Połączone systemy komunikacji zmieniają świat samochodów ciężarowych
Główną ideą przyświecającą pracom i badaniom nad pojazdami autonomicznymi jest chęć sprawienia, by kierowanie pojazdami było bezpieczniejsze, wygodniejsze i czystsze niż dotychczas. Dzięki zastosowaniu wielu rodzajów systemów i czujników połączone i zautomatyzowane technologie ostrzegają kierowców o zbliżających się niebezpieczeństwach, pomagają im w unikaniu zatłoczonych dróg i dostarczają informacji o znakach drogowych, jednak co najważniejsze, przekazują innym pojazdom kluczowe dla bezpieczeństwa ruchu informacje, takie jak na przykład prędkość, kierunek jazdy oraz dane o hamowaniu i przyspieszaniu. Oparta na współpracy, połączona i zautomatyzowana technologia cieszy się dużym uznaniem wśród użytkowników zarówno samochodów osobowych, jak i pojazdów ciężarowych, jednak wykorzystywana w nich architektura różni się znacząco ze względu na duże rozmiary połączenia ciągnika siodłowego oraz naczepy. Biorąc pod uwagę te informacje, finansowany przez UE projekt ROADART zaprezentował innowacyjną platformę komunikacji bezprzewodowej dla pojazdów ciężarowych, która pozwoli na znaczące zwiększenie bezpieczeństwa i wydajności kierowców, a także zmniejszenie szkodliwych emisji. Badacze zrzeszeni wokół projektu ROADART pracowali nad kilkoma różnymi sposobami wdrożenia w ciągu najbliższych lat systemów truck-to-truck (T2T) oraz truck-to-infrastructure (T2I), pozwalających na komunikację pomiędzy pojazdami oraz infrastrukturą. Wiele anten, wiele korzyści Naukowcy zajmowali się badaniem różnych szyków antenowych, które umożliwiają łatwą integrację z lusterkami bocznymi pojazdów ciężarowych oraz montaż na słupach, na których opiera się infrastruktura. „Anteny zastosowane w platformie opracowanej w ramach programu ROADART to elektronicznie przełączane szyki antenowe oparte na elementach pasywnych (ESPAR), które charakteryzują się prostotą konstrukcji, niskim kosztem oraz niewielkimi rozmiarami – wszystkie te cechy sprawiają, że doskonale sprawdzają się w połączeniach typu T2I oraz T2T”, zauważa koordynator projektu dr Christos Oikonomopoulos. Anteny typu ESPAR pozwalają na dynamiczne dostosowanie charakterystyki emisji w celu podniesienia jakości łącza. Aby jeszcze bardziej zwiększyć stabilność połączenia, badacze zastosowali technikę wykorzystywania wielu anten, połączoną z nowatorskim systemem charakterystyki promieniowania anteny określanym mianem kształtowania wiązki w pętli otwartej. „Kolejną bardzo znaczącą zaletą anten ESPAR jest możliwość wykorzystania ich do obsługi różnych technik komunikacji cyfrowej, na przykład wykorzystania różnych charakterystyk promieniowania”, dodaje dr Oikonomopoulos. Skuteczna demonstracja działania koncepcji Poprawa stabilności komunikacji bezprzewodowej, w szczególności zmniejszenie utraty pakietów danych i opóźnień, zwiększa liczbę dostępnych zastosowań wykorzystujących tę komunikację. Niezawodna komunikacja T2T ma szczególne znaczenie w przypadku zastosowań zapewniających bezpieczeństwo, wymagających współpracy pojazdów i braku opóźnień. W ramach projektu ROADART zademonstrowano przykład zastosowania adaptacyjnego tempomatu opartego na współpracy (CACC) – funkcjonalności inteligentnego systemu transportu umożliwiającej dwóm pojazdom ciężarowym jazdę w bardzo niewielkiej odległości od siebie nawzajem. „Grupowanie pojazdów pozwala na skrócenie odległości pomiędzy kolejnymi samochodami, co w konsekwencji zmniejsza zużycie paliwa i pozwala na zmniejszenie liczby wypadków drogowych na autostradach o około 10 %”, stwierdza dr Oikonomopoulos. Skuteczna komunikacja może również pomóc grupom samochodów ciężarowych w znalezieniu najlepszej trasy w sytuacji, gdy inne środki komunikacji mogą nie być dostępne, na przykład podczas jazdy w długich tunelach. Opracowany w ramach projektu ROADART system lokalizacji jest oparty na algorytmie zwanym filtrem Kalmana, który gromadzi dane ze zróżnicowanych źródeł, w tym z systemu pozycjonowania satelitarnego GPS, czujników instalowanych w pojazdach ciężarowych, danych dotyczących pozycji z pozostałych pojazdów oraz ogólnodostępnych danych z map. Podczas pokazu, w czasie którego dwa samochody ciężarowe przejechały dwa kilometry w tunelu, łączne odchylenie lokalizacji nie przekroczyło dwóch metrów. Projektowanie platformy Nowo opracowana platforma ROADART obsługuje każdy element przetwarzania sygnałów. W skład platformy wchodzi zestaw programowalnych modułów radiowych oraz dwóch anten ESPAR montowanych po zewnętrznej stronie każdego lusterka bocznego, a także jednostki komunikacyjnej zainstalowanej wewnątrz kabiny pojazdu. Oprogramowanie odpowiedzialne za komunikację oraz obsługę systemu lokalizacji działa na jednostce komunikacyjnej. Wykorzystanie wielu anten oraz wyboru odpowiedniego pasma pozwoliło na zwiększenie zasięgu oraz podniesienie przepustowości połączeń o 50 %. Wysoka przepustowość w połączeniu z niewielką liczbą błędów danych pozwalają na obniżenie opóźnienia o 900 % w porównaniu do systemów opartych na konwencjonalnych antenach. Koncepcje architektur opracowane dotychczas w ramach projektu ROADART powinny bez problemu nadążać za zmieniającym się natężeniem ruchu i będą z pewnością stanowiły solidną podstawę do dalszych badań.
Słowa kluczowe
ROADART, elektronicznie przełączane anteny oparte na elementach pasywnych (ESPAR), truck-to-truck (T2T), truck-to-infrastructure (T2I), technologia inteligentnych systemów transportu (ITS), grupa, lokalizacja, programowalne moduły radiowe, adaptacyjny tempomat oparty na współpracy (CACC)
