Universiteit

Nieuwe technieken om verstopping datanetwerk van auto's te voorkomen

  • 07 februari 2013

Op het netwerk van de auto komt steeds meer dataverkeer, door de aanhoudende toename van digitale autocomponenten. Doordat meer processen straks dringen om voorrang op het netwerk, zouden belangrijke signalen in de knel kunnen komen - denk aan remmen of gas geven. Onderzoekers van de TU/e ontwikkelden daarom nieuwe technieken die bottlenecks in dit soort netwerken aanpakken. De resultaten zijn breed toepasbaar, bijvoorbeeld  in de draadloze afstemming in autocolonnes, wat een belangrijke optie is voor de bestrijding van files in de vorm van 'cooperative driving'. Andere voorbeelden van toepassingen zijn geautomatiseerde mijnbouwsystemen en energiedistributienetten.

Onderzoekers Rob Gielen en Nick Bauer benadrukken dat hedendaagse auto’s veilig zijn en dat ze ook niet morgen plots rare dingen gaan doen. Maar het is zeker dat het veel drukker gaat worden op de datanetwerken van nieuwe generaties auto’s, en daarop lopen ze vooruit. Gielen en Bauer promoveren op respectievelijk 4 en 7 februari aan de TU/e. Rob Gielen kreeg voor zijn uitmuntende werk de eervolle vermelding cum laude.

Auto’s hebben een ‘networked control system’ (NCS). Dat wil zeggen dat het dataverkeer over gedeelde draden of wireless verbindingen en knooppunten gaat. Processen die van levensbelang zijn, krijgen nu simpelweg voorrang: een signaal aan de mp3-speler moet bijvoorbeeld wachten op een gassignaal, waardoor het gassignaal altijd op tijd aankomt. Dat gaat goed zolang het aantal urgente signalen beperkt is, maar dat aantal neemt toe door de opkomst van nieuwe systemen. Het nadeel van zo’n NCS is dat het in principe foutgevoeliger is dan de situatie waarbij elke component zijn eigen verbinding heeft. Maar dat laatste zou veel te duur zijn en zou leiden tot een flinke gewichtstoename in auto’s. Het probleem van de onzekerheid van de beschikbaarheid van een gedeeld netwerk doet zich voor bij allerlei technische systemen. Denk bijvoorbeeld aan het 'cooperative driving', waarbij in de toekomst auto's op de snelweg 'treintjes' vormen van auto's die heel dicht bij elkaar rijden. Daardoor is er meer plaats op de snelweg en kunnen auto's zuiniger rijden. De afstemming tussen de auto's verloopt - natuurlijk - draadloos en ook hier speelt het gedeelde gebruik van het netwerk.

Gielen en Bauer werkten daarom aan technieken voor networked control systems die rekening houden met tijdsvertragingen en capaciteitsbeperkingen op het netwerk, en toch stabiel blijven. Zo bekeek Gielen hoe je deze beperkingen kan meenemen in de software van regelaars, de beslisunits in de aansturing van technische systemen. Ook incorporeerde hij de mogelijkheid om fysieke beperkingen in de regelaars mee te nemen, zoals het motorvermogen. Hij testte zijn technieken bij een autofabrikant. Bauer ontwikkelde onder meer een geautomatiseerd systeem om NCS te analyseren op hun prestaties. Ook bouwde hij een demonstratieproject dat laat zien dat de ontwikkelde technieken daadwerkelijk werken. Hij deed dit met een omgekeerde pendel die telkens dreigt om te vallen en door een actuator gecorrigeerd moet worden. De aansturing van de actuator verliep over een druk gedeeld draadloos netwerk.

De resultaten van het werk bieden een basis voor de auto-industrie, maar ook voor allerlei andere toepassingen. Bij bijvoorbeeld mijnbouwinstallaties, die in vuile en vaak natte omstandigheden werken, gaat de voorkeur uit naar draadloze gedeelde verbindingen van alle digitale componenten. Andere toepassingsgebieden zijn onder meer robotica, stadsbrede waterleidingnetten, verkeersregelsystemen en onbemande vliegtuigen.