تستمر التحديات الكبيرة التي تواجه العربات الكهربائية ذاتية القيادة، التي تقف عائقاً أمام فعاليتها وموثوقيتها. ولكن باحثين من مختبر «أوك ريدج ناشيونال» التابع لوزارة الطاقة الأميركية، وجامعة ميشيغان الغربية، تعاونوا لابتداع حلول «من خارج العربة»؛ إذ أدخلوا أجهزة استشعار ومعالجة في بنية الطرقات التحتية.
أدوات استشعار
يعمل مهندسو المعهد، بالتعاون مع منظمات أخرى، على وضع أدوات استشعار منخفضة الطاقة في العلامات العاكسة على الطرقات التي تُستخدم عادةً لمساعدة السائقين في تحديد الممرات. وتنقل هذه الرقائق الصغيرة معلومات عن شكل الطريق للسيارات المارة، حتى في الأوضاع التي تكون فيها الكاميرات وأجهزة «ليدار» (رادار ضوئي) في السيارة غير فعالة نتيجة عوامل، كالضباب والثلوج والتوهُّج.
تهدف هذه التقنية إلى تعزيز دقة وسلامة مزايا القيادة الآلية في المناطق البعيدة، من خلال إعادة تصميم البنى التحتية القائمة. وبالإضافة إلى توفير معلومات بيئية دقيقة، تفرغ هذه التقنية بعضاً من حمولة المعالجة من برنامج السيارة في البنية التحتية، فتساعد بالتالي على حفظ طاقة البطارية في السيارة الكهربائية، وتمدد نطاق القيادة، وتشجع على تبني السيارات الكهربائية.
وتشير الورقة التقنية المنشورة لهذا المشروع إلى أن علامات الطرقات المجهزة بالرقائق من شأنها أن تخفض استهلاك الطاقة الملاحية بنحو 90 في المائة مقارنةً بأفضل تقنيات الكاميرا والـ«ليدار» المتوفرة اليوم في السيارات ذاتية القيادة.
تتجاوز التطبيقات المحتملة لهذه التقنية مستقبل العربات الآلية، إلى تعزيز مزايا القيادة الآلية، كالمساعدة في الممرات. في سياق متصل، تقود جامعة ميشيغان الغربية مشروعاً أكبر بالتعاون مع شركات من المجالين البحثي والصناعي لتطوير أجهزة استشعار ذات صلة وتقنيات قيادة ذاتية، كعاكسات مجهزة بالرادار، وخرائط عالية الدقة، والتفريغ الحاسوبي، والاستشعار المناخي. يعكف باحثو الجامعة اليوم على اختبار تقنيتهم الجديدة وقياس تراجع استخدام المركبة للطاقة بفعل هذه التقنية باستخدام القيادة في مسار مقفل.
تركيبة تقنية
في المقابل، أجرى باحثو معهد «أوك بريدج» تجارب لتحديد أفضل تركيبة ممكنة تضم جهاز الاستقبال والإرسال، والبطارية، والهوائيات، في حزمة أجهزة الاستشعار في علامات الطريق المعيارية، كتلك المصممة للصمود أمام كاسحات الثلوج. كما طوروا بروتوكول اتصالات يستخدم طيف تردد راديوياً خاصاً، يدرأ التداخل، ويخفض الكلفة، ويستهلك طاقة أقل. صُممت هذ المعدات لضمان استمرار عمل بطارية جهاز الاستشعار طوال دورة استخدام علامات الطرقات التي تمتد عادة لسنة واحدة.
وابتكر باحثو المعهد خوارزميات تستفيد من إحداثيات الـGPS الخاصة بعلامات الطرقات من أجل إعادة تشكيل صورة منطقة القيادة. وُضعت إحدى هذه الخوارزميات في الرقاقة الصغيرة المدمجة في علامة الطريق، بينما وُضعت خوارزمية أخرى في برنامج السيارة.
خضعت منصة أجهزة الاستشعار لاختبار ميداني دقيق في أوضاع جوية مختلفة، وحتى في متنزه بعيد في ولاية مونتانا الأميركية يفتقر للاتصال اللاسلكي. ووفقاً لموقع «إمباكت لاب» الإلكتروني، فقد جاءت النتائج مثيرة للإعجاب، حيث إن النتائج تخطت الهدف الرئيسي، أي توفير الإرسال في نطاق 100 متر، إلى مسافة تصل إلى 5 أضعاف الهدف.
تستطيع العلامات المجهَّزة بأجهزة الاستشعار، إعلام السائق بتغييرات الممرات المؤقتة أو الطرقات المقفلة في مواقع البناء، بتوفير معلومات بالوقت الحقيقي عند خروج تطبيقات الخرائط عالية الدقة عن الخدمة. في المستقبل، قد تصبح هذه العلامات المستشعرة قادرة على توفير بيانات إضافية عن درجة الحرارة، والرطوبة، والزحمة على الطريق. ويخطط فريق المشروع للتعاون مع طلاب لتطوير رقاقة أصغر للعلامات، للحصول على بديل أقل تكلفة، ويسهل الحصول عليه.
ولتسهيل التنفيذ على نطاق واسع، يخطط الباحثون لاستعراض التقنية على الطرقات أمام إدارات النقل في بعض الولايات الأميركية، لأن اعتماد هذه التقنيات يحتاج وبشدة إلى مشاركة الجهات الحكومية المسؤولة عن قرارات البنى التحتية.
تُرى السيارات الآلية ذاتية القيادة عادة على أنها مشكلة برمجيات، ولكن الباحث آشر من جامعة ميشيغان الغربية يعتقد أن اعتماد مقاربة صبورة تجمع بين المعدات المدمجة في البنى التحتية وتعاون جهات النقل الحكومية قد يكون الحل للوصول إلى «عربات من دون حوادث» تستهلك الطاقة بشكلٍ مستدام. يمثل دمج أجهزة الاستشعار في البنى التحتية على الطرقات مساراً واعداً باتجاه قيادة آلية أكثر أماناً وفعالية.
