فناوری ارتباطات خودرویی چیست و چگونه کار می‌کند؟
تین‌نیوز | با اعلام برنامه‌های دولت آمریکا در هفته اول فوریه سال 2014 برای پیشبرد فناوری ارتباطات خودرویی، این فناوری یک گام به تحقق عینی نزدیک‌تر شد. اعلامیه صادره در سوم فوریه مجموعه‌ای از قوانین پیشنهادی را طرح می‌کرد که در سال 2017 با پایان دومین دوره دولت اوباما، باهدف گردآوری نظرات عموم منتشر خواهد شد. قانون‌گذاران فدرال امیدوارند زمانی حول‌وحوش سال 2020 ارتباطات بین خودروها تحقق عینی یابد، امکانی که موجب خواهد شد خودروها به رانندگان خود در مورد مخاطرات جاده‌ای پیش روی هشدار دهند. آنچه در
این هفته اتفاق افتاد اعلام برنامه‌ای در این زمینه با مدیریت اداره ملی ایمنی ترافیک بزرگراه‌ها بود.
به بیان ساده، اولین نسل سامانه‌های V2V به صدور هشدار ایمنی برای رانندگان خود دست می‌زنند ولی کنترل خودرو را در دست نمی‌گیرند. ارتقای بعدی این سامانه شامل توانایی ترمز یا مانور به دور موانع و در نهایت ادغام در فناوری وسایل نقلیه خودران خواهد بود. آنچه در پی می‌آید شرح مختصر و مفیدی است از فناوری‌های V2V و برخی الزامات آن.
فناوری V2V چیست؟
ارتباطات خودرویی (V2V) از یک شبکه بی‌سیم تشکیل‌شده است که در آن خودروها به مبادله اطلاعات با یکدیگر درباره وضعیت جاری خود می‌پردازند. این داده‌ها می‌توانند شامل سرعت، مکان، جهت حرکت، ترمز گیری و از دست دادن پایداری باشند. فناوری ارتباطات خودرویی از ارتباطات برد کوتاه اختصاصی (DSRC) استفاده می‌کند که مجموعه‌ای از استانداردهای تدوین‌شده توسط مراجعی همچون FCC و ISO است. گاهی اوقات این رسانه ارتباطی به‌عنوان یک شبکه Wi-Fi توصیف می‌شود زیرا یکی از باندهای فرکانسی ممکن آن 5.9 GHz است که توسط WiFi نیز
مورداستفاده واقع می‌شود. لیکن درست‌تر است که آن را «همانند WiFi» بنامیم. برد آن در بزرگراه‌ها حدود 300 متر است و می‌تواند رویدادهای 10 ثانیه آینده در مسیر پیش رو را پیش‌بینی کند.
ارتباطات V2V می‌تواند یک شبکه توری فرض شود بدین معنی که هر گره (خودرو، چراغ راهنمایی هوشمند و مانند این‌ها) می‌تواند در آن به ارسال، دریافت و مبادله سیگنال بپردازد. پنج‌تا ده ارسال سیگنال در شبکه قادر به گردآوری داده‌های ترافیکی یک مایل پیش رو خواهند بود. این مسافت برای حتی حواس‌پرت‌ترین راننده کافی است تا پای خود را از روی پدال گاز بردارد.
در نخستین خودروهای مجهز به سامانه، هشدارهای V2V ممکن است به شکل یک اعلام‌خطر به‌صورت نور قرمز چشمک‌زن بر روی داشبورد و یا در مورد خطرات رو به افزایش به شکل نوری که کم‌کم به قرمزی می‌گراید، ظاهر شود. این هشدار می‌تواند نشانگر جهت بروز تهدید باشد. تمام این‌ها هم‌اکنون حالت موقتی دارند زیرا V2V هنوز در مرحله مفهومی قرار دارد و چندین هزار نمونه اولیه یا خودروهای آزمایشی تجهیز شده برای آزمون این مفهوم بکار گرفته‌شده‌اند. بیشتر این نمونه‌های اولیه تا حدی پیشرفته‌اند که قادر به ترمز خودکار یا هدایت خودرو پیرامون خطر هستند. برای یک
قانون‌گذار یا گزارشگر دیدن خودرویی که به‌جای صرفاً اعلام‌خطر با نور چشمک‌زن، به‌طور خودکار متوقف‌شده یا از خطر می‌گریزد جذابیت بیشتری دارد.
چراغ‌های راهنمایی یا سایر تجهیزات ثابت، V2I یا تجهیزات ارتباطی خودرو-زیرساخت خوانده می‌شوند. این واژه برای آن تحت چتر V2V مورداستفاده قرار می‌گیرد که از تکثر مخفف‌های سه‌حرفی اجتناب شود. برخی خودروسازان دارای اصطلاحات تخصصی خود برای V2V همانند C2X هستند که دربرگیرنده ارتباط با سایر خودروها و زیرساخت است. همچنین گرایشی به استفاده از اصطلاح اینترنت خودرویی نیز دیده می‌شود. اصطلاحی که معنای گسترده‌تری دارد و دورورزی (تلماتیک) را نیز شامل می‌شود، «خودروی مرتبط» است که گزارشگران گاهی اوقات دوست دارند از آن با عنوان خودروی سخنگو یاد کنند؛ اما
عبارت V2V همچنان دست بالا را دارد.
ارتباطات خودرویی باعث هوشمندتر شدن وسایل نقلیه خودران یا خودمختار خواهند شد. این دو اصطلاح به هم مرتبط بوده لیکن معادل نیستند. وسیله نقلیه خودران سال 2014 مجموعه‌ای از ویژگی‌ها شامل کنترل تطابقی گشت برای هماهنگ ساختن سرعت خود با خودروی جلویی، دستیار حفظ مسیر حرکتی جهت نگه‌داشتن خودرو بین خطوط کف جاده و آشکارساز نقاط کور برای هشدار در مورد خودروهای کناری یا پشت‌سری است. این خودرو تا زمانی خودمختار است که راننده دستان خود را بر روی فرمان نگه‌داشته و پیچ‌های تندی بر سر راه نباشد.
به‌عنوان پیشرفته‌ترین نمونه از این خودرو می‌توان مرسدس بنز کلاس S را نام برد. این خودرو توسط وب‌سایت حاضر به‌عنوان خودروی فناورانه سال شناخته‌شده است. حسگرهای خودرو به‌علاوه رادار اضافی آن به خودرو امکان می‌دهند قبل از برخورد با عابران یا خودروهای وامانده در مسیر توقف کرده یا از پیرامون آن‌ها عبور کند. اگر خودرویی به داخل مسیر شما منحرف شود، حداقل کاری که این مدل خودروی بنز می‌کند حرکت به کناره مخالف مسیر حرکتی است. همچنین دارای حسگرهای رو به عقب برای تشخیص خطر ناشی از ترمز ناگهانی است تا به خودروی عقبی هشدار لازم را جهت ممانعت از تصادف
بدهد.
در این عصر پیش از تحقق نهایی V2V، خودروی مرسدس می‌تواند در صورت ترمز ناگهانی با چراغ چشمک‌زن عقب خود هشدار دهد. لیکن این ویژگی در ایالات‌متحده غیرفعال می‌شود زیرا روش تصویب‌شده‌ای برای استفاده از چراغ‌های عقب در اینجا وجود ندارد. بخشی از فرایند ایجابی V2V به تجدیدنظر دولت در قوانین صلبی خود بازمی‌گردد.
به عقیده خودروسازان تا انتهای دهه حاضر شاهد وسایل نقلیه خودران بر سطح جاده‌ها خواهیم بود. این‌گونه خودروها از خودمختاری بیشتری برخوردار خواهند بود لیکن هنوز ازنظر توانایی آشکارسازی مخاطرات پیش رو محدودیت‌هایی دارند. حتی بهترین رادارها قادر به دیدن رویدادهای 5 ثانیه بعد در مسیر پیش رو هستند. فناوری V2V محدوده عمل وسیله نقلیه خودران را افزایش می‌دهد به‌طوری‌که خودرو و راننده آن مجبور نیستند در کسری از ثانیه پیش رو واکنش مناسب نشان دهند.
آشکار شدن تدریجی فواید V2V همگام با گسترش نفوذ فناوری
فواید گوشی‌های همراه زمانی ظهور کرد که فقط دو عدد از آن‌ها موجودیت یافتند، اما تنها با فراگیر شدن خود باعث تغییر دنیا شدند. فناوری V2V به همین شیوه عمل می‌کند. نیازی به تجهیز تمامی خودروها به V2V نیست لیکن باید تعداد زیادی از آن‌ها صاحب دستگاه‌های ارتباطی مربوطه شوند. دلیل این امر بدین‌صورت است.
در روزهای اولیه عصر V2V، اگر خودروی شما داری V2V بوده و خودروی جلویی فاقد ترمزهای یکپارچه با این سامانه باشد، باید کاملاً هشیار باشید. اگر خودروی شما دارای دوربین هشدار ترک مسیر حرکتی باشد در هنگام بروز خطر برخورد از روبرو به شما یاری خواهد رساند. اگر خودروی شما دارای کنترل تطابقی گشت باشد در هنگام بروز خطر حداقل از شدت تصادفات کاسته خواهد شد.
اگر هر دو خودرو دارای V2V بوده و با فاصله نزدیکی از خودروی جلویی در حال حرکت باشید، در صورت ترمز خودروی جلویی یا توقف ناگهانی آن احتمالاً هشداری به‌صورت یک چراغ چشمک‌زن LED بر روی داشبورد خود دریافت خواهید کرد. اگر در گروهی از خودروها، سه یا چهار دستگاه مجهز به سامانه V2V باشند، همگی خودروها از مزیت این سامانه برخوردار خواهند بود زیرا در اثر دریافت هشدار از طریق سامانه خود و یا مشاهده ترمز خودروهای مجاور، در موقعیت ایمن‌تری ترمز خواهند کرد. حداقل این موقعیت پیش می‌آید که در صورت ترمز ناگهانی خودروی جلویی، بجای یک‌رشته تصادف زنجیره‌ای تنها دو خودرو به
هم برخورد کنند.
وقتی تمامی خودروهای روی جاده مجهز به سامانه V2V و دارای ویژگی‌های خودمختار این فناوری باشند، خودروها بدون نیاز به چراغ‌های راهنمایی راه خود را از میان تقاطع‌ها خواهند یافت. یک خودروی مجهز می‌تواند از میان فاصله بین خودروهای گذرنده از مسیرهای متقاطع، راه ایمنی برای خود بیابد. در نمایش‌های تصویری، این ویژگی بسیار خیره‌کننده بوده است.
برای آزمایش این مفهوم هشت خودروساز و 2500 خودرو در پروژه‌ای تحت هدایت دانشگاه میشیگان در شبکه جاده‌ای به طول 117 کیلومتر مجهز به تجهیزات ارتباطی کنار جاده‌ای شرکت کردند. اداره NHTSA نوید انتشار گزارشی درزمینه نتایج این پروژه در روزهای آتی را داده است. بر طبق گفته مسئولین شرکت GM که همراه با فورد، تویوتا، هیوندای/کیا، هوندا، فولکس واگن/ آیودی، مرسدس بنز و نیسان /اینفینیتی در این پروژه شرکت کرده‌اند، حدود پنج سال تولید پیوسته سامانه‌های V2V لازم است تا با حضور تعداد کافی خودروهای مجهز به این سامانه، فواید
ایمنی و ارتقای کارآمدی آن بروز کند. خودروهای سواری در ایالات‌متحده عمری در حدود 11 سال دارند و چیزی در این حدود طول می‌کشد تا خودرویی از خدمت خارج شود. با افزایش سن خودرو، میزان استفاده از آن کمتر می‌شود. خط زمانی پنج‌ساله GM بدین معناست که V2V، وقتی یک‌چهارم خودروهای موجود بر جاده‌ها مجهز به این سامانه شده باشند، اثربخشی خود را نشان خواهد داد.
اکنون سال 2014 است. اگر دولت فعلی آمریکا پیشنهادیه منسجمی تا سال 2017 ارائه دهد و اولین خودروهای مجهز به V2V تا سال 2020 بر سطح جاده‌ها ظاهر شوند و چنانچه V2V به همان اندازه که حامیان آن ادعا می‌کنند کارآمد باشد، شاهد جاده‌هایی ایمن‌تر و تنزل سریع‌تر تلفات جاده‌ای تا سال 2025 خواهیم بود.
سامانه V2V چه چیزی را ردیابی و گزارش می‌کند؟
برخی اطلاعاتی که سامانه V2V می‌تواند گردآوری و ارسال کند به‌قرار زیر هستند. تا زمانی که V2V به درون خودروها راه یابد، برخی از این اطلاعات ممکن است به خاطر سادگی بیشتر یا کاهش هزینه‌ها از گردونه خارج شوند.
• سرعت خودرو
• موقعیت و جهت حرکت خودرو
• وضعیت شتاب گیری یا ترمز گیری خودرو
• تغییر خط حرکت توسط خودرو
• وضعیت درگیری سامانه کنترل پایداری یا کنترل پیش رانه
• وضعیت سامانه ترمز ضد قفل (ABS)
• وضعیت دنده درگیر (به‌عنوان‌مثال برای کمک به خارج شدن خودرو از پارکینگ)
علائم و سیگنال‌های ارتباطات خودرو-زیرساخت می‌توانند به ارسال اطلاعات ترافیکی و آب و هوایی زیر بپردازند:
• وضعیت چراغ راهنمایی (قرمز-زرد-سبز)
• علامت توقف
• ممنوعیت گردش‌به‌چپ در تقاطع
• دما (بر فراز پلی که ممکن است قبل از زمین زیر آن یخ بزند)
• سیگنال‌های ارسالی از خودروهای جلوتر
• نزدیک شدن خودروی امدادی
حسگرهای متعدد بر روی خودروهای پرشمار، تصویر درست‌تری از ترافیک پیش رو خواهند داد. اگر تنها یک خودرو برف‌پاک‌کن خود را روشن کرده باشد، یا راننده در حال پاک کردن شیشه جلوست و یا به‌اشتباه دگمه آن را زده است. ولی اگر بیشتر خودروها چنین کنند حتماً باران یا برف در حال باریدن است. اگر خوشه متراکمی از خودروها برف‌پاک‌کن خود را روشن کرده باشند احتمالاً کامیونی نفت از خود بروی آن‌ها تراوش کرده یا آب ناشی از ذوب برف در حال فروریختن از بالای یک پل است. به کمک سرعت متوسط تمامی خودروها می‌توان این رویدادها را تائید کرد. ترمز ناگهانی روی یک جاده خشک همراه با
گرداندن سریع فرمان نشانه یک حادثه، مواجهه با یک خودروی وامانده یا مانعی بر جاده است. اگر تمامی خودروها به چپ گردش کنند قطعاً مانعی در سمت راست جاده وجود داشته است.
هزینه ورود به مسیرهای بزرگراهی اختصاصی
فناوری V2V در پیوند با رانندگی خودمختار برای محیط‌زیست مفید بوده و نیاز به تأسیس بزرگراه‌های جدید را کاهش می‌دهد. وقتی رانندگان توسط فناوری DSRC/V2V و فناوری‌های رانندگی خودمختار یاری می‌شوند، بازدهی یک بزرگراه دو یا چهار برابر خواهد شد. سامانه‌های ماشینی نصب‌شده روی چرخ‌های خودرو امکان کاهش فاصله ایمن بین خودروها و صرفه‌جویی در مصرف سوخت را می‌دهد. خودروهای مجهز به V2V روان‌تر حرکت می‌کنند و با سرعت گرفتن‌ها و ترمزهای ناگهانی موجب موج معکوس در ترافیک بزرگراه نمی‌شوند.
مسیرهای حرکتی برای خودروهای با تعداد سرنشین بالا (HOV یا High Occupancy Vehicle) نمایشی از توان فناوری V2V خواهند بود. اولین خط‌های حرکتی از این نوع به خودروهایی به دو یا سه سرنشین اختصاص داده شدند. سپس خودروهای هیبرید مجوز ورود یافتند و زمانی که تعداد زیادی خودروی هیبرید پرایوس تویوتا فروخته شد از ورود آن‌ها ممانعت به عمل آمد. اکنون خودروهای الکتریکی و هیبریدها در برخی از این مسیرهای ویژه اجازه ورود دارند. سازندگان خودروهای دیزلی گفته‌اند که آن‌ها نیز باید امکان ورود به این مسیرهای پرظرفیت را بیابند، امری که چندان محتمل به نظر نمی‌رسد.
احتمال دارد خودروهای مناسب برای ورود به خط‌های HOV و خودروهای مجهز به V2V اجازه ورود به خط‌های HOV کنونی را بیابند یا خط دوگانه HOV/V2V مجزا به آن‌ها اختصاص یابد. تمامی آن‌ها به سیاست‌های محلی و بازخورد حاصل از رانندگان این مسیرهای ویژه بستگی دارد. افراد مدعی در طول زمان سعی خواهند کرد ادعای خود را با فشار بر سیاستمداران به‌صورت حقوق قانونی درآورند؛ بنابراین در طول دوره‌ای طولانی‌تر با ورود تعداد بیشتری خودروی V2V به بازار، خطوط HOV ممکن است با فشار دارندگان خودروی مرتبط به خطوط HOV به‌علاوه V2V تبدیل شوند.
نگرانی در مورد محرمانگی ممکن است توسعه V2V را کند سازد
برای تأخیر در توسعه V2V می‌توان ادوارد اسنودن را سرزنش کرد. تحت تعقیب‌ترین مرد (حداقل آمریکایی) در جهان، اسناد بسیاری را در مورد نقض امنیت دیجیتال هر کسی از آنگلا مرکل صدراعظم آلمان گرفته تا بیشتر شهروندان قانونمند آمریکا منتشر ساخت. وقتی دولت می‌گوید V2V امنیت دارد، قابل نفوذ نبوده و خرابکاری در آن ممکن نیست، بسیاری دیگر آن را با قطعیت باور نمی‌کنند. نگرانی در مورد از دست رفتن محرمانگی ممکن است پیاده‌سازی فناوری V2V را کند سازد.
این‌طور فرض شده که V2V امن و ناشناس است. فرض کنیم چنین نباشد. اگر خودروی شما اطلاعات مکان و سرعت خود را ارسال کرده و ردیابی شود، به معنی آسیب‌پذیری شما در برابر جریمه سرعت خواهد بود. این امر در مورد شهری تشنه منابع مالی نیز می‌تواند صادق باشد که در منطقه‌ای با محدودیت سرعت 55 مایل بر ساعت، بر سرعت 57 مایل بر ساعت جریمه وضع کرده است. اداره FBI می‌تواند تروریست‌هایی که در حال برنامه‌ریزی نقشه‌های خود هستند را ردیابی کند یا ممکن است آن‌ها تنها آمریکائیانی با ظاهر متفاوت و تحت سوءظن نادرست باشند. نیازی نیست مقامات رسمی یک وسیله ردیابی به ماشین آن‌ها
وصل کنند. پرسش‌هایی در این رابطه مطرح می‌شود که آیا برای گردآوری سیگنال‌های پخش‌شده از خودروها نیاز به مجوز قانونی است یا خیر.
در ابتدا نصب V2V داوطلبانه خواهد بود لیکن ممکن است زمانی فرارسد که غیرفعال کردن سامانه V2V تخطی از قانون تلقی شود. ممکن است رانندگان مجبور به استفاده از V2V شوند به‌طوری‌که بدون آن محروم از تخفیفات بیمه‌ای و استفاده از مسیرهای ویژه HOV شوند. تمامی این‌ها حدس و گمان است. آنچه قطعی است این است که مردم سراسر دنیا که در کشورهای آزاد زندگی می‌کنند پرسش‌های بیشتری نسبت به پنج سال پیش خواهند داشت. برخی از نگرانی‌ها در مورد محرمانگی در صورت ناشناس ماندن داده‌ها تخفیف خواهد یافت.
لیبرال‌ها، محافظه‌کاران و آزاداندیشان هم‌اکنون خود را برای دفاع یا حمله آماده کرده‌اند. موسسه Cato پرسشنامه‌هایی در مورد امنیت و محرمانگی خودروی مجهز به‌وسیله ارسال داده‌ها گردآوری کرده است که جزء اصلی سامانه V2V محسوب می‌شود. این موسسه به این نتیجه رسیده است که عمر فناوری V2V کوتاه است. سایر منتقدین از نفوذ گری در V2V می‌هراسند که می‌تواند منجر به راه‌بندان‌های ترافیکی سنگین یا ایجاد عمدی سوانح شود.
هزینه مانعی دیگر است. مدافعین فناوری هزینه‌ای حدود 2000 دلار برای هر خودرو را زمانی که متوسط قیمت خودرو به 30 تا 35 هزار می‌رسد پیش‌بینی کرده‌اند. منتقدین می‌گویند نصب فناوری بیش از این هزینه خواهد برد. مدافعین سخن از افت سریع هزینه اولیه می‌رانند و اینکه جوانان مشتاق فناوری به علت جذابیت فناوری V2V از آن استقبال خواهند کرد زیرا داشتن یک وسیله ارتباطی WiFi درون خودروی متحرک با هزینه‌ای تنها 20 برابر WiFi خانگی امر بسیار جذابی برای آنان خواهد بود.
آیا V2V می‌تواند به عابران پیاده و موتورسواران کمک کند؟
مرگ‌ومیر سالانه در ایالات‌متحده به حدود 33 هزار بالغ می‌شود. از زمان گردآوری آمار تصادفات در یک‌صد سال پیش این عدد برحسب عدد خام یا هر 100 میلیون مایل طی شده همواره رو به کاهش بوده است که به افزایش آلودگی هوا و گرایش به رانندگی در ساعات اقتصادی‌تر روز مربوط می‌شود؛ بنابراین V2V زمانی در جستجوی ارتقای ایمنی است که بهره‌های بزرگی در این رابطه از قبل حاصل شده است.
عابران پیاده، موتورسواران و دوچرخه‌سواران موضوع متفاوتی هستند. نرخ تلفات در این گروه کم نشده و اکنون تقریباً یک‌سوم تلفات ناشی از سوانح رانندگی را تشکیل می‌دهد (تصادف مرگبار خودرو با عابر پیاده به خودرو منتسب می‌شود). شرکت جنرال موتورز استفاده از ترانسپوندرهای Wi-Fi برای عابران پیاده را (احتمالاً فرستنده‌های موجود درگوشی همراه آنان) موردبررسی قرار داده تا از ارتباط میان عابر پیاده و خودرو برای هشدار دهی به عابران گذرنده از سطح خیابان استفاده کند.
زندگی‌هایی که نجات داده می‌شوند
بیشتر پیشنهادیه‌های ارائه‌شده توسط دولت‌ها با این نتیجه خاتمه می‌یابند که با ثمر دادن پروژه‌های V2V هزاران نفر از مرگ نجات پیدا خواهند کرد. برخی عناوین خبری این‌گونه اظهار کرده‌اند V2V هفتادتا هشتاد درصد تلفات را کاهش خواهد داد. وزیر حمل‌ونقل آمریکا، جیمی فاکس در اعلامیه سوم فوریه NHTSA، فناوری V2V را همسنگ فتح کره ماه دانسته و توان بالقوه عظیمی برای آن متصور شده است. او استقرار گسترده فناوری V2V را باعث کاهش 70 تا 80 درصد از تصادفات متضمن رانندگان فاقد اختلال حواس (نه همه تصادفات) می‌داند.
نیمی از تصادفات مرگبار شامل رانندگان دارای اختلال حواس (مست یا معتاد) است. خودکشی‌ها عددی فراوان را می‌سازند حتی اگر شناسایی آن‌ها دشوار باشد. این امر رقم گفته‌شده را به 16 هزار تصادف متضمن رانندگان فاقد اختلال حواس کاهش می‌دهد بنابراین 70 تا 80 درصد کاهش در تصادفات به معنای نجات جان 11 تا 13 هزار نفر خواهد بود؛ اما ممکن است V2V منجر به نجات تعدادی از عابران پیاده، موتورسواران و دوچرخه‌سواران نیز بشود. برای تعیین نسبت تعداد جان‌های نجات داده‌شده توسط فناوری V2V در مقایسه با آن‌هایی که به خاطر افزایش پیوسته ایمنی خودروها نجات می‌یابند، محاسبات
پیچیده‌ای لازم است. بااین‌وجود نجات جان تنها 5000 نفر از تصادفات جاده‌ای در صورت امکان، دستاورد بزرگی است.
(فوریه 2014)
