Gekoppelde communicatiesystemen drukken hun stempel op zware vrachtwagens
Veilig, comfortabel en groener rijden staan centraal bij de ontwikkeling van in hoge mate geautomatiseerde voertuigen. Dankzij een breed scala aan systemen en sensoren, kan geautomatiseerde en verbonden technologie bestuurders waarschuwen voor naderend gevaar, hen helpen congestie te mijden en informatie bieden over verkeersborden. Bovendien wordt via deze technologie cruciale veiligheidsinformatie doorgegeven aan andere voertuigen. Hierbij valt te denken aan zaken als snelheid en richting, en remmen of versnellen. Samenwerkende, verbonden en geautomatiseerde technologie is zowel in auto's als vrachtwagens van onschatbare waarde. De architectuur voor beide verschilt echter vanwege de omvang van de combinatie van vrachtwagen en oplegger. In dit kader onthulde het door de EU gefinancierde project ROADART een nieuw draadloos communicatieplatform voor vrachtwagens waarmee veiligheid en efficiëntie voor chauffeurs aanzienlijk worden verhoogd en tegelijkertijd schadelijke uitstoot wordt verminderd. ROADART werkte aan verschillende mogelijke strategieën om T2T- (truck-naar-truck) en T2I-systemen (truck-naar-infrastructuur) binnen enkele jaren mogelijk te maken. Meerdere antennes, meerdere voordelen Onderzoekers bestudeerden verschillende ontwerpen voor antennesystemen die eenvoudig in de buitenspiegels van vrachtwagens of in infrastructuurtorens kunnen worden geïntegreerd. „De in het ROADART-platform gebruikte antennes zijn elektronisch geschakelde parasitaire systemen (electronically switched parasitic arrays, ESPAR). Voordelen van dit ontwerp zijn de lage kosten, de lagere complexiteit en het beperkte formaat, wat ze uitstekend geschikt maakt voor T2T- en T2I-koppelingen”, vertelt projectcoördinator dr. Christos Oikonomopoulos. Het radiopatroon van ESPAR-antennes kan dynamisch worden aangepast om de kwaliteit van de verbinding te verbeteren. Om de betrouwbaarheid van een bericht nog verder te verhogen, gebruikten onderzoekers de antennediversiteitstechniek in combinatie met een nieuw schema voor bundelpatroonselectie dat open-loop beamforming (open-lusbundelvorming) wordt genoemd. „Een ander belangrijk voordeel van ESPAR-antennes is hun vermogen verschillende digitale communicatietechnieken te ondersteunen, bijvoorbeeld patroondiversiteit”, voegt dr. Oikonomopoulos toe. Een succesvol proof of concept Door verbetering van de robuustheid van draadloze communicatie met betrekking tot latentie en verlies van datapakketten wordt de beschikbaarheid van communicatietoepassingen verhoogd. Betrouwbare T2T-communicatie is met name relevant voor de veiligheid en voor tijdkritieke coöperatieve mobiliteitstoepassingen. ROADART demonstreerde een gebruikssituatie met coöperatieve adaptieve cruise control (CACC), een coöperatieve ITS-functie waarmee een vrachtwagen dicht achter zijn voorganger kan rijden. „Platooning maakt een kortere afstand tussen voertuigen mogelijk. Hiermee wordt het brandstofverbruik verlaagd en wordt 10 % van alle ongevallen op snelwegen voorkomen”, aldus dr. Oikonomopoulos. Effectieve communicatie kan dergelijke vrachtwagenkonvooien tevens helpen de beste route te vinden in situaties waarin geen andere communicatiemethoden beschikbaar zijn, zoals in lange tunnels. De plaatsbepalingsengine van ROADART is gebaseerd op een uitgebreid Kalman-filter waarmee gegevens uit verschillende heterogene bronnen, zoals GPS, vrachtwagensensoren, plaatsbepalingsinformatie uit coöperatieve voertuigen en openbaar beschikbare kaartgegevens worden samengevoegd. Tijdens de demonstratie waarbij twee vrachtwagens twee kilometer door een tunnel reden, was de afwijking van de verzamelde plaatsbepalingsinformatie nog geen twee meter. Platformontwerp Met het nieuw ontwikkelde ROADART-platform wordt de volledige verwerking van de signalen afgehandeld. Het platform bestaat uit een set softwaregedefinieerde radiomodules, twee ESPAR’s aan de buitenkant van elke buitenspiegel en een bijbehorende communicatiemodule in de vrachtwagencabine. De geïmplementeerde software voor de geselecteerde diversiteitstechnieken en het plaatsbepalingsalgoritme worden ook in de communicatiemodule uitgevoerd. Door de diversiteitstechniek en het gebruik van meerdere antennes werd het bereik vergroot en de doorvoer met 50 % verhoogd. De combinatie van een hoge doorvoer en weinig datapakketfouten resulteerde in een verlaging van de latentie met 900 % ten opzichte van conventionele antennesystemen. De architectuurconcepten die tot dusverre zijn ontwikkeld door ROADART moeten wisselende verkeersniveaus aankunnen en een solide basis voor verder onderzoek bieden.
Keywords
ROADART, electronically switched parasitic arrays (ESPAR's), elektronisch geschakelde parasitaire systemen, truck-naar-truck (T2T), truck-naar-infrastructuur (T2I), technologie voor intelligente transportsystemen (ITS), platooning, konvooi, plaatsbepaling, softwaregedefinieerde radio, coöperatieve adaptieve cruise control (CACC)
