Telematika 2011/2012 přednáška Ing. Zuzana Bělinová, Ph.D.

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

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Založeny na sdílení informací mezi účastníky silničního provozu  Úprava chování na základě získaných informací

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

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Založené na komunikaci ◦ Vozidlo-vozidlo (vehicle-to-vehicle – V2V) ◦ Vozidlo-infrastruktura (vehicle-to-infrastructure – V2I) ◦ Vozidlo-další účastník silničního provozu  Souhrnně označovány jako V2X Copyright © 2007 DENSO CORPORATION

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  diskuze

Telematika 2011/2012 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 Z interních senzorů vozidla BrzdyAktivní – neaktivní. Rychlostv km/h ESPaktivace StěračeZapnuté, vypnuté, intenzita. Venkovní teplotaStupně Celsia. ČasČas GMT GPSPozice, směr. Senzory měření vzdálenosti/rychlo sti okolních vozidel Umístění v jízdním pruhuPočet vozidel, jejich šířka, směr,... Analýza rozměrů okolních objektů Odhadování šířky objektů, poměru stran, atd. Video systém Detekce objektůRelativní pozice, rychlost a směr vzhledem k danému vozidlu a jízdnímu pruhu. Odhadování pohybu vozidla Pozice v jízdním pruhu, trajektorie, atd. sloužící k varování před vychýlením se z jízdního pruhu.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Monitorování stavu řidiče Sledování únavyvysoký – střední - nízký Sledování stresuvysoký – střední - nízký Z infrastrukturySpecifické zprávyNehoda na silnici Začátek kolony Konec kolony Počasí – déšť, kroupy, bouřka, vítr, náledí, mlha,... Komunikace vozidlo – vozidlo Specifické zprávyPřekážka na komunikaci Počasí, Kolona, Nehoda,... Dopravní řídicí systém Specifické zprávyPočasí Vysoká intenzita dopravy Nebezpečné místo Údržba komunikace...

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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  Aplikace pro řízení dopravy a přepravy  Logistika a řízení nákladní dopravy  Aplikace pro podporu údržby  Bezpečnostní aplikace

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Plánování cest a jejich přeplánovávání (Route planning and re- routing) ◦ 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  Dynamické přidělování dopravních pruhů (Dynamic lane allocation) ◦ řízení dopravy v různých pruzích a řízení příjezdu.  Upřednostňování určitých druhů dopravy (Traffic prioritization) ◦ znamená zavedení preference určitých druhů vozidel v závislosti na dopravní situaci.  Plánování intermodální dopravy (Intermodal journey planning) ◦ 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  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  Kalibrace senzorů (Sensor Calibration) ◦ znamená ověření správné funkce senzorů například pomocí spolupráce výstupu ze dvou senzorových jednotek v případě, že mají poskytovat stejný výstup.  Vzdálená diagnostika (Remote Diagnostics) ◦ sběr dat o diagnostice vozidla do servisního centra.

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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  Před-nehodové snížení jejích následků (Pre- crash 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  Bezpečnost

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ nehoda na křižovatce;

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ nedostatečný výhled do křižovatky;

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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  Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ porucha signálu SSZ;

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

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Bezpečnostní aplikace na křižovatkách (Road Intersection Safety application) ◦ upozornění na příjezd záchranného vozidla

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Aplikace pro změnu jízdního pruhu (Lane Change Manoeuvre application) ◦ změna jízdního pruhu pro nákladní vozidla s „mrtvým bodem“

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Aplikace pro změnu jízdního pruhu (Lane Change Manoeuvre application) ◦ změna jízdního pruhu aut / nákladních aut

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Aplikace pro změnu jízdního pruhu (Lane Change Manoeuvre application) ◦ změna jízdního pruhu na nájezdech na dálnici

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Aplikace bezpečného předjíždění (Safe Overtaking application) ◦ bezpečné předjíždění v městských a příměstských oblastech když již zároveň předjíždí motocykl

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Aplikace bezpečného předjíždění (Safe Overtaking application) ◦ bezpečné předjíždění osobního vozidla odbočujícího vlevo motocyklem

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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  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  Aplikace omezující zadní nárazy (Rear End Collision application:) ◦ zadní kolize způsobená pomalým vozidlem v kopcovitém terénu

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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  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  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  Aplikace varování před čelním nárazem (Frontal Collision Warning application) ◦ varování před čelním nárazem do statické překážky

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Aplikace varování před čelním nárazem (Frontal Collision Warning application) ◦ varování před čelním nárazem do statické překážky v tunelu

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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  Stav komunikací (Road Condition Status – Slippery Road application) ◦ stav komunikací – informace získané pomocí komunikace vozidlo – infrastruktura (V2I)

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Stav komunikací (Road Condition Status – Slippery Road application) ◦ stav komunikací – informace získané pomocí komunikace vozidlo – vozidlo (V2V)

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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  Funkce detekce zranitelných uživatelů komunikace a zabránění nehodám (Vulnerable Road User Detection and Accident Avoidance) ◦ chodec přecházející komunikaci

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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  WiFi  DSRC  Mobilní buňkové sítě (CN/GNSS - např. GSM ve spojení s GPS)  WiMax  Bluetooth

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  WiFi p (WAVE Wireless Access for the Vehicular Environment), ◦ rozšíření WiFi - podpora mobility pro využití v ITS ◦ používá licencované pásmo 5,9 GHz  WiMax e ◦ WiMax – dosah desítky km ◦ Pásmo 2-66 GHZ ◦ e - rozšíření pro mobilní použití  MBWA (Mobile Broadband Wireless Access) ◦ 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  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  Com2React ( )  CVIS ( )  SAFESPOT ( )  COOPERS ( )  CAR2CAR (konzorcium)  DRIVE C2X ( )

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Cílem projektu bylo vytvořit multiúrovňový model kooperativního systému založené jak na V2V tak na V2C (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. 

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Source: Com2React Deliverable 6.2 Evaluation of the system benefit

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Zaměřil 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 V2V a V2I a je vhodné jak pro vozidla tak pro zařízení na infrastruktuře.  Využití protokolu CALM  60 partnerů z mnoha zemí EU 

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Source: CVIS Deliverably 2.1_System Concept Definition_v9.0

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

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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 V2V tak V2I 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  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 Kooperativní systémy  Projekt 6. rámcového programu EU  Vývoj inovativních telematických aplikací pro dopravní infrastrukturu  Zlepšení senzorů podél infrastruktury pro splnění nároků C2X  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  Cooperative Mobility Showcase 2010: smart vehicles on intelligent roads, March 2010, Amsterdam  Demonstrace prototypů aplikací kooperativních systémů

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  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 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 C2C komunikace (Jedním z cílů CAR2CAR konzorcia byla snaha o vyhrazení frekvenčního pásma pro aplikace kooperativních systémů, což se v r podařilo.)  Komunikace zakládá Car 2 car na standardu IEEE – bezdrátových sítích krátkého dosahu. Konkrétně se jedná o 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 Zdroj: CAR 2 CAR Communication Consortium

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

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy Zdroj: Menig C., Audi AG: Prezentace C2X kurz, Mnichov, 05/2009 Analýza vytvořená Audi AG

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  Finská firma VTT  8WmU

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

Telematika 2011/2012 Kooperativní systémy  SAFESPOT Deliverable  CVIS Deliverable 2.2 Use Cases and System Requirements  rking_groups/Implementation_Road_Maps/bu sch1.pdf     