Detekcja bezprzewodowa w samochodach

Elektroniczne jednostki sterowania (ECU) są coraz liczniej stosowane w samochodach, a ponadto stają się coraz bardziej skomplikowane. Zwiększa się także złożoność i ciężar ich okablowania, służącego do przesyłu danych i energii elektrycznej do wszystkich czujników i siłowników. Rozwiązaniem mogą być sieci WSN.


Projektanci muszą jednak zadbać o ten sam poziom niezawodności, opóźnienia i szybkości przesyłu danych w czasie rzeczywistym. W wysoce dynamicznym środowisku pojazdów i przy ograniczonej dostępności energii nie jest to jednak łatwe. W ramach finansowanego przez UE projektu "Intra-vehicular wireless sensor networks" (IVWSN) naukowcy stworzyli doświadczalną platformę oraz opisy matematyczne właściwości sieci. Posłużyły one do pomiaru i analizy cech fizycznych kanałów w różnie umiejscowionych czujnikach w samochodowych sieciach WSN.


Po wybraniu technologii ultraszerokopasmowego (UWB) radia bezprzewodowego naukowcy zajęli się uzupełnianiem luk w aktualnej wiedzy. Większość pomiarów kanałów UWB wykonywano w systemach innych niż samochodowe lub też koncentrując się na miejscu dla pasażera lub bagażniku w testach pojazdów. Ponadto nie badano kwestii niewielkiej utraty sygnału, znaczeniem niewielkich zmian położenia nadajnika lub odbiornika przy minimalnych zmianach w ich otoczeniu.


W projekcie IVWSN stworzono model warstwy fizycznej zarówno mało-, jak i wielkoskalowego zanikania sygnału. To ostatnie powodowane jest przez znaczące zmiany położenia nadajnika lub odbiornika i/lub ich otoczenia. Szczegółowy model kanału zastosowano do kanału UWB pod karoserią oraz w komorze silnika. Naukowcy mogli dzięki temu po raz pierwszy zbadać cechy małoskalowego zanikania sygnału oraz wpływ ruchu pojazdów na parametry wielko- oraz małoskalowe.


W zakresie średniej warstwy kontroli dostępu naukowcy opracowali nowy algorytm planowania, zapewniający maksymalną elastyczność. Uwzględnia on zmiany w czasie transmisji, ponownym przesyłaniu ze względu na utratę pakietów oraz dodatkowych komunikatach. Przy tym spełnia wymagania dotyczące okresu generowania pakietów, opóźnienia transmisji, niezawodności oraz energii. Dokonano optymalizacji planowania zarówno dla rozwiązań z jednym, jak i wieloma ECU.


Projekt IVWSN przyczynił się do znacznie lepszego poznania właściwości samochodowych sieci WSN. Zastosowanie sieci WSN umożliwi istotne ograniczenie kosztów, skomplikowania i ciężaru jednostek ECU montowanych w pojazdach.