Claire Swedberg
Várias empresas estão testando a versão mais recente da tecnologia Vehicle-to-Everything (V2X), da NXP Semiconductors, projetada para permitir que os veículos se comuniquem com os seus arredores. O objetivo, segundo a empresa, é melhorar a segurança no trânsito, permitindo que os motoristas identifiquem pedestres ou outros veículos em sua vizinhança, ou formem pelotões de caminhões que percorrem a rodovia juntos seguindo a velocidade e os movimentos do veículo da frente. Neste outono, os fabricantes de caminhões europeus concluíram os testes da tecnologia para várias marcas e marcas de caminhões em um único sistema conectado.
Além disso, a empresa de bicicletas Riese & Müller e a NXP colaboraram para criar um protótipo de e-bike para levar dados baseados em V2X para ciclistas em seus smartphones, comunicando-se com outros dispositivos V2X em veículos e infraestrutura locais. A tecnologia de comunicação V2X consiste no chipset NXP conhecido como RoadLINK, que consiste em um modem SAF5400 e um elemento de segurança SXF1800, montado em ou embutido em veículos, ou carregado ou usado por pedestres. A unidade de bordo da solução RoadLINK transmite um número de identificação exclusivo junto com a posição, velocidade e direção de viagem por meio de redes sem fio dedicadas de comunicações de curto alcance (DSRC). Outros dispositivos V2X podem então calcular a distância entre eles.
Em geral, o DRSC é um protocolo de curto alcance unilateral ou bidirecional, compatível com o protocolo IEEE 802.11 P, que opera na banda de 5,9 GHz do espectro de RF. É normalmente usado para o formato veículo a veículo (V2V) ou veículo para infraestrutura (V2I). Ao longo da última década, a NXP ofereceu e expandiu sua solução V2V para incluir a funcionalidade V2X, diz Huanyu Gu, gerente de marketing de produto da NXP para sistemas avançados de assistência ao driver. Dessa forma, o sistema possibilita a comunicação de carros e caminhões com outros veículos, bem como com sinalização de obras, semáforos, bicicletas e pessoas a pé. Para a NXP, diz Gu, a mensagem principal é como proteger os usuários vulneráveis das estradas, não apenas os proprietários de veículos.
O modem SAF5400 é usado com o elemento seguro SXF1800, bem como um processador de aplicativo, como o recém-lançado i.MX 8XLite da NXP. A família de aplicativos MX da empresa pode ser empregada em infraestrutura rodoviária ou como parte de um sistema veicular. O modem SAF5400 pode receber e verificar normalmente até 2.000 mensagens por segundo, relatórios Gu, e tem uma latência abaixo de 20 milissegundos. Ele observa que os algoritmos definidos por software no chip fornecem um longo alcance para mensagens transmitidas e recebidas. O longo alcance de comunicação resulta do alto desempenho do modem RoadLINK DSRC, diz Gu, bem como de uma pilha V2X otimizada implementada pela Cohda Wireless, e o padrão DSRC 802.11p é projetado e otimizado para uso automotivo em ambientes dinâmicos de alta velocidade.
Durante os últimos oito anos, a NXP forneceu sua tecnologia para mobilidade inteligente e conectada à Cadillac, Volkswagen e outras empresas, permitindo aos motoristas detectar a presença de outros veículos e, assim, proteger vidas e propriedades. De acordo com a NXP, 1,3 milhão de mortes no trânsito ocorrem a cada ano em todo o mundo e, quanto mais rápido o tráfego, maior a taxa de mortalidade. Quando os veículos viajam a 70 quilômetros por hora (44 milhas por hora), apenas um em cada 10 pedestres sobrevive a uma colisão. A empresa observa que 90 por cento dos acidentes são causados por erro humano.
As tecnologias existentes integradas aos veículos consistem em sensores de radar, lidar ou câmeras. “Acreditamos que o V2X é complementar a tudo isso”, afirma Gu. O sistema é projetado para ver ao redor de cantos em cenários fora da linha de visão e pode permitir apertos de mão com outros dispositivos usados em estradas – por exemplo, para coordenar uma manobra, como dois veículos se fundindo na mesma pista. Gu diz que a tecnologia pode ser usada como uma solução de cidade inteligente, permitindo que os veículos se comuniquem com sinais de trânsito e outras infraestruturas. Além do mais, ele pode operar em condições climáticas em que as câmeras sejam menos eficazes.
Um cenário potencial em que a tecnologia pode fornecer um benefício pode ser um carro quebrando na lateral de uma estrada estreita. O dispositivo DSRC pode transmitir um sinal para os motoristas que se aproximam a uma distância de um quilômetro ou mais, permitindo tempo suficiente para que eles evitem colisões. A tecnologia pode detectar um carro de passageiros participante do V2X na frente de um ônibus. Se o motorista daquele carro pise no freio repentinamente, um motorista atrás do ônibus pode estar preparado para parar. Ele também pode detectar uma motocicleta ou pedestre se aproximando, bem como emitir alertas sem fio diretamente da infraestrutura à beira da estrada, como sinalização de construção. Estudantes e outros pedestres podem carregar etiquetas de proximidade V2X.
Este ano, a tecnologia foi demonstrada para aplicações de cidades inteligentes na cidade de Hamburgo, Alemanha. Isso inclui o controle inteligente de semáforos para detectar quão rápido os veículos se movem nos cruzamentos, bem como o quão pesado é o tráfego, com base na comunicação entre os dispositivos nos veículos e sua tecnologia equivalente lendo as transmissões nos semáforos. Os dados coletados do sistema têm como objetivo permitir um melhor controle da iluminação de acordo com o tráfego e, assim, aumentar o fluxo do tráfego e reduzir as emissões.
O pelotão de caminhões é um recurso que já foi pilotado duas vezes na Europa. Um piloto conhecido como Ensemble, liderado por um consórcio de empresas de caminhões e concluído em setembro de 2021, testou a capacidade de um grupo de caminhões de formar um pacote conectado sem fio e mutuamente controlado. Um único caminhão é selecionado como o líder, e seus sistemas de direção – como aceleração e frenagem – são compartilhados sem fio com outros caminhões do pelotão, cada um dos quais se ajusta para corresponder às configurações do veículo líder. Após um determinado período de tempo (duas horas, por exemplo), outro caminhão pode assumir a liderança.
Como os caminhões seguem uns aos outros a uma curta distância, os motoristas permanecem em seus veículos, mas deixam o controle de velocidade para o líder. Isso pode reduzir a fadiga do motorista, diz Gu, bem como minimizar a distância entre os caminhões, aumentando assim a eficiência do uso da estrada. Além disso, a aerodinâmica pode reduzir o consumo de combustível devido à menor resistência ao vento. Gu estima que o uso de combustível pode ser reduzido em 30 por cento ou mais. Isso só funciona, diz ele, se a latência de comunicação for garantida. Com o DSRC, observa Gu, o tempo de reação – abaixo de três milissegundos – é mais curto do que seria com a conectividade celular.
Durante a primeira fase de testes, a solução foi projetada para permitir que um novo caminhão entrasse no pelotão ou para se adaptar a outro carro de passageiros desconectado que se interpusesse entre eles. O pelotão depende do sistema de radar embutido de cada caminhão para detectar tais ações e diminuir a velocidade do veículo. Esse ajuste é então compartilhado com todos os outros caminhões por meio do sistema V2X. Assim que um piloto deixa o pelotão, a tecnologia retorna automaticamente ao arranjo original, com o líder designado definindo a velocidade. O principal objetivo do piloto, diz Gu, era testar a confiabilidade e segurança do sistema com uma mistura de marcas de caminhões.
Outras soluções de tecnologia também estão em desenvolvimento. A e-bike inteligente da Riese & Müller, agora em protótipo, vem com chipsets RoadLINK V2X, junto com radar para aprimorar os dados que estão sendo capturados. A transmissão pode então ser recebida pelo smartphone do ciclista, que pode ser montado na parte frontal da bicicleta. A bicicleta utiliza dados relativos aos usuários da estrada ao redor para calcular as diferenças de distância e mudanças em tempo real, como a presença de um carro, e então exibe um pequeno aviso na estrada.
A configuração permite que a e-bike transmita dados sobre sua posição, velocidade e direção de deslocamento para outros veículos habilitados para V2X nas proximidades, que podem representar um perigo potencial para o ciclista. O módulo calcula as distâncias entre os usuários da estrada, bem como as mudanças de posição, em segundos. No caso de uma situação perigosa, tanto o ciclista quanto o motorista do carro receberiam um aviso de colisão em tempo hábil. As informações também podem ser compartilhadas com outros usuários, permitindo que vejam o que a bicicleta vê – um processo conhecido como percepção colaborativa. No entanto, esse recurso ainda está em discussão por consórcios de automóveis.
Para que o sistema seja eficaz, diz Gu, pelo menos 25% dos motoristas ou veículos devem adotar a tecnologia. Por esse motivo, a NXP está atualmente se concentrando na expansão dos casos de uso. Para carros, a tecnologia está disponível desde 2015, inicialmente com a Toyota no Japão, operando na versão de 716 MHz do DSRC. Em 2019, a Volkswagen lançou o sistema V2X também em seu modelo Golf.
A tecnologia será implantada em breve em Cingapura como parte do sistema de Preço Eletrônico de Rodovias do país. O governo daquele país fornecerá a tecnologia como uma unidade de bordo NXP habilitada para DSRC e módulos de beira de estrada, habilitados por chips de modem RoadLINK montados em veículos e na infraestrutura. A solução visa permitir que as agências reduzam o congestionamento do tráfego e, eventualmente, desenvolvam serviços de valor agregado, como avisos de tráfego relevantes por meio da unidade de bordo.