با مروری بر تاریخ ماشین‌سازی می‌بینیم در دهه‌های اخیر، پیدایش خودروهای متصل در صنعت خودروسازی، یک انقلاب بزرگ در زمینه فناوری را رقم زده است که تجربه رانندگی را به شکلی نوین‌تر از گذشته تعریف می‌کند. از افزایش ایمنی جاده تا ارتقای آسایش راننده و امنیت سرنشینان، همه و همه دریچه جدیدی است که خودروهای متصل در دنیای امروز فراهم کرده است.
خودروهای متصل به عنوان یکی از نوآوری‌های مهم در صنعت خودروسازی، با هدف بهبود ایمنی، کارایی و راحتی رانندگان و سرنشینان طراحی شده‌اند. این خودروها با استفاده از فناوری‌های پیشرفته ارتباطی، امکان تبادل داده‌ها با سایر خودروها را فراهم می‌کنند. برای دستیابی به این اهداف، نیاز به زیرساخت‌های ویژه‌ای است که شامل انواع شبکه‌های ارتباطی، سنسورها و عملگرها، نرم‌افزارها و سرورهای ابری می‌شود. در این فصل از تیران آکادمی، به بررسی زیرساخت‌های معمول برای اتصال خودروهای متصل پرداخته و نقش هر یک از این اجزا را در بهبود عملکرد و کارایی این خودروها مورد بحث قرار می‌دهیم.
1. شبکه‌های ارتباطی در زیرساخت خودروهای متصل
شبکه‌های ارتباطی از اصلی‌ترین زیرساخت‌های مورد نیاز برای خودروهای متصل هستند. این شبکه‌ها امکان تبادل اطلاعات بین خودرو و سایر دستگاه‌ها و سیستم‌ها را فراهم می‌کنند. مهمترین انواع شبکه‌های ارتباطی مورد استفاده در خودروهای متصل عبارتند از:
2. استفاده از نسل چهارم و پنجم شبکه تلفن همراه در زیرساخت خودروهای متصل
نسل چهارم شبکه تلفن همراه یا همان LTE، فناوری ارتباطی بی‌سیمی است که در سال ۲۰۰۸ معرفی شد و امروزه در بسیاری از کشورها به‌عنوان فناوری اصلی شبکه‌های تلفن همراه به کار گرفته می‌شود. این فناوری از دو بخش مختلف LTE-FDD و LTE-TDD تشکیل شده است.
شبکه‌های 4G و 5G نقش بسیار مهمی در اتصال خودروهای هوشمند ایفا می‌کنند. شبکه‌های 5G با ویژگی‌هایی مانند سرعت بالا، تأخیر کم و ظرفیت بالای انتقال داده، بهترین گزینه برای خودروهای هوشمند به حساب می‌آیند. به عنوان مثال، یک خودروی متصل به شبکه 5G می‌تواند اطلاعات ترافیکی را به‌سرعت دریافت و پردازش کند و بر اساس آن مسیر بهینه را انتخاب نماید. این شبکه‌ها همچنین امکان انتقال داده‌های بزرگ و پیچیده مانند ویدئوهای با کیفیت بالا و داده‌های حسگرهای پیشرفته را فراهم می‌کنند.
بیشتر بخوانید: نکات برجسته صنعت خودرو از 1884 تا 1970
3. شبکه‌های V2X: ارتباط هوشمند خودروهای متصل با محیط
یکی دیگر از زیرساخت خودروهای متصل، شبکه‌های V2X (ارتباط خودرو با همه چیز) است که تحولی چشمگیر در ایمنی جاده‌ها به وجود آورده‌اند. این شبکه‌ها، خودروها را قادر می‌سازند تا با یکدیگر و با زیرساخت‌های جاده‌ای ارتباط مستقیم برقرار کنند و به تبادل اطلاعات بپردازند. شبکه‌های V2X امکان برقراری ارتباط بی‌سیم با برد کوتاه را برای خودروها فراهم می‌کنند. از مزایای این فناوری می‌توان به ارتقای ایمنی در جاده‌ها و بهبود تجربه رانندگی اشاره کرد. علاوه بر این، شبکه‌های V2X می‌توانند در مواردی مانند پرداخت خودکار عوارض، مدیریت هوشمند پارکینگ و تسهیل سایر هزینه‌های مرتبط با رانندگی نقش مهمی ایفا کنند.
بیشتر بخوانید: رانندگی با خودروهای متصل، تجربه‌ای ایمن و نوین
4. سنسورها و عملگرها؛ هوشمندترین زیرساخت خودروهای متصل
سنسورها و عملگرها به‌عنوان ستون‌های اصلی زیرساخت‌های خودروهای متصل، نقش غیرقابل‌انکاری در ایمنی و کارایی این خودروها ایفا می‌کنند. این ابزارهای هوشمند با دریافت اطلاعات محیطی و داخلی، قادرند با سرعت و دقت بالا، شرایط پیرامونی و داخلی خودرو را تحلیل کرده و به سیستم‌های مرکزی ارسال کنند. با بهره‌گیری از این داده‌ها، خودروهای متصل می‌توانند تصمیمات هوشمندانه‌ای در شرایط مختلف رانندگی اتخاذ کنند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به مهمترین سنسورهای به کار رفته در این خودروها بیندازیم:
5. سنسورهای رادار، آپشن حیاتی در زیرساخت خودروهای متصل
چندسالی است در صنعت خودرو، آپشن سنسورهای رادار به خودروها از جمله به زیرساخت خودروهای متصل اضافه شده است. وجود این فناوری نقش تعیین کننده ای در قیمت خودرو نیز دارد. سنسورهای رادار، با ارسال و دریافت امواج رادیویی، موقعیت، سرعت و فاصله موانع را محاسبه می‌کنند. آنها همچون چشمان تیزبین خودرو، در هر لحظه مراقب هستند تا با دریافت کوچک‌ترین تغییرات، واکنش‌های سریع و به‌موقعی از خود نشان دهند. برای مثال، در سیستم‌های ترمز اضطراری خودکار (AEB)، این سنسورها به‌محض تشخیص مانع در مسیر، با ترمزها را به صورت اتوماتیک فعال می‌کند و همین باعث جلوگیری از تصادف می‌شود.
بیشتر بخوانید: تاریخچه ماشین‌ها؛ از کالسکه تا خودروهای مدرن
6. نقش سنسورهای لیدار (Lidar) در زیرساخت خودروهای متصل
ماشین‌های مدرن مثل خودروهای متصل که به تکنولوژی پیشرفته لیدار (LIDAR) مجهز هستند، با استفاده از سنسورهای پیشرفته به طور مداوم نقشه‌های سه‌بعدی دقیق از محیط اطراف خود تهیه می‌کنند. این سیستم هوشمند با ترکیب اطلاعات لیدار و GPS، به خودروها امکان می‌دهد تا با دقت و امنیت بالا حرکت کنند. تکنولوژی لیدار فقط در خودروهای خودران کاربرد ندارد؛ بلکه در صنایع مختلف دیگر نیز به عنوان ابزاری کلیدی برای تحلیل محیط و بهبود عملکرد به کار می‌رود. سنسورهای لیدار، با استفاده از لیزر برای ایجاد نقشه‌های سه‌بعدی از محیط اطراف خودرو، یکی از فناوری‌های کلیدی در رانندگی خودکار محسوب می‌شوند. این سنسورها با ارسال پالس‌های نوری و دریافت بازتاب آنها، اطلاعات دقیقی در مورد فاصله و موقعیت اشیاء ارائه می‌دهند. خودروهای خودران شرکت‌هایی مانند تسلا و ویمو، از سنسورهای لیدار برای تشخیص اشیاء و موانع در مسیر خود بهره می‌برند.
بیشتر بخوانید: آشنایی با خودروهای خودران، از رویا تا واقعیت!
7. دوربین‌ها: چشمان هوشمند زیرساخت خودروهای متصل!
دوربین‌های خودرو به سیستم GPS متصل هستند و این امکان را فراهم می‌کنند که با استفاده از قابلیت مسیریابی، به سادگی به مقصد خود برسید. دیگر نیازی به توقف‌های مکرر و پرسیدن راه از دیگران نیست؛ با این فناوری می‌توانید به راحتی به هر مقصدی که می‌خواهید سفر کنید. بسیاری از این دوربین‌ها همچنین به گوشی‌های هوشمند متصل می‌شوند و از طریق اینترنت اطلاعات را تبادل می‌کنند. به این ترتیب، اگر خودرو گم شد یا دزدیده شد، می‌توانید به راحتی از طریق گوشی خود مکان آن را پیدا کرده و پلیس را مطلع کنید. یکی دیگر از زیرساخت خودروهای متصل، دوربین‌ها هستند. دوربین‌ها برای تشخیص علائم راهنمایی و رانندگی، خطوط جاده و سایر جزئیات بصری استفاده می‌شوند. تصاویر جمع‌آوری‌شده توسط دوربین‌ها به سیستم‌های پردازش تصویر ارسال می‌شوند و برای تحلیل و تفسیر داده‌های بصری مورد استفاده قرار می‌گیرند. سیستم‌های هشدار خروج از خط (LDW) و سیستم‌های تشخیص علائم ترافیکی (TSR)، با استفاده از این دوربین‌ها، هشدارهای لازم را به راننده ارائه می‌کنند.
8. سنسورهای اولتراسونیک در زیرساخت خودروهای متصل
سنسورهای اولتراسونیک از مهمترین زیرساخت‌های خودروهای متصل به شمار می‌روند. این سنسورها، با ارسال امواج صوتی و دریافت بازتاب آنها، برای تشخیص موانع در فاصله نزدیک طراحی شده‌اند. این سنسورها برای سیستم‌های پارک خودکار و جلوگیری از برخورد در سرعت‌های پایین، ابزاری حیاتی هستند. سیستم‌های پارک خودکار با استفاده از سنسورهای اولتراسونیک، موانع را تشخیص داده و خودرو را به محل پارک هدایت می‌کنند.
بیشتر بخوانید: همه‌چیز درباره باتری خودروهای برقی
9. در زیرساخت خودروهای متصل چه نرم‌افزاری به کار رفته است؟
ورود نرم‌افزارها به صنعت خودرو به عنوان یک عامل کلیدی بهتر شدن عملکرد خودروهای متصل افزوده است. این نرم‌افزارها قابلیت‌های جدیدی در تشخیص خطاهای مکانیکی دارند. وظیفه اصلی پردازش داده‌ها، اجرای الگوریتم‌های مختلف و ارائه خدمات متنوع به راننده و سرنشینان خودرو را بر عهده همین نرم‌افزارها است که مرتب وضعیت و محیط اطراف را آنالیز می‌کنند. اطلاعات به دست آمده به سیستم‌های هشدار و کنترل خودرو منتقل می‌شود تا در مواجهه با خطرات، واکنش فوری و مؤثری ارائه دهد. مهمترین نرم‌افزارها و سیستم‌های عامل مورد استفاده در خودروهای متصل عبارتند از:
10. پلتفرم‌های نرم‌افزاری: هسته اصلی زیرساخت خودروهای متصل
سرورهای ابری، با ارائه ظرفیت ذخیره‌سازی و پردازش بی‌نظیر، به سیستم‌ها امکان می‌دهد تا میلیون‌ها داده را در هر ثانیه تحلیل کنند. مقیاس‌پذیری این پلتفرم‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ آنها باید توانایی مدیریت و پردازش بیش از 100,000 دیتا پوینت در هر ثانیه را داشته باشند. به علاوه، با افزایش تعداد خودروها یا اضافه شدن ناوگان‌های جدید، پلتفرم‌های ابری باید به سرعت به روز شوند تا از جمع‌آوری و پردازش بی‌وقفه داده‌ها اطمینان حاصل کنند. به این ترتیب، سرورهای ابری نه تنها اطلاعات ترافیکی پیچیده را به سرعت تحلیل می‌کنند، بلکه راه‌های بهینه و هوشمندانه را به رانندگان پیشنهاد می‌دهند و به نوبه خود، به بهبود تجربه رانندگی کمک می‌کنند.
بیشتر بخوانید: هر آنچه که باید درباره شارژ خودروهای برقی بدانید!
11. سرور ابری: ابزار دیجیتال زیرساخت خودروهای متصل
سرورهای ابری قلب تپنده زیرساخت خودروهای متصل هستند. این شاهکارهای فناوری با قدرت پردازش فوق‌العاده و ظرفیت ذخیره‌سازی گسترده، به مدیریت و تحلیل داده‌های پیچیده از خودروها می‌پردازند. تصور کنید که یک سرور ابری به سرعت داده‌های ترافیکی چندین خودرو را پردازش کرده و بهترین مسیرهای ممکن را برای هر راننده پیشنهاد می‌دهد. این توانایی‌ها نه تنها به بهینه‌سازی سفرها کمک می‌کنند، بلکه تجربه رانندگی را به یک سطح جدید از راحتی و هوشمندی ارتقا می‌دهند.
بیشتر بخوانید: تاریخچه صنعت خودرو ایران
12. سیستم‌های ترافیکی هوشمند: مدیریت ترافیک با زیرساخت خودروهای متصل
سیستم‌های ترافیکی هوشمند نمایانگر تحول در مدیریت ترافیک با زیرساخت خودروهای متصل هستند. این سیستم‌ها، شامل چراغ‌های راهنمایی پیشرفته و تابلوهای پیام متغیر، به‌طور هوشمندانه جریان ترافیک را تنظیم و کنترل می‌کنند. با تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده از خودروهای متصل و منابع دیگر، این سیستم‌ها می‌توانند به طور آنی زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی را تنظیم کرده و از وقوع ازدحام و تصادف جلوگیری کنند. این رویکرد هوشمندانه به مدیریت ترافیک، تجربه رانندگی را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و امنیت جاده‌ها را افزایش می‌دهد.
سوالات متداول
1- چگونه نسل چهارم و پنجم شبکه تلفن همراه به زیرساخت خودروهای متصل کمک می‌کنند؟
نسل‌های جدید شبکه‌ها با افزایش سرعت و کاهش تأخیر، به پردازش و تبادل داده‌های پیچیده کمک می‌کنند.
2 - چه ویژگی‌هایی باعث می‌شود که شبکه‌های 5G برای خودروهای متصل مناسب‌تر از شبکه‌های 4G باشند؟
5G با ارائه سرعت بالا، تأخیر پایین و ظرفیت بالا، انتقال داده‌های بزرگ و پیچیده را بهبود می‌بخشد.
3 - چگونه شبکه‌های V2X به ایمنی و کارایی زیرساخت خودروهای متصل کمک می‌کنند؟
شبکه‌های V2X ارتباطات سریع بین خودروها و زیرساخت‌های جاده‌ای را تسهیل کرده و ایمنی و مدیریت ترافیک را بهبود می‌دهند.
منابع:
1. "Connected Vehicles: A Roadmap to Safer, Smarter Transportation" by National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA)
2. "5G for Connected Vehicles" by 5G Automotive Association (5GAA)
3. "The Role of IoT in Connected Cars" by International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT)
4. "Security and Privacy in Connected Vehicles: Challenges and Solutions" by IEEE Communications Magazine
5. "Smart Traffic Management Systems: Improving Mobility and Safety" by Transportation Research Board (TRB)
6. "Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) and Vehicle Connectivity" by SAE International
7. "Vehicle-to-Everything (V2X) Communication: Principles, Technology, and Applications" by Wiley-IEEE Press
8. "Automotive Radar Systems: Overview and Future Perspectives" by Elsevier
9. "Lidar Technologies and Systems for Autonomous Vehicles" by SPIE Press
10. "Cloud Computing for Connected Vehicles" by Springer
دیدگاه خود را بنویسید