Интеграция инфраструктуры транспортного средства

Инфраструктура инфраструктуры транспортных средств (VII) является инициативой, способствующей исследованиям и разработке приложений для ряда технологий, непосредственно связывающих дорожные транспортные средства с их физическим окружением, прежде всего в целях повышения безопасности дорожного движения. Технология опирается на несколько дисциплин, включая транспортную инженерию, электротехнику, автомобилестроение и информатику. VII конкретно касается автомобильного транспорта, хотя аналогичные технологии существуют или разрабатываются для других видов транспорта. Например, самолеты используют наземные маяки для автоматического управления, позволяя автопилоту летать на самолете без вмешательства человека. В дорожной технике повышение безопасности дорожного полотна может повысить общую эффективность. VII нацелен на улучшение безопасности и эффективности.

Инфраструктура инфраструктуры транспортных средств — это отрасль техники, которая занимается изучением и применением ряда методов, непосредственно связывающих дорожные транспортные средства с их физическим окружением в целях повышения безопасности дорожного движения.

цели
Цель VII — обеспечить связь между транспортными средствами на дороге (через бортовое оборудование, ОБЭ) и между транспортными средствами и придорожной инфраструктурой (через придорожное оборудование, RSE), чтобы повысить безопасность, эффективность и удобство транспортной системы. Он основан на широко распространенном развертывании специальной линии связи с ближней связью (DSRC), включающей IEEE 802.11p. Развитие VII основывается на бизнес-модели, поддерживающей интересы всех заинтересованных сторон: промышленности, транспортных властей и профессиональных организаций. Инициатива имеет три приоритета:

оценка бизнес-модели (включая планирование развертывания) и принятие заинтересованными сторонами;
валидация технологии (в частности, систем связи) с учетом затрат на развертывание; а также
разработка правовых структур и политик (особенно в отношении конфиденциальности) для повышения потенциала системы для достижения успеха в долгосрочной перспективе.

безопасности
Текущая действующая технология безопасности основана на радиолокационных и системных системах на базе транспортных средств. Например, эта технология может уменьшить столкновения сзади, отслеживая препятствия спереди или сзади транспортного средства, автоматически применяя тормоза при необходимости. Эта технология несколько ограничена тем, что она учитывает только расстояние и скорость транспортных средств в пределах прямой видимости камер и диапазона зондирования радаров. Это почти полностью неэффективно для угловых и левовратных столкновений. Это может привести к тому, что автомобилист потеряет контроль над автомобилем в случае надвигающегося лобового столкновения. Задние столкновения, покрываемые сегодняшней технологией, обычно менее серьезны, чем угловые, левые повороты или лобовые столкновения. Таким образом, существующая технология неадекватна для общих потребностей системы проезжей части.

VII обеспечит прямую связь между транспортным средством на дороге и всеми транспортными средствами в пределах определенной зоны. Транспортные средства смогут общаться друг с другом, обмениваться данными по скорости, ориентации, возможно, даже по информированности и намерению водителя. Это может повысить безопасность для близлежащих автомобилей, одновременно повышая общую чувствительность системы VII, например, путем более эффективного выполнения автоматического аварийного маневра (рулевого управления, торможения, торможения). Кроме того, система предназначена для связи с инфраструктурой дорожного покрытия, позволяющей получать полную информацию о трафике в реальном времени для всей сети, а также улучшать управление очередью и обратную связь с транспортными средствами. Это в конечном итоге приведет к замыканию контуров обратной связи в том, что теперь представляет собой транспортную систему с открытым контуром.

Через VII дорожные знаки и дорожные знаки могут стать устаревшими. В существующих приложениях VII используются датчики внутри транспортных средств, которые могут идентифицировать маркировку на проезжей части или подписываться вдоль дороги, автоматически при необходимости корректируя параметры транспортного средства. В конечном счете, VII стремится рассматривать такие признаки и маркировки как немного больше, чем хранимые данные в системе. Это может быть в виде данных, полученных с помощью маяков вдоль проезжей части или хранимых в централизованной базе данных и распространяемых на все транспортные средства, оборудованные в соответствии с VII.

КПД
Все вышеперечисленные факторы в значительной степени отвечают требованиям безопасности, но VII может привести к заметному повышению эффективности работы транспортной сети. Поскольку транспортные средства будут связаны вместе с уменьшением времени реакции, можно будет сократить прохождение между транспортными средствами, чтобы на дороге было меньше свободного места. Таким образом, будет увеличена пропускная способность для трафика. Более высокая пропускная способность на одну полосу, в свою очередь, будет означать меньшее количество полос в целом, возможно, удовлетворяя проблемы сообщества относительно влияния расширения дороги. VII обеспечит точную координацию движения сигнала путем отслеживания взводов транспортных средств и поможет получить точную синхронизацию, используя данные о движении в реальном времени, касающиеся объема, плотности и поворота.

Данные о трафике в режиме реального времени могут также использоваться при проектировании новых дорог или модификации существующих систем, поскольку данные могут использоваться для обеспечения точных исследований происхождения и назначения поворота для использования в прогнозировании перевозок и транспортных операциях. Такая технология также приведет к усовершенствованиям инженеров транспорта для решения проблем, одновременно снижая затраты на получение и компиляцию данных. Толлинг — еще одна перспектива для технологии VII, поскольку это может позволить автоматически прокладывать дороги. Данные могут совместно передаваться участникам дорожного движения для отображения на автомобиле, описывая самые низкие затраты, кратчайшее расстояние и / или самый быстрый маршрут до пункта назначения на основе условий в реальном времени.

Существующие приложения
В какой-то степени результаты в этом направлении были достигнуты в испытаниях, проводимых по всему миру, с использованием GPS, сигналов мобильного телефона и табличек регистрации автомобилей. GPS становится стандартом во многих новых автомобилях высокого класса и является вариантом для большинства новых автомобилей с низким и средним диапазоном. Кроме того, многие пользователи также имеют мобильные телефоны, которые передают отслеживаемые сигналы (а также могут быть включены GPS). Мобильные телефоны уже можно проследить в целях реагирования на чрезвычайные ситуации. GPS и отслеживание мобильных телефонов, однако, не предоставляют полностью надежных данных. Кроме того, интеграция мобильных телефонов в транспортные средства может быть чрезмерно сложной. Данные с мобильных телефонов, хотя и полезны, могут даже увеличить риски для автомобилистов, поскольку они склонны смотреть на свои телефоны, а не концентрироваться на их вождении. Автоматическое распознавание регистрационных знаков может обеспечить высокий уровень данных, но постоянное отслеживание транспортного средства через коридор является сложной задачей с существующими технологиями. Сегодняшнее оборудование предназначено для сбора данных и таких функций, как принудительное и толлинговое, а не для возврата данных на транспортные средства или автомобилистов для ответа. GPS, тем не менее, будет одним из ключевых компонентов в системах VII.

Ограничения
Существует множество ограничений для развития VII. Распространенным заблуждением является то, что самой большой проблемой для технологии VII является вычислительная мощность, которая может быть установлена ​​внутри транспортного средства. Хотя это действительно вызов, технология для компьютеров быстро развивается и не вызывает особой озабоченности у исследователей VII. Учитывая тот факт, что технологии уже существуют для самых основных форм VII, возможно, самым большим препятствием для развертывания технологии VII является общественное признание.

Конфиденциальность
Наиболее распространенный миф о VII заключается в том, что он включает в себя технологию отслеживания; Однако, это не так. Архитектура предназначена для предотвращения идентификации отдельных транспортных средств, при этом все обмен данными между автомобилем и системой происходит анонимно. Будут происходить обмены между транспортными средствами и третьими сторонами, такими как OEM-производители и сборщики сборов, но сетевой трафик будет отправляться через зашифрованные туннели и поэтому не будет дешифроваться системой VII.

Хотя система сможет обнаруживать нарушения сигнала и скорости, у нее не будет возможности идентифицировать нарушителя и сообщить об этом. Обнаружение предназначено для предупреждения нарушителя и / или приближающихся транспортных средств для предотвращения столкновений.

Другие общественные проблемы
Другие проблемы общественного признания исходят от сторонников рекреационного вождения, а также от критиков толлинга. Первые утверждают, что VII увеличит автоматизацию транспортного средства, уменьшив удовольствие водителя. Особую распространенность среди владельцев спортивных автомобилей имеют проблемы с вождением в вождении. Они могут быть ослаблены за счет компенсации наличия транспортных средств без VII или, возможно, путем поддержания проезжей части, где разрешено путешествовать автомобили без VII.

Те, кто выступает против толлинга, считают, что это приведет к тому, что автолюбители будут иметь чрезмерно дорогие автомобили в скобках с низким доходом, что противоречит общему желанию обеспечить равные услуги для всех. В ответ скидки для общественного транспорта или скидки на использование дорог могут быть рассмотрены для квалифицирующих лиц и / или семей. Такие положения в настоящее время существуют для многочисленных толстых дорог и могут быть применимы к дорогам, которые пересекаются через VII. Однако, поскольку VII может позволить произвести толлинг каждой проезжей части с разрешенным доступом к ЕС, положения могут быть неэффективными с учетом возрастающей потребности в обеспечении эффективных для пользователя услуг транзита в каждой области.

Технические неисправности

координация
Важнейшей проблемой, стоящей перед развертыванием VII, является проблема того, как вначале встать на сторону системы. Расходы, связанные с установкой технологии в транспортных средствах и обеспечением связи и мощности на каждом перекрестке, значительны. Строительство инфраструктуры вдоль дороги без сотрудничества автопроизводителей было бы катастрофическим, как и обратная ситуация; поэтому обеим сторонам необходимо будет работать вместе, чтобы сделать концепцию VII.

В Мичигане и Калифорнии проводятся испытания концептуальных тестов, которые будут оцениваться американскими DOT и автопроизводителями, и совместно будет принято решение о том, следует ли продвигаться вперед с внедрением системы в то время.

Обслуживание
Еще один фактор для рассмотрения в отношении распространения технологии — как обновлять и поддерживать единицы. Системы трафика отличаются высокой динамичностью, каждый день осуществляются новые средства контроля за движением, а каждый год строятся или ремонтируются дороги. Вариант на базе транспортного средства может быть обновлен через Интернет (предпочтительно беспроводной), но впоследствии может потребовать от всех пользователей доступа к интернет-технологиям. Многие местные правительственные учреждения тестировали развертывание интернет-объектов в городах и вдоль дорог, например, на остановках отдыха. Эти системы могут использоваться для обновления VII.

Дополнительным вариантом является предоставление обновлений всякий раз, когда транспортное средство вводится для осмотра или обслуживания. Основное ограничение здесь заключается в том, что обновление будет находиться в руках пользователя. Некоторые владельцы транспортных средств сами поддерживают свои транспортные средства, и периодические проверки или обслуживание считаются слишком редкими для обновления VII. Автомобилисты также могут неохотно останавливаться на остановках для обновления, если у них нет возможности водить в городе с поддержкой Интернета.

В качестве альтернативы, если приемники были размещены на всех транспортных средствах, а система VII была в основном расположена вдоль дороги, информация могла быть сохранена в централизованной базе данных. Это позволит агентству отвечать за выпуск обновлений в любое время. Затем они будут распространяться на придорожные подразделения для проезда автомобилистов. В настоящее время этот метод в настоящее время считается наиболее эффективным, но с высокой стоимостью для властей.

Безопасность
Безопасность единиц является еще одной проблемой, особенно в свете вопроса о принятии общественности. Преступники могут вмешиваться в действия VII подразделений или удалять и / или уничтожать их независимо от того, установлены ли они внутри транспортных средств или вдоль дороги. Если они размещены внутри транспортных средств, могут быть приняты законы, аналогичные тем, которые применяются для подделки с одометром; и подразделения могут быть рассмотрены во время инспекций или услуг для признаков несанкционированного доступа. Этот метод имеет множество ограничений, упомянутых в отношении частоты осмотра и автомобилистов, которые выполняют собственное обслуживание. Это также вызывает озабоченность по поводу честности техников, которые проводят инспекции. Способность техников идентифицировать признаки подделки будет зависеть от их знаний о самих системах VII.

Магниты, электрошоки и вредоносное ПО (вирусы, взломы или помехи) могут использоваться для повреждения систем VII — независимо от того, расположены ли устройства внутри транспортного средства или вдоль дороги. Для техников потребуется тщательная подготовка и аттестация, чтобы осмотреть 7 единиц внутри транспортного средства. Вдоль дороги необходимо обеспечить высокую степень безопасности, чтобы оборудование не было повреждено и увеличило его долговечность. Однако, поскольку придорожные подразделения вполне могут быть размещены на общественном уклоне, который часто близок к краю проезжей части, могут возникнуть опасения по поводу того, что они нападают на них (как по назначению, так и случайно). Блоки должны были быть построены так, чтобы они не представляли угрозы для автомобилистов: возможно, в форме низкопрофильного и / или маломассивного объекта, предназначенного для запуска или разрыва (что повлекло бы за собой относительно недорогая единица); или устройство должно быть экранировано устройством, таким как ограждение, что создает проблемы безопасности.

Ввод данных
Еще одно ограничение заключается в оцифровке входных данных для системы VII. Системы VII, вероятно, будут продолжать ощущать существующие знаки и маркировку дорог, но одна из целей заключается в том, чтобы полностью исключить такие знаки и маркировки. Это потребовало бы преобразования местоположений и сообщений каждого элемента в формат системы VII. Ответственность за эту работу, вероятно, будет возложена на агентства шоссе, которые почти все сталкиваются с трудностями в области финансирования, рабочей силы и доступного времени. Поэтому внедрение и поддержка систем VII может потребовать поддержки на национальном уровне.

Связь и авторизация
Хотя VII в основном разрабатывается как совместное исследовательское предприятие с участием многочисленных транспортных агентств, вероятно, исходные продукты будут адаптированы к индивидуальным приложениям. В результате проблемы совместимости и форматирования вполне могут возникать по мере расширения систем. Преодоление этих трудностей может потребовать сложных программ перевода между различными системами или, возможно, полного пересмотра существующих систем VII для разработки более комплексного подхода. В любом случае затраты и вероятность ошибок в программном обеспечении, вероятно, будут высокими.

Законодательство будет требовать установить доступ к данным и сообщениям между соответствующими агентствами. В США, например, Межгосударственный — это федеральная дорога, которая часто поддерживается государством, но могут быть задействованы местные округа или муниципальные власти. Законодательству необходимо будет установить уровни полномочий каждого агентства. Например, в Пенсильвании муниципалитеты имеют больше полномочий, чем округи, а иногда и государство, в то время как соседняя Мэриленд имеет больше полномочий на уровне графства, чем на муниципальном уровне; и государственные дороги почти исключительно контролируются государством. Необходимо также определить, какие другие учреждения могут использовать данные (например, правоохранительные органы, перепись и т. Д.) И в какой степени разрешено использовать эту информацию. Для минимизации злоупотребления данными потребуется применение законов. Различные уровни власти могут также увеличить несовместимость.

Недавние улучшения
Большая часть текущих исследований и экспериментов проводится в Соединенных Штатах, где координация обеспечивается через Консорциум интеграции инфраструктуры транспортных средств, состоящий из автопроизводителей (Ford, General Motors, DaimlerChrysler, Toyota, Nissan, Honda, Volkswagen, BMW), поставщиков ИТ, Федеральные и государственные транспортные отделы США и профессиональные ассоциации. Trialling происходит в Мичигане и Калифорнии.

Конкретные приложения, разрабатываемые в настоящее время в рамках инициативы США:

Предупреждение водителей о небезопасных условиях или неизбежных столкновениях.
Предупреждающие драйверы, если они собираются сбежать с дороги или быстро повернуться вокруг кривой.
Информирование системных операторов о перегрузке в режиме реального времени, погодных условиях и инцидентах.
Предоставление операторам информации о возможностях коридоров для управления в реальном времени, планирования и предоставления консультаций водителям по коридору.
В середине 2007 года для тестирования 20 образцов прототипа VII будет использоваться среда VII, охватывающая около 20 квадратных миль (52 км2) вблизи Детройта. Несколько автопроизводителей также проводят свои собственные исследования и испытания VII.