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I veicoli elettrici a guida autonoma devono ancora affrontare ripide salite sulla strada verso l’affidabilità. I ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell’Energia e della Western Michigan University stanno lavorando insieme per creare soluzioni esterne all’auto: sensori ed elaborazione incorporati nelle infrastrutture stradali.

I ricercatori dell'ORNL hanno consentito ai marcatori standard della pavimentazione rialzata di trasmettere informazioni GPS che aiutano le funzionalità di guida autonoma a funzionare meglio in aree remote o in caso di maltempo. Crediti: Carlos Jones/ORNL, Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti

Collaborando con i partner, gli ingegneri dell’ORNL stanno posizionando sensori a bassa potenza negli indicatori riflettenti della pavimentazione rialzata già utilizzati per aiutare i conducenti a identificare le corsie. Secondo un articolo pubblicato su IEEE Sensors dal ricercatore dell'ORNL Ali Ekti con l'autore principale Sachin Sharma della WMU, i microchip all'interno dei marcatori trasmettono informazioni alle auto in transito sulla forma della strada. Sono efficaci anche quando le telecamere dei veicoli o il rilevamento laser remoto chiamato LiDAR sono inaffidabili a causa di nebbia, neve, abbagliamento o altri ostacoli.

“Stiamo lavorando per rendere le funzionalità di guida autonoma precise e sicure nelle aree più remote”, ha affermato Ekti. “E lo stiamo facendo convertendo un’infrastruttura fittizia in qualcosa con molti più usi”.

Non solo la tecnologia fornisce informazioni più accurate sull’ambiente di guida, ma sposta anche parte del carico di elaborazione dal software dell’auto all’infrastruttura. Ciò consente di risparmiare la carica della batteria dei veicoli elettrici, estendendo l’autonomia di guida per promuovere una più ampia adozione dei veicoli elettrici. Rispetto a una fotocamera leader e alla tecnologia di guida autonoma basata su LiDAR, i marcatori di pavimentazione abilitati al chip possono ridurre il consumo energetico di navigazione fino al 90%, hanno riferito gli autori in un documento tecnico.

La tecnologia ha il potenziale per essere utilizzata non solo con i veicoli a guida autonoma di domani, ma anche con le comuni funzionalità di guida autonoma di oggi, come il mantenimento della corsia.

Lo sforzo fa parte di un progetto più ampio guidato da WMU, che sta collaborando con partner di ricerca e industriali per sviluppare tecnologie di sensori e di guida autonoma correlati come retroriflettori radar, mappatura ad alta definizione, scarico computazionale e rilevamento meteorologico. I ricercatori della WMU stanno anche utilizzando un veicolo che guida su un percorso chiuso per misurare la riduzione del consumo di energia del veicolo consentita da queste tecnologie, ha affermato Zachary Asher, assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale e direttore del WMU Energy Efficient and Autonomous Vehicles Lab.

I ricercatori dell'ORNL hanno sperimentato per trovare la migliore combinazione di ricetrasmettitore, batteria e antenna per il pacchetto di sensori all'interno dei segnali stradali standard, nonché di quelli progettati per resistere agli spazzaneve. Hanno quindi utilizzato un protocollo di comunicazione che prevede il salto attraverso un particolare spettro di frequenze radio fino a 50 volte al secondo. "È difficile da rilevare, funziona bene contro le interferenze, è a basso costo e non consuma molta energia", ha detto Ekti. Le modifiche all’attrezzatura potrebbero garantire che la batteria duri per lo stesso ciclo di sostituzione dei marcatori stradali, in genere un anno.

Il team di Ekti ha creato algoritmi che triangolano tra le coordinate GPS degli indicatori di corsia per ricostruire un'immagine dell'area percorribile. Un algoritmo è incorporato in un microchip all'interno del segnale stradale, mentre un algoritmo di decodifica è incorporato nel software dell'auto.

I ricercatori dell’ORNL hanno testato sul campo la piattaforma di sensori in una varietà di condizioni meteorologiche e in un remoto parco nazionale del Montana senza accesso wireless. Hanno scoperto che trasmette più di cinque volte oltre l'obiettivo originale di 100 metri.

“È incredibile quanto lontano possa trasmettere: sulle colline, nella neve. È un grosso problema", ha detto Asher. "Ad ogni passo del percorso, siamo sorpresi di quanto bene funzioni questa tecnologia e stiamo trovando alcuni modi davvero interessanti per integrarla."

I sensori potrebbero anche segnalare spostamenti temporanei di corsia o chiusure in zone di costruzione quando le mappe ad alta definizione potrebbero non essere aggiornate. I sensori di segnalazione potrebbero eventualmente trasmettere informazioni su temperatura, umidità e volume del traffico, ha affermato Ekti. Il team del progetto prevede di collaborare con gli studenti per costruire un microchip più piccolo per i marcatori in sostituzione di prodotti standard più costosi.