Kooperativn systmy Telematika 20112012 pednka 28 3 2011

Kooperativní systémy Telematika 2011/2012 přednáška 28. 3. 2011 Ing. Zuzana Bělinová, Ph. D.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Obsah přednášky � Kooperativní ◦ ◦ ◦ systémy Úvod Principy Možné aplikace Aktuálně řešené problémy Evropské projekty zabývající se kooperativními systémy

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Princip kooperativních systémů � Založeny na sdílení informací mezi účastníky silničního provozu � Úprava chování na základě získaných informací

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Motivace � Většina závažných dopravních nehod (se zraněnými nebo mrtvými) je zapříčiněna řidiči vozidel � Nejčastější důvody nehod jsou ◦ nepřizpůsobení rychlosti, nedodržení bezpečné vzdálenosti ◦ nedání přednosti v jízdě ◦ nehody při změně jízdního pruhu, předjíždění ◦ alkohol

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Motivace � Systémy, které poskytnou řidičům informace o aktuální situaci mohou významně přispět ke zvýšení bezpečnosti a snížení nehod � V souladu s cíli EU snížit počet mrtvých při dopravních nehodách � Prvotním zaměřením jsou aplikace přispívající k bezpečnosti

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Očekávané přínosy kooperativních systémů � Zvýšení kapacity komunikací � Snížení kongescí a exhalací � Kratší a spolehlivější jízdní doby � Zvýšená bezpečnost všech účastníků provozu � Nižší provozní náklady vozidel � Efektivnější logistika � Zlepšení řízení a správy silniční sítě � Zvýšená efektivita systémů hromadné dopravy � Lepší a efektivnější reakce na nehody a nebezpečí

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Historie kooperativních systémů � Již od 80. let � Omezení aplikací bylo doposud dáno technickými omezeními � Počátky: Wolfsburger Welle projekt (19811983) • • Založeno na DSRC a infračervené komunikaci optimalizace dopravního proudu pomocí zelených vln Zdroj: e. Safety Workshop 2006, Univ. -Prof. Dr. -Ing. Fritz Busch Traffic Management now and in 2020 – a vision

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Druhy kooperativních systémů � Založené na komunikaci ◦ Vozidlo-vozidlo (vehicle-to-vehicle – V 2 V) ◦ Vozidlo-infrastruktura (vehicle-to-infrastructure – V 2 I) ◦ Vozidlo-další účastník silničního provozu � Souhrnně označovány jako V 2 X Copyright © 2007 DENSO CORPORATION

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Možné aplikace kooperativních systémů � diskuze

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Zdroje zpráv pro kooperativní systémy � Interní senzory � Měření vzdálenosti � Video systém � Monitorování stavu řidiče � Z infrastruktury � Z komunikace vozidlo – vozidlo � Z řídicích dopravních systémů

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Brzdy Rychlost ESP Stěrače Aktivní – neaktivní. v km/h aktivace Zapnuté, vypnuté, Z interních intenzita. senzorů vozidla Venkovní teplota Stupně Celsia. Čas GMT GPS Pozice, směr. Umístění v jízdním pruhu Počet vozidel, jejich šířka, Senzory měření směr, . . . vzdálenosti/rychlo Analýza rozměrů okolních Odhadování šířky objektů, sti okolních objektů poměru stran, atd. vozidel Detekce objektů Relativní pozice, rychlost a směr vzhledem k danému vozidlu a jízdnímu pruhu. Video systém Odhadování pohybu vozidla Pozice v jízdním pruhu, trajektorie, atd. sloužící k varování před vychýlením se z jízdního pruhu.

Telematika 2011/2012 Monitorování stavu řidiče Z infrastruktury Kooperativní systémy Sledování únavy Sledování stresu Specifické zprávy vysoký – střední - nízký Nehoda na silnici Začátek kolony Konec kolony Počasí – déšť, kroupy, bouřka, vítr, náledí, mlha, . . . Specifické zprávy Překážka na komunikaci Počasí, Kolona, Nehoda, . . . Specifické zprávy Počasí Vysoká intenzita dopravy Nebezpečné místo Údržba komunikace. . . Komunikace vozidlo – vozidlo Dopravní řídicí systém

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Typy zasílaných zpráv � Opakující se zprávy ◦ Místní informace o nebezpečných situacích ◦ Bez přeposílání ◦ Výhoda – vysoká pravděpodobnost zachycení zprávy � Zprávy vyvolané určitou situací (výstražné zprávy, nouzové zprávy) ◦ Po zaznamenání nebezpečí ◦ Rozšiřování obdržených informací ◦ Vzniká zpoždění

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Možné aplikace kooperativních systémů (dle CVIS del. 2. 2) � Aplikace pro řízení dopravy a přepravy � Logistika a řízení nákladní dopravy � Aplikace pro podporu údržby � Bezpečnostní aplikace

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Aplikace pro řízení dopravy a přepravy � Plánování cest a jejich přeplánovávání (Route planning and rerouting) ◦ jedná se o využití získaných dopravních informací pro změnu části cesty se zachováním cílového místa z důvodu zvýšení celkové propustnosti. Při využití kooperativních systémů je tato změna naplánované cesty vytvářena v závislosti na očekávaném vývoji dopravní situace a individuální pro jednotlivá vozidla. � Získání přesných vstupních dat pro řídící dopravní centra (Provision of accurate input data for Traffic Management Centers) ◦ znamená sběr dat o poloze a plánované cestě jednotlivých vozidel, která zajistí detailní a zároveň prediktivní (s výhledem vývoje dopravy v čase) údaje pro rozhodování ohledně řízení dopravy. � Zobrazení dynamických dopravních značek a rychlostních doporučení (In-vehicle display of dynamic traffic signs and speed advice) ◦ obsahuje poskytnutí informací ve vozidle o aktuálních dopravních opatřeních a doporučeních, takže je řidič nepřehlédne.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Aplikace pro řízení dopravy a přepravy � Dynamické přidělování dopravních pruhů (Dynamic lane allocation) ◦ řízení dopravy v různých pruzích a řízení příjezdu. � Upřednostňování určitých druhů dopravy (Traffic prioritization) � Plánování intermodální dopravy (Intermodal journey planning) � ◦ znamená zavedení preference určitých druhů vozidel v závislosti na dopravní situaci. ◦ znamená podporu pro plánování přepravy využívající více druhů dopravy a zároveň využívající on-line data pro aktualizaci naplánované cesty. Dynamické zpoplatňování dle stupně kongescí (Dynamic tolling / congestion charging levels) ◦ znamená úpravu cen za využívání komunikace v závislosti na aktuální dopravní situaci.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Logistika a řízení nákladní dopravy � Správa parkovacích zón (Parking zone management) ◦ podpora pokročilého systému reservace a časového plánování obsazení parkovací a odpočívacích míst. � Řízení pohybu nákladních vozidel (Truck access control) ◦ udělení zákazu vjezdu určitých typů nákladních vozidel (váhových kategorií, apod. ) do určitých oblastí a informování řidičů o aktuálních omezeních. � Řízení přepravy nebezpečných nákladů (Dangerous goods management) ◦ podpora plánování, manipulace sledování a dohledávání při přepravě nebezpečných nákladů. � Plánování multimodální dopravy (Multi-modal freight transport planning) ◦ plánování a koordinace doručení nákladů pomocí více druhů dopravy.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Aplikace pro podporu údržby � Kalibrace senzorů (Sensor Calibration) � Vzdálená diagnostika (Remote Diagnostics) ◦ znamená ověření správné funkce senzorů například pomocí spolupráce výstupu ze dvou senzorových jednotek v případě, že mají poskytovat stejný výstup. ◦ sběr dat o diagnostice vozidla do servisního centra.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečnostní aplikace � Kooperativní manévrování (Cooperative Manuevering) ◦ podpora při koordinaci vzájemného pohybu blízkých vozidel s cílem zamezit nebezpečným situacím. � Nouzové vysílání (Emergency Broadcast) ◦ po kolizní vyslání informace s cílem zajisti rychlou pomoc a podpora záchranných složek poskytnutím informací o vozidle, jeho pasažérech, nákladu, poloze, . . . (E-Call) � Bezpečnostní varování (Safety Warning) ◦ poskytnutí varovných informací řidiči o zaznamenaných potenciálně nebezpečných situacích.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečnostní aplikace � Před-nehodové snížení jejích následků (Precrash Mitigation) ◦ výměna informací, které mohou spustit automatické akce vedoucí ke snížení důsledků srážky. � Kooperativní senzory (Cooperative Sensing) ◦ využití informací ze senzorů umístěných na jiném vozidle nebo na infrastruktuře. � Koordinované brzdění (Coordinated Breaking) ◦ synchronizace automatické brzdění vozidla s předcházejícím vozidlem.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Priority kooperativních systémů �Bezpečnost

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT (SAFESPOT Deliverable 4. 2. 3) � Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ nehoda na křižovatce;

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ nedostatečný výhled do křižovatky;

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ zamezení vjezdu do křižovatky, pokud hrozí nebezpečná situace, i pokud má řidič právo přednosti v jízdě

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ porucha signálu SSZ;

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ prudké brzdění jiného vozidla kvůli signálu stůj;

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ upozornění na příjezd záchranného vozidla

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace pro změnu jízdního pruhu (Lane Change Manoeuvre application) ◦ změna jízdního pruhu pro nákladní vozidla s „mrtvým bodem“

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace pro změnu jízdního pruhu (Lane Change Manoeuvre application) ◦ změna jízdního pruhu aut / nákladních aut

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace pro změnu jízdního pruhu (Lane Change Manoeuvre application) ◦ změna jízdního pruhu na nájezdech na dálnici

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace bezpečného předjíždění (Safe Overtaking application) ◦ bezpečné předjíždění v městských a příměstských oblastech když již zároveň předjíždí motocykl

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace bezpečného předjíždění (Safe Overtaking application) ◦ bezpečné předjíždění osobního vozidla odbočujícího vlevo motocyklem

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Funkce varování před kolizí s vepředu jedoucím vozidlem (Head On Collision Warning function) ◦ varování před čelní kolizí způsobené nebezpečným pokusem o předjetí;

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Funkce varování před kolizí s vepředu jedoucím vozidlem (Head On Collision Warning function) ◦ varování před čelní kolizí s rozměrným vozidlem v ostrých zatáčkách.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace omezující zadní nárazy (Rear End Collision application: ) ◦ zadní kolize způsobená pomalým vozidlem v kopcovitém terénu

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace pro dodržování rychlostních omezení a bezpečné vzdálenosti (Speed Limitation and Safety Distance application) ◦ doporučení pro řidiče nákladních aut týkající se rychlostních omezení a bezpečné vzdálenosti

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace pro dodržování rychlostních omezení a bezpečné vzdálenosti (Speed Limitation and Safety Distance application) ◦ bezpečnostní asistence na místech s malou viditelností „slepých místech“ – například v tunelech

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace pro dodržování rychlostních omezení a bezpečné vzdálenosti (Speed Limitation and Safety Distance application) ◦ bezpečnostní asistence na místech častých nehod – při slučování jízdních pruhů

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace varování před čelním nárazem (Frontal Collision Warning application) ◦ varování před čelním nárazem do statické překážky

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace varování před čelním nárazem (Frontal Collision Warning application) ◦ varování před čelním nárazem do statické překážky v tunelu

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace varování před čelním nárazem (Frontal Collision Warning application) ◦ varování před čelním nárazem s nestandardně se chovajícím vozidlem (např. prudce brzdícím, jedoucím cik-cak, apod. )

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Stav komunikací (Road Condition Status – Slippery Road application) ◦ stav komunikací – informace získané pomocí komunikace vozidlo – infrastruktura (V 2 I)

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Stav komunikací (Road Condition Status – Slippery Road application) ◦ stav komunikací – informace získané pomocí komunikace vozidlo – vozidlo (V 2 V)

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Aplikace varování před nebezpečnými zatáčkami (Curve Warning application) ◦ Varování před místy častých nehod v meziměstských oblastech založené na informacích od zařízení infrastruktury, která sbírají informaci o rychlostech vozidel těmito místy.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Funkce detekce zranitelných uživatelů komunikace a zabránění nehodám (Vulnerable Road User Detection and Accident Avoidance) ◦ chodec přecházející komunikaci

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Bezpečností aplikace dle projektu SAFESPOT � Funkce detekce zranitelných uživatelů komunikace a zabránění nehodám (Vulnerable Road User Detection and Accident Avoidance) ◦ uživatel komunikace v „mrtvém bodě“ – např. pro nákladní vozidlo odbočující vpravo

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Technická řešení - možné technologie � Wi. Fi � DSRC � Mobilní buňkové sítě (CN/GNSS - např. GSM ve spojení s GPS) � Wi. Max � Bluetooth

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Standardy počítající s využitím pro mobilní uživatele v ITS � Wi. Fi 802. 11 p (WAVE Wireless Access for the Vehicular Environment), ◦ rozšíření Wi. Fi - podpora mobility pro využití v ITS ◦ používá licencované pásmo 5, 9 GHz � Wi. Max 802. 16 e ◦ Wi. Max – dosah desítky km ◦ Pásmo 2 -66 GHZ ◦ 802. 16 e - rozšíření pro mobilní použití � 802. 20 Access) MBWA (Mobile Broadband Wireless ◦ Mobilní širokopásmový bezdrátový přístup, pro rychlý přenos dat mobilním uživatelům (rychlosti až do 320 km/h) ◦ Licencovaná pásma pod 3, 5 GHz

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Standardy počítající s využitím pro mobilní uživatele v ITS � CALM standardy – Communication Access for Land Mobiles – souhrn standardů umožňujících nepřerušený přenos s využitím různých fyzických kanálů (např. DSRC, infračervený, mikrovlnný na 5, 9 GHz, atd. )

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Aktuální a nedávné projekty kooperativních systémů � Com 2 React (2006 -2007) � CVIS (2006 -2010) � SAFESPOT (2006 -2010) � COOPERS (2006 -2010) � CAR 2 CAR (konzorcium) � DRIVE C 2 X (2011 -2013)

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy COM 2 REACT � Cílem projektu bylo vytvořit multiúrovňový model kooperativního systému založené jak na V 2 V tak na V 2 C (vehicle-to-centre) komunikaci � Otestování možnosti řízení dopravy za využití nové úrovně – tzv. virtuálního sub-centra. Projekt kombinuje komunikaci vozidlo-infrastruktura s komunikací vozidlo-vozidlo � Pracuje se sdílením informací mezi vozidly v dané zóně. Tyto informace jsou pak předávány jedním z vozidel do řídícího centra a to je rozšiřuje dále k vozidlům. � http: //www. com 2 react-project. org/

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy COM 2 REACT příklad aplikace • Source: Com 2 React Deliverable 6. 2 Evaluation of the system benefit

Telematika 2011/2012 CVIS (2006 -2010) � Zaměřil Kooperativní systémy se na vytvoření jednotného technického řešení, které by umožnilo komunikaci všech vozidel a prvků infrastruktury založeného na otevřené architektuře na různých médiích s důrazem na lokalizaci. � Rovněž se zabýval možnými aplikacemi, přístupem uživatelů, nákladovými a business modely, atd. � Výsledkem projektu prostředí univerzální platformy pro kooperativní systémy. Tato platforma poskytuje vícenásobné komunikační rozhraní, přesnou lokalizační a softwarovou podporu pro kooperativní systémy V 2 V a V 2 I a je vhodné jak pro vozidla tak pro zařízení na infrastruktuře. � Využití protokolu CALM � 60 partnerů z mnoha zemí EU � http: //www. cvisproject. org/

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy CVIS Source: CVIS Deliverably 2. 1_System Concept Definition_v 9. 0

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy CVIS – telekomunikační řešení Source: CVIS presentation, conference ITS Europe 2007 Aalborg

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy SAFESPOT � Projekt 6. RP � Cílem bylo prozkoumat možnosti spolupráce mezi inteligentními vozidly a inteligentní komunikací a významně tak zvýšit bezpečnost na pozemních komunikacích. � Vyvíjel systém „Safety Margin Assistant“ založený jak na V 2 V tak V 2 I komunikaci, který má řidiče v předstihu informovat o potenciálně nebezpečných situacích. � Členem projektu bylo přes 50 partnerů z mnoha zemí EU.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy SAFESPOT aktivity � Jako zdroje zpráv počítal jak s dopravní infrastrukturou, tak s vozidly � Informace týkající se bezpečnosti � Otevřená modulární architektura � Vývoj klíčových technologií pro � Testování možných scénářů a ohodnocení dopadů a míry přijetí uživateli � Důraz na praktické implementace vhodné pro zavedení v počátečních fázích nízké penetrace vybavených vozidel

Telematika 2011/2012 COOPERS (2006 -2010) Kooperativní systémy (CO-OPerative Syst. Ems for Intelligent Road Safety) � Projekt 6. rámcového programu EU � Vývoj inovativních telematických aplikací pro dopravní infrastrukturu � Zlepšení senzorů podél infrastruktury pro splnění nároků C 2 X � Vývoj komunikačního konceptu (spolehlivosti, schopnosti pracovat v reálném čase, robustnost), využití různých komunikačních technologií (DAB, CALM, sítě založené na IP standardech) � Demonstrace výsledků na evropských dálnicích a vývoj implementační strategie pro smíšené prostředí. � Členy projektu bylo cca 40 společností z několika evropských zemí

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Projekty Coopers, Safespot a CVIS ukončeny veřejnou prezentací výsledků � Cooperative Mobility Showcase 2010: smart vehicles on intelligent roads, March 2010, Amsterdam � Demonstrace prototypů aplikací kooperativních systémů

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy DRIVE C 2 X � 32 partnerů � Cíl – rozvinutí kooperativních systémů v Evropě � Zaměřen na testování v reálných podmínkách � Testy v řadě evropských zemí Zdroj: Andreas Festag, Long Le, Maria Goleva. Field Operational Tests for Cooperative Systems: A Tussle Between Research, Standardization and Deployment. VANET, Las Vegas. 2011

Telematika 2011/2012 CAR 2 CAR consortium Kooperativní systémy Cílem tohoto konzorcia je vytvořit a rozšířit jednotný evropský standard pro komunikaci vozidlo-vozidlo založený na bezdrátových LAN sítích a tím zajistit vzájemnou kompatibilitu mezi vozidly � Umožnit vývoj mnoha aplikací díky vytvoření a předvedení prototypů � Podpora standardizace C 2 C komunikace (Jedním z cílů CAR 2 CAR konzorcia byla snaha o vyhrazení frekvenčního pásma pro aplikace kooperativních systémů, což se v r. 2008 podařilo. ) � Komunikace zakládá Car 2 car na standardu IEEE 802. 11 – bezdrátových sítích krátkého dosahu. Konkrétně se jedná o 802. 11 a, b, g, p. � Vytvořit implementační strategie a business modely � Toto konzorcium je tvořeno osmi evropskými výrobci automobilů se zapojením několika dalších přidružených členů. �

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy CAR 2 CAR vizualizace možných aplikací Zdroj: CAR 2 CAR Communication Consortium

Telematika 2011/2012 Přetrvávající otázky � Dosažení stability systému � Zajištění konzistence � Sestavení business modelů � Zajištění financování � Dostupnost dat � Zabezpečení systémů � Zabezpečení ochrany dat Kooperativní systémy

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Omezení pro V 2 V – penetrace vybavených vozidel Analýza vytvořená Audi AG Zdroj: Menig C. , Audi AG: Prezentace C 2 X kurz, Mnichov, 05/2009

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Ukázka vyvíjené aplikace � Finská firma VTT � http: //www. youtube. com/watch? v=q. Um. Va. L 8 8 Wm. U

Telematika 2011/2012 �Děkuji Kooperativní systémy Vám za pozornost!

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Zdroje: � SAFESPOT Deliverable 4. 2. 3. � CVIS Deliverable 2. 2 Use Cases and System Requirements � http: //www. esafetysupport. org/download/wo rking_groups/Implementation_Road_Maps/bu sch 1. pdf � http: //www. car-to-car. org/ � http: //www. com 2 react-project. org/ � http: //www. cvisproject. org/ � http: //www. safespot-eu. org/ � http: //www. comesafety. org/