Kenderaan autonomi dan bersambung: masa kini dan masa depan mobiliti

Informatec Digital » Sumber » Kenderaan autonomi dan bersambung: masa kini dan masa depan mobiliti

Hari ini, kereta bukan lagi sekadar alat pengangkutan : ia telah menjadi peranti pintar beroda, disambungkan ke internet dan dikelilingi oleh sensor yang mampu "melihat" dan "mendengar" apa yang berlaku di sekelilingnya. Transformasi ini menimbulkan konsep kenderaan autonomi dan terhubung , yang menjanjikan perubahan sepenuhnya dalam cara kita bergerak, bekerja dan memahami keselamatan jalan raya.

Dalam konteks ini, mobiliti, ketersambungan, automasi dan kecerdasan buatan saling berkaitan dengan peraturan, infrastruktur dan perubahan sosial. Hasilnya ialah sistem mobiliti baharu di mana kereta boleh berkomunikasi dengan kenderaan lain, jalan raya, awan dan juga telefon bimbit anda sendiri, sambil semakin banyak menjalankan tugas pemanduan. Mari kita rungkai keseluruhan ekosistem ini dengan tenang untuk memahami apa itu kenderaan yang terhubung sebenarnya, bagaimana ia berkembang ke arah autonomi penuh dan apakah cabaran yang bakal dihadapi.

Apakah kenderaan bersambung dan apakah yang membezakannya daripada kenderaan autonomi?

Apabila kita bercakap tentang kenderaan yang disambungkan, kita merujuk kepada kereta yang dilengkapi dengan akses internet dan keupayaan untuk bertukar data dalam masa nyata dengan persekitarannya, sama ada dengan pelayan awan , kenderaan lain atau infrastruktur seperti lampu isyarat dan panel maklumat.

Komponen utama biasanya unit telematik onboard , sama ada bersepadu di kilang atau ditambah melalui peranti kecil, yang mengumpul data kenderaan (kedudukan, kelajuan, status enjin, bateri, peristiwa pemanduan, dll.) dan menghantarnya ke platform awan di mana ia diproses dan disediakan kepada pengilang, pengurus armada atau pengguna.

Secara selari, kenderaan autonomi ialah kenderaan yang mengawal stereng, pecutan dan breknya sendiri tanpa campur tangan manusia dalam senario tertentu, atau dalam semua senario jika kita bercakap tentang automasi penuh. Evolusi ini bergantung pada kemajuan dalam sensor, perisian dan kecerdasan buatan gunaan yang membolehkan sistem pemanduan yang semakin berkemampuan.

Secara ringkasnya: kereta terhubung memberi tumpuan kepada komunikasi (V2X, IoT, data awan), manakala kereta autonomi memberi tumpuan kepada kawalan pemanduan automatik . Pada masa hadapan, kedua-dua konsep ini akan bertemu sehingga hampir semua kenderaan yang baru didaftarkan, pada tahap yang lebih besar atau lebih kecil, akan terhubung dan dilengkapi dengan ciri automasi canggih.

Ciri-ciri utama kenderaan yang disambungkan

Fungsi kereta yang disambungkan boleh dikumpulkan ke dalam kategori yang berbeza, semuanya berdasarkan aliran data berterusan antara kenderaan, pengguna dan persekitaran . Mari kita lihat yang paling penting.

Ciri pertama ialah sambungan internet bersepadu dalam kenderaan , biasanya melalui kad SIM atau modem 4G/5G. Ini membolehkan kereta memuat turun peta terkini, menerima maklumat trafik masa nyata, menyemak cuaca, menghantar data diagnostik ke bengkel atau menerima kemas kini perisian tanpa perlu melawat pengedar.

Turut perlu diberi perhatian ialah sistem infotainment yang disambungkan , yang menyediakan akses kepada perkhidmatan penstriman muzik dan video, aplikasi pihak ketiga, pembantu suara dan ciri navigasi lanjutan. Skrinnya semakin besar, dengan panel sentuh panorama yang memberikan maklumat kepada pemandu dan hiburan kepada penumpang.

Satu lagi ciri utama ialah navigasi masa nyata dan dipacu data . Kenderaan menerima maklumat berterusan tentang kesesakan lalu lintas, kemalangan, kerja-kerja pembaikan jalan raya atau keadaan cuaca buruk dan mengira semula laluan untuk mengoptimumkan masa perjalanan, penggunaan bahan api dan keselesaan. Pada masa hadapan, navigasi ini akan disepadukan dengan realiti tambahan, memancarkan anak panah dan amaran ke jalan raya itu sendiri melalui cermin depan atau skrin.

Integrasi dengan peranti mudah alih juga tidak kurang pentingnya . Banyak kereta hari ini membolehkan anda mengunci dan membuka kunci pintu, mengaktifkan kawalan suhu, mencari kenderaan di tempat letak kereta atau memeriksa tahap bahan api dan status bateri daripada telefon pintar anda. Dalam sesetengah model, telefon bimbit itu sendiri bertindak sebagai kunci digital, menggantikan kunci fizikal tradisional.

Akhir sekali, ketersambungan membuka pintu kepada diagnostik jarak jauh dan kemas kini perisian melalui udara (OTA) . Kenderaan boleh menghantar data teknikal kepada pengilang atau bengkel, memudahkan penyelenggaraan pencegahan dan pengesanan kerosakan awal, manakala pengilang boleh meningkatkan prestasi, kecekapan bahan api dan keselamatan melalui kemas kini dan perkhidmatan awan yang dimuat turun secara automatik .

Jenis-jenis sambungan: daripada telematik kepada kenderaan kepada segala-galanya (V2X)

Dalam ekosistem kereta terhubung, tidak semua komunikasi adalah sama; setiap jenis sambungan merangkumi satu set kes penggunaan yang sangat spesifik untuk keselamatan, pengurusan dan kemudahan.

Ketersambungan telematik tradisional memberi tumpuan kepada pengesanan lokasi, aktiviti kenderaan dan tingkah laku pemanduan . Ia penting dalam armada pengangkutan, di mana pengurus boleh memantau ratusan atau ribuan kenderaan dari platform dalam talian, menyemak penggunaan bahan api, laluan, waktu pemanduan, insiden dan penyelenggaraan.

Di luar telematik, paradigma V2X (Kenderaan-ke-Semuanya) turut digunakan, merangkumi semua komunikasi kenderaan dengan persekitarannya : V2V (kenderaan-ke-kenderaan), V2I (kenderaan-ke-infrastruktur), V2P (kenderaan-ke-pejalan kaki), dan V2N (kenderaan-ke-rangkaian). Hasil daripada komunikasi ini, kereta boleh mengetahui bahawa kenderaan lain tiba-tiba membrek beberapa meter ke hadapan, bahawa seorang pejalan kaki hendak melintas, tersembunyi di sebalik halangan, atau bahawa lampu isyarat hendak bertukar.

Teknologi V2X bergantung pada rangkaian mudah alih (4G dan, terutamanya, 5G) dan unit komunikasi tertentu yang dipasang di dalam kenderaan dan di jalan raya . Tanpa ekosistem kerjasama ini, keupayaan kenderaan automatik untuk menjangka apa yang tidak dapat dilihat secara langsung akan menjadi sangat terhad.

Dari segi pengalaman dalam kereta, satu lagi jenis sambungan yang relevan ialah infotainment koperatif . Penghuni boleh mengakses kandungan yang diperibadikan, panggilan video, permainan video atau perkhidmatan pejabat mudah alih, dengan memanfaatkan sambungan yang berterusan. Jenis penggunaan ini akan menjadi sangat penting apabila kereta mencapai tahap autonomi yang tinggi dan penumpang tidak lagi perlu fokus pada pemanduan.

5G, IoT dan peranan telekomunikasi

Keseluruhan ekosistem ini mustahil tanpa infrastruktur telekomunikasi yang mantap dan berkependaman rendah . Di sinilah 5G dan Internet untuk Segalanya (IoT) memainkan peranan.

Rangkaian 5G boleh beroperasi sehingga 100 kali lebih pantas daripada 4G , dengan latensi hanya beberapa milisaat. Ini membolehkan kenderaan yang terhubung menghantar dan menerima berjuta-juta titik data setiap hari dalam masa hampir nyata, penting untuk sistem bantuan pemandu lanjutan dan senario pemanduan koperatif.

Pada masa yang sama, kereta ini disepadukan ke dalam ekosistem IoT sebagai sensor mudah alih yang berkuasa . Setiap kenderaan menyediakan maklumat tentang keadaan jalan raya, trafik, cuaca dan kehadiran halangan, yang dikumpulkan dalam awan dan disediakan kepada pengguna dan perkhidmatan lain. Dengan cara ini, jalan raya menjadi platform perkhidmatan pintar.

Pengendali dan pengeluar telekomunikasi sedang membangunkan platform khusus untuk mobiliti yang terhubung dan automatik , serta projek jalan raya pintar (C-ITS) dengan unit tepi jalan yang berkomunikasi secara langsung dengan kenderaan. Tambahan pula, alternatif sambungan seperti Starlink sedang muncul , memperluaskan pilihan liputan di kawasan terpencil. Sepanyol, sebagai contoh, sedang bergerak maju dengan inisiatif seperti platform DGT 3.0, yang bertujuan untuk bertukar data dalam masa nyata antara kenderaan, infrastruktur dan pengguna.

Pelancaran 5G secara besar-besaran akan menjadi penting bukan sahaja untuk pengembangan kereta yang terhubung, tetapi juga untuk mendayakan pemanduan autonomi pada tahap yang tinggi dengan selamat , yang mana sebarang kelewatan komunikasi boleh menentukan sama ada mengelakkan kemalangan atau tidak.

Daripada bantuan kepada autonomi: Tahap SAE pemanduan automatik

Untuk menilai tahap automasi, Persatuan Jurutera Automotif (SAE) mentakrifkan skala enam peringkat antara 0 hingga 5 , berdasarkan berapa banyak sistem campur tangan dan berapa banyak pemandu manusia campur tangan.

Pada tahap 0, tiada automasi: tugas pemanduan sepenuhnya terletak pada pemandu . Kenderaan mungkin menyertakan amaran atau notis, tetapi ia tidak mengawal stereng, brek atau pecutan.

Tahap 1 merangkumi ciri bantuan pemandu seperti kawalan pelayaran adaptif dan bantuan pengekalan lorong. Pada tahap ini, sistem hanya mengawal satu paksi (sisi atau membujur), dan pemandu mesti memantau kenderaan sepanjang masa.

Tahap 2 melibatkan automasi separa: kereta boleh mengawal stereng dan pecutan/brek secara serentak dalam keadaan tertentu (contohnya, di lebuh raya), tetapi pemandu tetap bertanggungjawab, mesti memantau persekitaran dan bersedia untuk campur tangan pada bila-bila masa.

Pada tahap 3, kita bercakap tentang automasi bersyarat: sistem ini dapat mengurus sepenuhnya pemanduan dalam senario tertentu (bahagian lebuh raya, kesesakan lalu lintas…), dan pemandu boleh berhenti seketika, walaupun dia mesti bersedia untuk menyambung semula kawalan apabila kenderaan memerlukannya dengan margin yang munasabah.

Tahap 4 mewakili automasi tinggi, yang mana kenderaan boleh melaksanakan semua tugas pemanduan dalam kes penggunaan tertentu (cth., kawasan bandar yang dibatasi atau tempat letak kereta), tanpa memerlukan campur tangan pemandu semasa senario khusus tersebut.

Akhirnya, tahap 5 membayangkan automasi lengkap: kereta tidak memerlukan pemandu manusia pada bila-bila masa atau dalam apa jua keadaan ; ia boleh bergerak di mana-mana jalan raya dan dalam apa jua situasi tanpa campur tangan manusia. Senario ini masih jauh daripada menjadi berleluasa, tetapi banyak prototaip dan projek perintis lanjutan menunjukkan matlamat tersebut.

Bagaimana kenderaan autonomi dan bersambung "melihat" dan membuat keputusan

Untuk memandu sendiri, kenderaan perlu meniru, dan juga menambah baik, keupayaan deria dan kognitif manusia dengan bergantung pada elektronik, sensor dan algoritma kecerdasan buatan yang canggih.

Pembuatan keputusan bergantung pada algoritma yang kompleks, kebanyakannya pembelajaran mesin dan rangkaian saraf mendalam . Algoritma ini memproses sejumlah besar data dalam masa nyata daripada kamera, radar, LiDAR, peta definisi tinggi dan komunikasi V2X, mempelajari corak trafik biasa, menjangka tingkah laku pengguna lain dan mengesan situasi anomali.

Memori kenderaan autonomi bergantung pada peta HD dengan ketepatan kira-kira 10 sentimeter , digabungkan dengan GPS pembezaan dan sensor kedudukan lain. Gabungan ini membolehkan sistem mengetahui dengan tepat lorong mana kereta itu berada, geometri jalan, lokasi papan tanda dan elemen berkaitan lain, dan mengemas kini maklumat ini dalam masa nyata dengan butiran tentang lalu lintas dan kerja-kerja jalan raya. Tambahan pula, teknologi seperti kembar digital memudahkan replikasi dan pengemaskinian persekitaran bandar di awan.

"Mata" sistem ini terdiri daripada kamera, radar, ultrasound dan sensor LIDAR, yang memberikan pandangan 360 darjah persekitaran . Kualiti dan gabungan data adalah penting: kenderaan mesti dapat mengenal pasti pejalan kaki, penunggang basikal, kereta lain, papan tanda, penanda jalan dan halangan dengan andal, walaupun dalam keadaan buruk.

Elemen "pendengaran" terwujud dalam komunikasi dengan awan dan dengan kenderaan serta infrastruktur lain . Terima kasih kepada pengkomputeran awan dan teknologi seperti Data Kereta Terapung, kereta menerima maklumat tentang peristiwa yang tidak dapat dikesan secara langsung dengan sensornya: kemalangan di hadapan, ais di jalan raya, kenderaan yang rosak selepas selekoh buta, dsb.

Akhir sekali, "refleks" kenderaan adalah berdasarkan penggerak canggih dan algoritma kawalan ramalan, seperti pengawal steer-by-wire dan MPC , yang bertindak pada stereng, pemecut dan brek untuk melaksanakan manuver dengan cepat, lancar dan selamat, menghormati had fizikal kenderaan dan keselesaan penumpang.

Sejarah dan evolusi kereta yang terhubung dan automatik

Kisah kenderaan autonomi dan terhubung bukanlah muncul dari ketiadaan; ia berdasarkan kemajuan selama beberapa dekad dalam elektronik, pengkomputeran dan keselamatan dalam industri automotif.

Pada tahun 80-an, Formula 1 mula menggunakan komputer terbina dalam untuk mendapatkan data masa nyata mengenai prestasi kereta, menandakan peristiwa penting awal dalam konsep kenderaan terhubung. Tidak lama kemudian, pada tahun 1996, General Motors memasarkan kereta pertama dengan sistem panggilan kecemasan automatik, yang mampu mengesan kemalangan dan menghubungi perkhidmatan kecemasan.

Penggunaan GPS untuk orang awam sejak tahun 2000 dan seterusnya telah memberi rangsangan besar kepada sistem navigasi terbina dalam , yang bertukar daripada satu kemewahan kepada hampir menjadi standard. Pada tahun 2001, sistem penyelenggaraan diagnostik dan ramalan jarak jauh yang pertama tiba, membolehkan pengeluar dan pengurus armada memantau keadaan kenderaan dari jauh.

Bermula pada tahun 2008, titik akses internet dalam kereta dan aplikasi mudah alih khusus pertama untuk kereta mula mendapat populariti , menawarkan ciri-ciri seperti mengunci dan membuka kunci pintu serta mencari lokasi kenderaan. Pada tahun 2014, jenama seperti Audi dan GM telah mengintegrasikan sambungan 4G LTE secara besar-besaran ke dalam model mereka, dan pada tahun 2016 Toyota melancarkan kenderaan pertama dengan komunikasi V2X bersepadu di Jepun.

Secara selari, automasi pemanduan telah berkembang daripada sistem kawalan jelajah awal kepada bantuan yang lebih kompleks seperti parkir berbantu, bantuan pengekalan lorong aktif dan brek kecemasan autonomi. Hari ini, dianggarkan berjuta-juta kenderaan baharu telah menggabungkan beberapa jenis sambungan lanjutan dan sistem ADAS, yang mewakili langkah pertengahan ke arah pemanduan autonomi sepenuhnya.

Cabaran kawal selia, teknologi dan keselamatan

Penerimaan meluas kenderaan autonomi dan kenderaan bersambung bukan sekadar cabaran teknikal; ia melibatkan perubahan besar dalam peraturan, keselamatan siber dan penerimaan sosial . Semua faktor ini mempengaruhi kadar penggunaan.

Dari sudut pengawalseliaan, undang-undang semasa direka untuk kenderaan yang dikawal oleh orang ramai, di mana pemandu bertanggungjawab secara langsung atas tindakan mereka di belakang stereng . Dengan sistem automatik, perdebatan timbul mengenai liabiliti jenayah, sivil dan pentadbiran sekiranya berlaku kemalangan: adakah pemandu, pengilang, penyedia perisian, pengurus infrastruktur atau gabungannya bertanggungjawab?

Organisasi antarabangsa dan pihak berkuasa kebangsaan sedang berusaha untuk menghasilkan rangka kerja perundangan dan prosedur homologasi baharu . Bagi tahap automasi yang rendah, sistem bantuan pemandu diperakui seperti mana-mana sistem kenderaan lain, tetapi apabila kemajuan dicapai ke arah tahap 4 dan 5, kriteria yang lebih ketat perlu ditakrifkan mengenai keselamatan fungsian, keselamatan siber, privasi data dan latihan pengguna.

Dari sudut pandangan teknologi, salah satu cabaran terbesar adalah menunjukkan bahawa kenderaan autonomi cukup selamat . Kadar kegagalan yang sangat rendah sedang dibincangkan (contohnya, pada peringkat 10^-8 kegagalan sejam untuk tahap integriti ASIL D mengikut ISO 26262). Menguji tahap kebolehpercayaan ini secara empirikal berbanding perbatuan dunia sebenar adalah tidak praktikal: ia memerlukan pengujian berbilion kilometer, sesuatu yang sangat mahal dan memakan masa.

Oleh itu, industri ini sedang melabur dalam metodologi pengujian dan pengesahan baharu berdasarkan simulasi besar-besaran, bangku ujian Perisian-dalam-Gelung dan Perkakasan-dalam-Gelung, dan pendekatan berperingkat yang menggabungkan persekitaran maya, makmal, trek tertutup, dan akhirnya, jalan terbuka. Tambahan pula, kumpulan kerja khusus sedang diwujudkan untuk menentukan piawaian antarabangsa yang akan membolehkan pensijilan kenderaan ini secara konsisten.

Keselamatan siber merupakan satu lagi isu kritikal: kereta yang terhubung, dalam praktiknya, merupakan komputer dengan akses internet yang bergerak pada kelajuan tinggi . Melindunginya daripada serangan, akses tanpa kebenaran atau manipulasi perisian merupakan keutamaan bagi pengeluar, pengendali dan pengawal selia, terutamanya dalam senario peningkatan serangan siber pada infrastruktur dan peranti yang terhubung.

Kesan terhadap kemalangan jalan raya dan keselamatan jalan raya

Kemalangan jalan raya kekal sebagai salah satu punca utama kematian dan kecederaan serius di seluruh dunia , dan sebahagian besarnya berkaitan dengan kesilapan manusia: gangguan, kelajuan yang tidak sesuai, penggunaan alkohol dan dadah, keletihan, keputusan berisiko, dan sebagainya.

Kajian oleh pihak berkuasa trafik dan organisasi antarabangsa menganggarkan bahawa kira-kira 90% kemalangan disebabkan oleh kesilapan manusia , manakala kegagalan mekanikal mewakili peratusan yang sangat kecil. Realiti ini telah mendorong pelaburan dalam sistem keselamatan aktif dan pasif yang semakin canggih, serta automasi tugas pemanduan tertentu.

Sistem Bantuan Pemandu Termaju (ADAS)—seperti brek kecemasan autonomi, bantuan pengekalan lorong, kawalan pelayaran adaptif dan pengesanan keletihan pemandu—mempunyai kesan langsung terhadap potensi pengurangan kemalangan . Laporan teknikal menunjukkan bahawa peratusan kemalangan yang direkodkan dapat dielakkan atau dikurangkan jika semua kenderaan dilengkapi dengan sistem ini sebagai peralatan standard.

Kesatuan Eropah telah mencadangkan pakej keselamatan mandatori yang merangkumi, antara lain, perakam data peristiwa, bantuan kelajuan pintar, sistem pengesanan mengantuk, kamera pandangan belakang dan sensor untuk pengguna jalan raya yang terdedah . Matlamatnya adalah untuk mempercepatkan pembaharuan armada kenderaan ke arah kenderaan yang lebih selamat yang lebih dilengkapi untuk ketersambungan dan automasi.

Dalam jangka sederhana dan panjang, automasi pemanduan yang tinggi atau penuh dijangka bukan sahaja menyumbang kepada pengurangan kemalangan dan kematian, tetapi juga mengurangkan kesesakan, pelepasan dan penggunaan tenaga dengan mengoptimumkan gaya pemanduan dan mengelakkan brek dan pecutan yang tidak perlu. Walau bagaimanapun, impak sebenar akan bergantung sebahagian besarnya pada kelajuan penerimaan, kualiti infrastruktur dan penerimaan awam.

Mobiliti terhubung, elektrifikasi dan model penggunaan baharu

Kenderaan autonomi dan terhubung tidak tiba secara bersendirian; ia adalah sebahagian daripada perubahan yang lebih luas di mana mobiliti bersama, elektrifikasi dan pendigitalan saling mengukuhkan.

Di satu pihak, pemilikan kereta tradisional semakin ketinggalan berbanding model penggunaan atas permintaan : perkongsian kereta, langganan, mobiliti sebagai perkhidmatan (MaaS) dan armada kenderaan kongsi, yang boleh diuruskan dengan lebih cekap hasil daripada ketersambungan dan data masa nyata.

Sebaliknya, elektrifikasi semakin penting dengan perkembangan kenderaan elektrik dan hibrid plug-in. Peraturan pelepasan yang lebih ketat, kos bateri yang menurun dan penggunaan titik pengecasan memacu penggunaannya, dan gabungan pendorongan elektrik dan pemanduan automatik muncul sebagai salah satu trend utama dalam sektor ini.

Firma perunding dan organisasi antarabangsa meramalkan senario di mana, dalam beberapa dekad akan datang, sebahagian besar kenderaan yang baru didaftarkan akan elektrik, sangat automatik, dikongsi dan terhubung . Walau bagaimanapun, mereka juga menganggarkan bahawa kenderaan tradisional yang dipandu manusia akan wujud bersama kenderaan automatik selama bertahun-tahun, menimbulkan cabaran tambahan untuk wujud bersama dan peraturan.

Negara-negara seperti Belanda, Jerman dan beberapa wilayah di Amerika Syarikat kini menerajui dalam kesediaan untuk kenderaan autonomi dan terhubung, hasil daripada infrastruktur yang baik, tahap pendigitalan yang tinggi, kepadatan titik pengecasan yang tinggi dan keterbukaan kawal selia terhadap projek perintis . Sepanyol, walaupun berada dalam kedudukan pertengahan, sedang membuat kemajuan dalam projek C-ITS, penambahbaikan pada rangkaian mudah alih dan platform data seperti DGT 3.0 yang dinyatakan di atas.

Secara keseluruhannya, kenderaan autonomi dan terhubung muncul sebagai teras model mobiliti baharu di mana keselamatan jalan raya, kecekapan tenaga dan pengalaman perjalanan mengambil langkah kualitatif ke hadapan , dengan syarat kita dapat menyelaraskan teknologi, peraturan, infrastruktur dan penerimaan sosial. Laluan ini penuh dengan cabaran—daripada keselamatan siber dan pengesahan teknikal hinggalah kepada pemberian tanggungjawab dan membina kepercayaan pengguna—tetapi juga membentangkan peluang bersejarah untuk mengurangkan kemalangan secara drastik, mengubah bandar dan menjadikan kereta sebagai platform pintar untuk kegunaan orang ramai.