Comunicazione tra veicolo ed infrastruttura (V2I) e tra veicolo e veicolo (V2V)

Il grande vantaggio reso possibile grazie all’interazione tra lo sviluppo tecnologico e l’automazione è la possibilità di interconnessione tra i veicoli tramite comunicazioni V2V (vehicle to vehicle) e V2I (vehicle to infrastructure), tramite sensori e connessioni wireless. Le connessioni V2V forniscono informazioni tramite sensori radar sul movimento degli altri veicoli e sulle decisioni degli utenti, mentre le comunicazioni V2I permettono lo scambio di informazione istantanea tra veicolo e infrastruttura. È proprio la connessione tra i veicoli e il contemporaneo legame diretto con l’infrastruttura che permette di ovviare i limiti fisici dei sensori e permettere un miglioramento della viabilità e della sicurezza. La decisione presa dal conducente rappresenta la situazione standard dei veicoli manuali senza capacità di comunicazione. In questo caso, la decisione del guidatore è basata esclusivamente sulla propria capacità di percezione delle condizioni del traffico circostante e del comportamento dei veicoli limitrofi. Il guidatore modifica la velocità di avanzamento in base alla visuale che possiede dell’ambiente circostante. L’aggiunta di comunicazioni tra veicoli e con l’infrastruttura permette di migliorare la percezione del guidatore e di conseguenza l’efficienza, l’affidabilità e la sicurezza. Proprio per caratterizzare questo miglioramento è necessario distinguere due tipi di comunicazione, i quali possono essere incorporati all’interno del sistema di guida automatica a supporto dell’uomo:

 V2V (vehicle to vehicle);

 V2I (vehicle to infrastructure).

Le comunicazioni V2V forniscono informazioni circa il movimento e le decisioni dell’utente alla guida (accelerazione, velocità, posizione), mentre le comunicazioni V2I forniscono i dettagli circa le condizioni stradali, il meteo e informazioni che possono influire sulle scelte del conducente, in base alle informazioni ricevute. La definizione di veicolo automatizzato include cinque diversi livelli. Il primo livello riguarda i veicoli convenzionali, in cui il guidatore è l’unico responsabile nel prendere le decisioni. Al secondo livello ci sono veicoli caratterizzati da almeno una funzione di controllo automatizzata. Il terzo livello riguarda veicoli con almeno due funzioni di controllo del veicolo automatizzate che agiscono contemporaneamente a supporto dell’utente. Al livello successivo, il quarto, il veicolo controlla alcune fasi critiche di sicurezza, con limiti circa determinate condizioni di meteo, manto stradale ecc. Il guidatore può riassumere in qualunque momento il controllo del veicolo con un tempo sufficiente per la transizione. In generale, l’automazione dovrebbe comportare un alleggerimento del lavoro dell’autista, ma in alcuni casi e situazioni critiche può aumentare lo stress e il carico mentale del guidatore e dei passeggeri. L’ultimo livello di

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automazione si riferisce alla guida completamente automatica, in cui è il veicolo a controllare tutti i processi decisionali. Le prime versioni di veicoli automatizzati, erano caratterizzate dal prevedere a bordo sistemi di sensori per raccogliere le informazioni circostanti, con limiti legati alla fisicità e alla precisione nel funzionamento dei sensori stessi. La connessione tra veicoli e con l’infrastruttura, permette di superare i limiti dei sensori e contemporaneamente permette un’esperienza di guida più sicura, affidabile ed efficiente. Grazie allo scambio di informazioni, si ha la possibilità di essere continuamente aggiornati in tempo reale su ogni tipo di variazione riguardante l’ambiente circostante, sia quello a diretto contatto che quello più distante. L'interazione tra veicoli automatici e infrastrutture è una questione di rilievo da prendere in considerazione. I sistemi di automazione per il trasporto su strada sono stati proposti per l'uso in diversi ambienti operativi, con grandi differenze di complessità, ad esempio le strade con accesso limitato sono molto più semplici rispetto alle strade urbane. Questo ha una forte influenza sulle sfide tecnologiche progettuali a cui il sistema deve ovviare e rappresenta quindi un fattore determinante sul tempo necessario per l’introduzione del sistema stesso nel mercato. Infatti, la complessità dell'ambiente operativo determina la necessità di un maggior livello di supporto esterno, (cioè comunicazione di dati V2I), per garantire sicurezza nelle operazioni di scambio. Pertanto, se l'ambiente diventa più complesso, cresce la necessità di comunicare dati supplementari ai veicoli, sui pericoli che non sono all'interno del loro immediato raggio di azione o che possono essere difficili da percepire. Pertanto, l'automazione può essere disponibile solo quando l'infrastruttura lo consente e il sistema tecnologico deve essere anche in grado di rilevare quando lo stato della strada è adeguato per la guida automatica. L'infrastruttura è chiamata a fornire un supporto alla guida automatizzata e a comunicare informazioni ai sistemi di bordo dei veicoli, come i dati aggiornati sul traffico, i sensori e altri elementi infrastrutturali. Ciò richiede un significativo passo in avanti nell’applicazione di alta tecnologia alle infrastrutture. Al giorno d'oggi esistono veicoli tecnologicamente avanzati che tuttavia si devono interfacciare con infrastrutture arretrate. Quindi, il divario tecnologico tra i veicoli e l'infrastruttura deve essere riempito per rendere possibile ed efficiente l'automazione stradale. È prevedibile che nella fase di transizione l’automazione sia realizzabile solo su strade pre- approvate e pre-progettate, con dati sufficienti per il sostegno di queste comunicazioni. Le altre reti stradali saranno gradualmente aggiornate (sia con gli elementi fisici che digitali) per raggiungere un più alto livello di automazione. Pertanto, il sistema di automazione deve essere in grado di rilevare quale livello di automazione è più adatto a seconda della situazione stradale e conseguentemente adattarsi. Per questo motivo, l'utente può probabilmente sperimentare diversi livelli di automazione durante un singolo viaggio. L'interazione tra veicoli automatici e altri componenti del flusso sono un altro aspetto importante. Da questo punto di vista, l'ambiente su strada urbana è il più impegnativo per la guida automatizzata, considerando la necessità di condividere informazioni con tutti gli altri utenti della strada, i quali possono apparire con un preavviso molto breve e in più da qualsiasi direzione. Inoltre, la volontà di progredire ad una completa automazione porta, sostanzialmente, alla necessità di più elevati requisiti di prestazione e sicurezza. Per questo motivo, è prevedibile che i veicoli automatici saranno probabilmente utilizzabili, in un primo momento, solo in determinate condizioni di traffico (ad esempio per operazioni durante ingorghi a bassa velocità o per operazioni ad alta velocità nel traffico leggero) o nelle corsie limitate ai veicoli dotati di capacità di comunicazione V2V per il sistema di automazione.

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