэффективность и т.п. Проблема в том, что польза автоматического транспорта для конечного потребителя сейчас совсем не очевидна. И при этом существует множество нерешенных проблем. Как автоматический автомобиль поведет себя на автостраде, переполненной «обычными» автомобилями? Как обычные водители будут реагировать на маневры автоматического автомобиля? Что нужно сделать, чтобы на дороге всем стало хорошо и более безопасно?

    Технические специалисты в один голос говорят пока что только одно — для начала желательно, чтобы все автомобили на дорогах были связаны друг с другом сетью передачи данных.

    Связанные автомобили


    Современные коммуникации V2V (автомобиль — автомобиль) базируются на стандартной технологии DSRC (Dedicated short-range communications) aka IEEE 802.11p, хорошо зарекомендовавшей себя в системах электронного взимания дорожных сборов. Эксперименты показывают, что автомобиль, на котором установлено оборудование V2V со встроенной антенной, может держать уверенную связь с другими автомобилями в радиусе 800 м. Со стационарными объектами (V2I) — до 1000 м.

    Антенны для наружной установки, для установки на лобовом стекле и для скрытой установки в автомобиле

    Антенны подключаются к бортовому оборудованию, к которому также могут быть подключены датчики автомобиля через стандартную шину (CAN и т.п.)


    Бортовое и придорожное оборудование DSRC

    В итоге, имеем энное количество источников данных автомобильной телематики, которые могут содержать позицию автомобиля на основании GPS, данные одометра, акселерометра, признаки торможения, данные от других датчиков, а также данные, принятые по цепочке от других автомобилей. Сразу проблемы:

    • Отсутствие стандартов V2V прикладного уровня. В американской рабочей группе IEEE 1609 и в европейской рабочей группе TC204 пока разработаны стандарты нижних уровней. Прикладная тематика в области V2V находится на этапе проектирования.
    • Вопросы приватности и защиты системы от преднамеренных манипуляций (что в условиях интенсивного скоростного движения чревато)
    • При большом скоплении связанных автомобилей имеет место лавинообразное нарастание количества исходных данных для анализа, что приводит к ошибкам и тормозам бортовых устройств. До конца не проработаны способы эффективной фильтрации данных без ущерба базовым сценариям управления.


    Почему DSRC?


    Во-первых, на текущий момент отлажена технологическая основа, модель OSI проработана вплоть до уровня приложений. Разработаны протоколы, включая высокоуровневые. Приложения, отлаженные и стандартизированные в настоящий момент в Европе следующие:

    • Взимание платы (ISO 14906). Во время проезда автомобиля под антенной организуется защищенный канал связи и формируется транзакция проезда — структура данных, достаточная для расчета размера платы и списания средств.
    • Контроль исполнения правил взимания платы (ISO 12813). То же, что и оплата, только другие крипто-ключи и другая информация, поступающая от бортового устройства. Например, госномер, количество осей, информация о контракте, история изменения уровней сигналов, лог качества связи и т.п. (поля можно выбирать)
    • Помощь в позиционировании (ISO 13141). Во время проезда в поле действия антенны DSRC в память бортового устройства записывается идентификатор антенны и дополнительная информация о ее местоположении. Крайне полезная фича для случаев, где опираться на данные GPS нельзя, но при этом необходимо получить информацию о том, что автомобиль проехал в определенном месте — в тоннелях, на горных серпантинах, на сложных развязках.

    Перечисленные приложения работают в Европе повсеместно. Взимание платы через DSRC работает практически на всех пунктах взимания со шлагбаумами (т.н. полосы с электронной оплатой), а также в режиме свободного потока (в основном для коммерческого транспорта). В США частоты DSRC по-настоящему разрешили использовать только в этом году, поэтому американцы внедряли аналогичные системы в основном с RFID метками вместо DSRC, но работы по стандартизации DSRC, тем не менее, шли своим чередом.

    Устройства DSRC используют лицензированный спектр частот, специально выделенный для нужд безопасности дорожного движения. Протокол ориентирован на работу на больших скоростях (устройство быстро просыпается и устанавливает соединение), отвечает всем требованиям по информационной безопасности и хорошо работает в условиях множественных источников сигнала, что является обычным делом в потоке машин.


    Спектр DSRC. На нужды V2V выделен сервисный канал 172.

    Приложения V2V и V2I. Немного научной фантастики


    В рамках короткой заметки трудно достаточно полно раскрыть тему возможностей, которые открывают «умные» автомобили. Сейчас машина, оснащенная радаром, кажется каким-то инопланетным чудом, что уж говорить о по-настоящему связанных автомобилях. Но мечтать не вредно, и далее я перечислю те приложения и сервисы, которые эксперты развивают уже сейчас и которые мы увидим на дорогах в ближайшие пять-семь лет.

    Особое значение имеет безопасность. Сразу оговорюсь, теоретики пока не знают толком, что делать в ситуации когда на дороге соседствуют автоматизированные, связанные и обычные автомобили. Поэтому сервисы предполагают значительное (или подавляющее) превосходство связанных автомобилей на дороге.

    Сервисы безопасности V2V (автомобиль — автомобиль)
    • Избежание столкновения с впереди следующим автомобилем
    • Электронные стоп-сигналы. Резко тормозящий автомобиль сигнализирует о применении экстренного торможения, у всех приближающихся сзади включается сигнал или даже перехват управления автоматикой. Сейчас есть аналогичные системы с использованием мерцающих «стопарей» и оптического сенсора
    • Предупреждение об автомобиле в слепой зоне. Сейчас есть аналоги на базе радара
    • Помощь при смене полосы. Аналогично слепой зоне, но с большим количеством параметров. Индикатор показывает, что перестроение безопасно
    • Предупреждение об опасности обгона (см. рисунок ниже)
    • Предупреждение о возможных столкновениях на перекрестках (на стендах демонстрируют сценарий выезда на главную дорогу в условиях ограниченного обзора)
    • Предупреждение о движении по встречке
    • Кооперативный адаптивный круиз-контроль (aka «паровозик»)


    Грузовик предупреждает собирающуюся идти на обгон легковушку об опасности подобного маневра.

    Разрабатывается также ряд сервисов V2I (автомобиль — придорожная инфраструктура) в части светофорного регулирования, предупреждения о сложных метеорологических условиях, дорожных работах, поездах на переезде и т.п. О коммерческих сервисах V2V и V2I нужно говорить отдельно и посвятить этому отдельную заметку.

    В идеальном мире все перечисленное выше вполне жизнеспособно. Но в реальности светлую картину омрачают «непродвинутые» автомобили, перемещающиеся по той же дороге, «непродвинутые» мотоциклисты и гордые обладатели мопедов, конных повозок и велосипедов. Инженерное и экспертное сообщество в настоящий момент копит экспериментальную базу и разрабатывает комплексные сценарии внедрения технологий V2V, которые позволили бы получить хоть немного реальных преимуществ от прекрасно проработанного технологического бэкграунда. Нам же с вами остается затаив дыхание следить за развитием данного направления. Может быть, даже поучаствовать в его развитии.
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 51

      0
      А как они будут коллективное решение принимать?
      Условно — четыре автомобиля хотят в паравозик, а робофура по центру голосует против, что происходит? :)
        0
        Есть протоколы, по которым автомобили собираются в группы. Я видел несколько разработок, но пока дальше модели дело не пошло. Детали можно нагуглить по ключевым словам «V2V platooning» — выпадает тонна научных работ на тему. В общем, там пока есть где разгуляться :)
        0
        Вы знаете, после бешеной тойоты, которая уже лет 8 убивает людей в своих камри и ничего не делает для исправления ситуации, только платит штрафы да судебные издержки, как-то страшно доверять идиотам-программистам автоматическое управление.
          0
          Согласен. В версии стандарта ИТС от 2012 года от департамента транспорта США предполагалось включать автоматическое управление исключительно на выделенных и огороженных полосах. Сейчас о выделенных полосах не говорят, а сразу рисуют дорогу общего пользования.
            0
            Так проблема в том что автомобильная отрасль полностью ушла в маркетинг и светодиодные подсветки пепельниц. В само развитие того, как автомобиль едет не вкладывают уже лет 15, да и похоже растеряли «тех» инженеров, и на их место наняли маркетологов. Популярные бренды тупо кормятся славой и «легендарностью» марок, которую они заработали 20-30 лет назад.
            История с саморазгоняющиеся тойотой — апогей всего этого.
            И мне страшно ездить на авто, разработаным маркетологами, а не инженерами и программистами.
              0
              Поскольку автомобиль (даже бюджетный) у нас является предметом культа, его реально качество меньше влияет на популярность марки, чем удачная маркетинговая программа. Понятно, что в компаниях идет постоянная борьба между маркетингом и инженерами. И, все равно, автопром довольно жестко зарегулирован. Это плюс. Перечисленные случаи скорее исключение, чем правило.
                0
                Никакой борьбы нет уже 15 лет. Давно победили маркетологи. Их мечта — чтобы автомобиль на 100 001м километре разлагался на кислород и воду.
                Видео в тему: www.youtube.com/watch?v=NHpOEPT0VtQ
            0
            Если не экономить копейки на железе, то программисты могли бы использовать технологии программирования, обеспечивающие надежность. Стандартизация протоколов этому будет только способствовать.
            +1
            Езжу с женой на машине уже второй месяц, как купили машину. Так то что я вижу каждый день на дороге весьма удручает.
            Представьте что у нас 2020 год и большинство машин оборудовано безопасными робосистемами. Так вот в эту картину действительно не вписываются те идиоты что будут ездить на старых машинах и намеренно подрезать роботизированные, буквально расталкивая их, перстраиваясь через три полосы чтобы повернуть на развязку или втискиваясь в поток. Ведь у роботизированных априори безопасность выше и они не допустят аварии. Получается как варвар среди интеллигентов, которому плевать на моральные устои и интеллигентное поведение.
              0
              Такие сценарии обыгрывали на моделях и даже на экспериментальных трассах. Действительно, автомат ведет себя подобным образом — выполняет резкий маневр или экстренно тормозит. Наверное, тут решение нужно искать не в технологической, а в другой плоскости. Например, организовать выделенные полосы для автоматов, как это было предусмотрено американским стандартом ITS (класс оборудования «Vehicle Automated Operations»). Также см. ссылку
                0
                Скорее всего так и сделают – отдельные выделенные полосы для автоматических машин, но ведь не везде это можно сделать. В общем думаю до нас это будет очень долго идти :(
                  0
                  Вполне возможно, что у нас (РФ) не захотят напрягаться и думать (как с биткоинами), а просто запретят. Так ведь проще и безопаснее.
                  К тому же есть шанс что роботизированные машины будут возить террористов (или просто бомбы) -> это недопустимо -> надо запретить.
                0
                Я не понял, в чем Вы тут углядели проблему? Как-раз робот лучше человека среагирует на идиота.
                  0
                  Человек умеет оценивать и принимать риски. Например, вы смотрите на совершающую опасные маневр машину, видите, что водитель не спит и просто наглеет. Вы понимаете, что он, скорее всего, не будет подставляться и действуете согласно этой оценке — продолжаете движение. Робот же увидит просто опасный маневр и даст по тормозам. Постепенно на дороге появится категория «хакеров», которые уже изначально будут рассчитывать на подобное поведение алгоритмов и будут выполнять опасные маневры без оглядки. По статистике же чем больше не дороге опасных маневров, тем больше в итоге жертв.
                    +1
                    Вы понимаете, что он, скорее всего, не будет подставляться и действуете согласно этой оценке — продолжаете движение.

                    Не знаю, как другие, но я так не рассуждаю. Я рассуждаю так: «Рядом опасный идиот, лучше я заторможу и отъеду от него подальше». Робот, видимо, будет действовать так же.
                  0
                  К 2020 с появлением большого количества автомобилей пилотируемых роботами будет собрана огромная база поведения автомобилей на дорогах, так например, можно будет составить портрет типичного «варвара» а также его специфичные отклонения от нормального поведения, его маршруты и время, при этом внутренние car2car системы смогут обмениваться передвижением автомобилей, которыми управляет автолюбитель в возбужденном состоянии, что позволит роботу подготовиться.
                  Вопрос зачем намеренно подрезать роботизированный автомобиль?
                    0
                    Незнаю. Зачем люди перестраиваются туда — сюда из полосы в полосу? Видят чуть чуть прогал и пытаются выгадать пол секунды времени…
                      0
                      Желание доминировать на дороге или еще где — обычно признак осознания собственной неполноценности. Реже — проявления садистических наклонностей, намеренное желание причинить неудобство или напугать.

                      Установлено, что чем дальше человек от центра социальной группы, тем сильнее его желание подчеркивать принадлежность к этой группе. Наше общество очень централизованно. При этом ядро общества (лица, принимающие решения и делящие между собой всякие блага) очень невелико, поэтому много людей находятся на периферии его. Или даже вообще не принадлежат к заветной социальной группе. Отсюда большой процент желающих «подчеркнуть статус» столь убогим способом.
                      0
                      Видеофиксация и штрафы на ее основе. И налог на неробототизированные машины.
                      Проблема решается технологией плюс правильными законами.
                        0
                        У нас до сих пор нет видеоконтроля стоп-линии на светофорах. Уже есть недорогие автоматические камеры, которым в зад втыкается Ethernet, в веб-интерфейсе наносится зона контроля, а на сервере настраивается формирование документов на взыскание. Чего уж проще, отобьется за три месяца, и дисциплина возрастет на дороге. Не вводят. Научились штрафы за превышение драть, да и то благодаря лоббистам. Нам нужно очень серьезно править нашу Консерваторию :)
                      +1
                      в том, что польза автоматического транспорта для конечного потребителя сейчас совсем не очевидна.

                      Не согласна. когда получала права, поняла что с 85% вероятностью буду ждать полностью автоматического транспорта для той небольшой доли поездок, где приходится брать такси — т.е. например гипермаркеты (в остальное время меня вполне устраивают автобусы и метро). Т.к. процесс вождения не впечатляет — вместо того чтобы полчаса-час сидеть читать книжку и отдыхать, приходится рулить в пробках. брр. я бы с удовольствием отдала эту задачу автомату.
                        0
                        Между «зонами притяжения» лучше в таком случае пустить удобный общественный транспорт, включая индивидуальные кабины (по-моему, японцы проводили подобные пилоты). А на «последней миле» до малоэтажной застройке автомат пускать не всегда удобно, дорога узкая, всяких неожиданностей много.

                        Я сам не любитель рулить по скоростным дорогам. Может быть, со статистикой ДТП переработал на одном из прошлых проектов :) Предпочитаю комфортабельный ОТ (который у нас постепенно и со скрипом начинает появляться, даже в Замкадье. От автопилота в машине тоже не отказался бы, разумеется. В тексте статьи я повторил мнение эксперта, доклад которого посетил на последнем ИТС конгрессе.
                        0
                        Да, если дела пойдут в гору, Google запустит свое такси наподобие Uber ( или купит его).
                          –1
                          Мне кажется, хотеть «еще более быструю лошадь» — это несколько тупиковый путь. Если речь о доставке тела из пункта А в пункт Б, то, наверное, лучше рассмотреть вопрос более широко. Вот у нас в России очень развитая (пока еще) сеть железных дорог. Разумнее развивать ее для перевозок людей, вводить новые классы вагонов, удобные расписания. Но это уже для многих мозоль :)
                            0
                            Это тоже «ещё более быстрая лошадь», хоть и другой породы. Ультимативным решением являются персональные устройства телепортации. Но это нужно науку двигать, при чём нет гарантий, что где-то посреди пути не выяснится, что такое принципиально невозможно. И это даже без культурно-социальных и политических аспектов.
                          0
                          Есть две серьёзные проблемы с полностью автоматическим транспортом, не имеющие никакого отношения к технологиям:

                          1. Всесильное нефтяное лобби (кавычки по вкусу). Основная, с точки зрения владельца нефтяной вышки, проблема с автоматикой: слишком эффективна. Пробок нет, режим двигателя всегда оптимальный, экономичность на недосягаемой для человека высоте. Для справки: перманентная пробка в абстрактном мегаполисе может генерировать около миллиарда долларов в год за счёт одних только налогов на сожжённое топливо.

                          2. Отсутствие штрафов за нарушение ПДД и, как следствие, необходимость (теперь уже в убыток) кормить большое количество людей, которые раньше эти штрафы выписывали, а теперь окажутся на социальном дне, поскольку ни востребованным образованием, ни востребованными умениями не обладают. А стало быть, учитывая социальные аспекты, с большой вероятностью будут пить и бурагозить.
                            0
                            1. Сильнее нефтяного лобби только слухи о его всесильности.
                            2. Ну сколько это реально человек? 1 на тысячу водителей? На 10 тысяч?
                              +1
                              Насколько я знаю, по нормативным актам в Российской Федерации должен быть 1 инспектор ДПС на 256 автомобилей. В 2013 году в РФ было зарегистрировано что-то около 50 миллионов автомобилей. Почти двести тысяч человек получается. Если верить Википедии, в Рыбинске почти столько живёт.
                                0
                                Правда, любопытный вопрос, не нашел официальной информации на этот счет. Ссылочкой не поделитесь?
                                0
                                А я вот в Хабаровске живу и ИДПС вижу только по праздникам в центральном районе. Полагаю, остальные сотрудники — просто мертвые души.
                                Стоит ли говорить что на дорогах тут полнейшая анархия и по выходным аварии практически на каждом перекрестке?
                                  0
                                  Я любую полицию вижу только там, где её можно увидеть — возле полицейских участков и в пончиковых. Но это не потому, что её не существует, это потому, что большая часть моей жизни в городе происходит в пределах 3-4 квадратных километров, приходящихся почти полностью на благополучные районы, куда полиция не ездит — там нечего делать. И на дорогах тоже дурдом, только без аварий на каждом перекрёстке. О чём это говорит?
                            –2
                            Вот зачем придумывать автомобили-роботы, когда уже придуманы трамваи, которые: а) не портят воздух б) едут строго по линии, по которой лежат рельсы в) их можно автоматизировать г) отдают часть энергии обратно в энергосистему. Осталось только автоматизировать грузовики и различные служебные авто — а это куда проще, чем миллионы личных автомобилей. ИМХО, пытаются решать не с того конца. Надо просто избавиться от личных авто, сделать хороший общественный транспорт, а все служебные и грузовые постараться автоматизировать.
                              0
                              От личных авто избавиться не получится даже при развитой сети общественного. По совершенно разным причинам личный всегда будет востребован: перевозка вещей и животных, более короткий путь до места назначения(без пересадок), загородные поездки, да много всего.
                                0
                                Эээ, простите, Вы каждый день перевозите вещи и животных и ездите за город? Большинство людей может спокойно добираться до места назначения общественным транспортом… И вы, наверное, не думали, что можно сделать города поменьше, а предприятия рассредоточить так, чтобы расстояние до работы сокращалось постепенно?
                                Возможно, я Вам большой секрет открою, но такси выйдет дешевле, особенно, если раз в неделю на нём ездить (некоторые люди, живущие в больших городах покупают авто именно для таких целей), но стоимость авто + налог + бензин + обслуживание примерно равняется нескольким годам поездок на такси:).
                                  0
                                  «Сделать города поменьше» — это переделка всей системы покруче, чем широкое внедрение автоматизированного персонального автотранспорта. К тому же ортогональное — то есть не повод от автоматизации отказываться.
                                +3
                                О трамваях: одно другому ну никак не мешает. В городах, на мой взгляд, личное авто не нужно вовсе. Для редких случаев, когда нужен индивидуальный багажник, проще арендовать транспорт. Это уже сделано, например, в Германии. В Ганновере работает компания Üstra, которая является своеобразным Uber в мире общественного транспорта. Скоро она начнет предлагать вместе с билетами на трамвай услугу краткосрочной аренды машины.

                                По вопросу автоматизации грузовиков. С них, в общем-то, и начали. Это не очень афишируется, но автоматические группировки уже довольно давно работают. Что уж говорить, даже наши дальнобойщики организовали своеобразный V2V при помощи раций :)
                                  0
                                  Кстати, арендуемый автотранспорт — хороший кандидат на автоматизацию. Владельцы таких автомобилей больше заинтересованы в снижении износа и уменьшении аварийности. Да и тарификацию позволит сделать более гибкой.
                                    0
                                    Вчера мне пришел журнал «Traffic Technology Today», там статья о том, что в Британии стартует пилот по внедрению АТ на закрытых частных автострадах. Посмотрим… PDF журнала.
                                  0
                                  Надо просто избавиться от личных авто
                                  Вот так вот просто взять и избавиться? Или вы верите в транслируемую властями мантру «Стоит сделать хороший общественный транспорт — и все сами пересядут»?
                                    0
                                    Именно так, альтернативу дать хорошую.
                                      0
                                      У меня есть машина, но по делам я обычно езжу на метро, т.к. время более предсказуемо. Если же поездка с детьми или вещами или в какой-то магазин, или на дачу, как без машины обойтись?
                                      Индивидуальные скоростные капсулы просьба не предлагать — это фантастика.
                                        +1
                                        К России вообще нужно другие мерки применять. У нас машина не просто средство передвижения, а один из обязательных атрибутов успеха. Так же, как и дача, впрочем :)
                                        Похожая ситуация у американцев. Они ценят, правда, не сам автомобиль, а свое право на свободное и независимое от других перемещение. В некоторых местах США это доведено до полного маразма — все городское пространство состоит из парковок и автострад.
                                        Никто не собирается отбирать, заменять или заставлять людей отказываться от автомобиля. Технологии предлагают нам больше выбора, больше личной свободы: читать в дороге книгу или рулить, ждать автобус на остановке или взять такси. И т.п.
                                          0
                                          Никто не собирается отбирать, заменять или заставлять людей отказываться от автомобиля
                                          Согласен с вами, но комментатор выше предлагает именно это
                                          Надо просто избавиться от личных авто
                                          0
                                          ИМХО, индивидуальное всё — зло.
                                    +1
                                    подъехали на нерегулируемый перекрёсток одновременно скорая, пожарная, ДПС и депутат.
                                      0
                                      И автохакер :-)

                                    Only users with full accounts can post comments. Log in, please.