Avtomatizacija v prometu

28. maj 2014F. Dimc

Sprehod po poglavjih

• Elektrostatika • Elektrodinamika• Elementi električnega tokokroga

• Veriga generiranja, transformiranja in

uporabe električne energije

• Elektronika v prometu • Osnovni pojmi regulacije v prometu

Elektronika v prometu• Vidiki ( obravnavanje informacij, ki omogočajo

nemoten promet)• Upoštevanje naravnih zakonov za lažje delo in

življenje• Elektronski elementi (generiranje signalov,

analogna in digitalna obdelava signalov,…)• Postopki (modulacija, ojačevanje, obdelava

informacij)• Naprave (procesorji, krmilja, števne zanke,

radijske naprave, signalizacija, RFID…)• Sistemi (računalniški sistemi, satelitska

radionavigacija (GNSS), pomoč pri vožnji, …)– težave zapletenih sistemov (npr. večpotje)

Problem 1

Pojavljajo se primeri krivololova v zaščitenih območjih. Plovila oddajajo lažne podatke o svojem položaju.

• Kako zaščititi javljalnike položaja vozil/plovil pred vdori oz. potvarjanji (spoofing/meaconing)?

Kro

ener,

Dim

c, H

ard

enin

g o

f ci

vili

an G

NSS t

rack

ers

Zaščit

a p

od

atk

ov o

polo

žaju

plo

vil

Zmanjšanje možnosti potvarjanja poslanih VMS

podatkovKako zaščitimoKako zaščitimo sprejemnik

GNSS in oddajnik signalov na plovilih, ki oddaja informacije (VMS) za sledenje:

• Zaznavamo, če nekdo prekriva sprejemnik/oddajnik s kovinsko škatlo

• Fizično onemogočamo poseg v škatlo v kateri je sprejemnik GNSS

• Preverjamo ali so signali GNSS istovetni? (authetication, ali sprejeti signali GNSS pripadajo resničnim satelitom?)

Kro

ener,

Dim

c, H

ard

enin

g o

f ci

vili

an G

NSS t

rack

ers

Arhitektura telematskega sistema

• Sklopi storitvene arhitekture– telematsko opremljena vozila

• oprema v vozilu (OBE) - zajem, obdelava in prenos podatkov– (brez)žični komunikacijski sistemi

• predvsem notranja namenska vodila in mobilna omrežja – zaledne pisarne

• zajem podatkov• obdelava podatkov• baze podatkov• diseminacija podatkov• nadzorni center• uporabniški center• povezava z regulacijo

po lt

fe.o

rg,

2012

po lt

fe.o

rg,

2012

Omrežena vozila• Kompleksnost komunikacij v vozilih

– število naprav raste hitreje kot dejanske funkcionalnosti teh naprav– pojavi se potreba po dviganju skupne točke spodaj ležeče platforme– premik v smeri kooperativne vožnje

1. milijon proizvedenihVW hroščev

ABS BoschMB S (1978)

Vpeljava vodil

CAN (1987)

~10 ECU(1996)

~43 ECU(2005)

~70 ECU(2010)

Dejanska kompleksno

st

Centralizirana arhitektura IKT

IKT arhitekturav oblaku

Potrebna kompleksno

st(Število funkcij)

Uporaba kablov~ 40 let

Uporaba vodil in ECU ~ 26 let

Uporaba storitev~ 17 let

Kom

plek

snos

t in

štev

ilo fu

nkci

j

1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025 2035

NO W

1

2

3

13% proizvodnje vozila se nanaša na SW35% stroškov vozila na elektronske enote

ECU - majhen računalnik (angl. engine control unit)

po lt

fe.o

rg,

2012

po lt

fe.o

rg,

2012

Premik v inteligenci vozil 1/2

BočnaBočnazaznavazaznava

Priporočena hitrostPriporočena hitrostin varnostna in varnostna

razdaljarazdalja((z radarjemz radarjem))PregledPregled

okoliceokolice

ZaznavaZaznavav smeriv smeriNAZAJNAZAJ

Mrtvi kotMrtvi kot

PreprečevanjePreprečevanjetrkovtrkov

• Današnji avtonomni sistemi– zaznava neposredne okolice– uporaba video nadzora, UZ senzorjev in radiofrekvenčnih

radarjev

Menjava pasuMenjava pasu

po lt

fe.o

rg,

2012

po lt

fe.o

rg,

2012

Premik v inteligenci vozil 2/2

Bočna Bočna zaznavazaznava

Priporočena hitrostPriporočena hitrostin varnostna razdaljain varnostna razdaljaz daljšim dometom od z daljšim dometom od

radarja (tudi za radarja (tudi za ovirami)ovirami)

PregledPregledokoliceokolice

Zaznava v Zaznava v smeri nazaj z smeri nazaj z

daljšim daljšim dometomdometom

Mrtvi kotMrtvi kot

PreprečevanjePreprečevanjetrkovtrkov

Menjava pasuMenjava pasu

Alarmi s strani Alarmi s strani infrastruktureinfrastrukture

KooperativniKooperativnialarmialarmi

• Bodoči kooperativni sistemi– zaznava širše okolice, tudi za ovinkom, do nekaj 100

m in več– nadgradnja obstoječih nadzornih sistemov z radijsko

izmenjavo alarmov

po lt

fe.o

rg,

2012

po lt

fe.o

rg,

2012

Komunikacijske zmožnosti vozil• Širok nabor tehnoloških možnosti

– potreba po vseprisotnemu (angl. ubiquitous) povezovanju (QoS)– fiksna vodila, lokalna brezžična in globalna mobilna omrežja– lokalna oz. poredka pokritost (angl. sparse), globalna oz.

vseprisotna– različne topologije povezav med vozili in vozili ter infrastrukturo

• Omejitve MANET/VANET (Mobile/Vehicle Ad-Hoc Network)– motnje radijskih signalov (večpotja, presihi)– omejeno operatersko pokrivanje (nepokrita mesta)– menjava operaterjev in koncesionarjev (gostovanja v tujini)– različne hitrosti in gostote prometa (različni časi sosedstva)– razvoj in nadgradnje tehnologij (hitreje kot trajanje vozila)– razpoložljivost različnih tehnologij (medsebojna združljivost)– izzivi varnosti in zasebnosti (lokacijski podatki, zaupanje

podatkom)

po lt

fe.o

rg,

2012

po lt

fe.o

rg,

2012

Topologije povezav• Osnovna delitev

– IVC oz. V2V (vehicle to vehicle), RVC oz. V2I (vehicle to infrastructure)– MIVC - možnost uporabe komunikacijskih skokov (angl. multihop)

• HVC - hibridne povezave, združevanje z RSE, internetom in zunanjimi storitvami

RSE

RSE

po lt

fe.o

rg,

2012

po lt

fe.o

rg,

2012

Primer naprave: OBE za EC v prostem prometnem toku

Bi-color LED

Buzzer

Dual line LCD display

w. B/L

Power socket

SD-card slot

Menu/Set/ Exit button

Up/Down button

Satellite receiver

GPS/WAAS

RF/DSRC module

External data

interface

Movement sensor

Več na http://OpenOBU.com

po lt

fe.o

rg,

2012

po lt

fe.o

rg,

2012

Zaračunavanje cestnih dobrin

• Različne vrste cestnih dobrin– avtoceste in hitre ceste– regionalne in lokalne ceste– izjeme v prometu (npr. cesta v delu)– predori in mostovi– središča mest in parkirišča– ekološko obremenjena področja ...

• GNSS/CN: neomejene možnosti za širitve– brez dodatnih vlaganj v obcestno infrastrukturo

• znatna prednost pred mikrovalovi in RSE portali– možna širitev na področje dodatnih storitev

• prilagodljiva storitvena platforma• zagotavljanje osnovnih info storitev & eCall

po lt

fe.o

rg,

2012

po lt

fe.o

rg,

2012

Sprehod po poglavjih

• Elektrostatika • Elektrodinamika• Elementi električnega tokokroga

• Veriga generiranja, transformiranja in

uporabe električne energije

• Elektronika v prometu • Osnovni pojmi regulacije v prometu

Osnovni pojmi regulacije

• Smisel regulacije (…doseči zanesljivo boljši (varnejši) potek dogodkov, kot če sistem prepustimo samemu sebi…)

• Katere veličine v prometu reguliramo? (informacije vplivajo na obnašanje voznikov) posredno na količino prometa, uspeh mogoč, če upoštevamo na kapaciteto ceste

• S katerimi sredstvi prometne avtomatizacije razpolagamo? (semaforji, dinamični portali, prilagodljive omejitve hitrosti, cestninjenje, ki se prilagaja gostoti prometa, občutljivim okoljem, …)

regulator prometni sistemnpr. želen

pretok

trenutni pretok

senzorski sistem

Σ

Osnovni pojmi regulacije

• Učinki regulacije v prometu: manj zastojev, dvig povprečne hitrosti, krajši potovalni časi, manjši vplivi na okolje, manjši stroški vožnje,…

• Postopki primer dozirani dostop NL (članek), pregled (ppt), nadzor oz. sledenje voznemu parku, …

• Vsebina regulacijske zanke, pomen zanesljivosti upravljanja z informacijami senzorjev (računalniški vid)

Problem 2

Večje število prepeljanih potnikov v javnem prevozu je možno doseči s sistemom prioritete avtobusov. Vozila sporočajo svoje položaje z zig-beeji.

• Ali je sistem prioritete vozil javnega prevoza (bus priority) učinkovit v primeru LPP?

Dim

c, P

eča

r, .

., V

alič

, 2013

, A

N E

VA

LUA

TIO

N O

F B

US P

RIO

RIT

Y P

ILO

T A

PPLI

CA

TIO

N F

OR

EFF

ICIE

NT B

US S

ER

VIC

E IN

LJU

BLJ

AN

A

Rešit

ev z

zig

-bee v

pro

metu

Data exchange

Dim

c, P

eča

r, .

., V

alič

, 2013

, A

N E

VA

LUA

TIO

N O

F B

US P

RIO

RIT

Y P

ILO

T A

PPLI

CA

TIO

N F

OR

EFF

ICIE

NT B

US S

ER

VIC

E IN

LJU

BLJ

AN

A

Rešit

ev z

zig

-bee v

pro

metu

Osnovni pojmi regulacije

• Pričakovanja od regulacij– manj zastojev – dvig povprečne hitrosti– krajši potovalni časi– manjši vplivi na okolje– manjši stroški vožnje

– … Kliknite na SLIKO

Po točkah zapišite kako sistem deluje in mi pošljite vaš opis po pošti.

Načrt za doziran dostop?

Koper

Ljubljanapristanišče

Valič, Dimc,.. DOZIRAN DOSTOP TOVORNEGA PROMETA NA KOPRSKI OBVOZNICI, 2007

Problem 3

Tovornjaki se na poti z pristanišča Koper v Bertokih vključujejo na AC.

• Ali bi sistem doziranega dostopa (ramp metering) izboljšal varnost njihovega vključevanja v hiter prometni tok?

Dim

c, V

alič

, A

ppro

pria

tene

ss o

f Ram

p M

eter

ing

of H

eavy

Tra

ffic

from

Por

t of

Kop

er o

n A

1 H

ighw

ay R

amp

‘Ber

toki

’

Rešit

ev d

ozi

ran

i d

osto

p -

Bert

oki

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240

100

200

300

400

500

600

Q1

0 m

in

time (hour)

Thursday, May 12-th, 2005

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

0

100

200

300

400

500

600

Q1

0 m

in

day of month

May 2005

Pretok po A1 ob Pretok po A1 ob odcepu Bertoki z odcepu Bertoki z zankami QLD 6zankami QLD 6

vir: DRSC

0

2500

5000

7500

10000

12500Jan

Feb

Mar

Apr

Maj

Jun

Jul

Avg

Sept

Okt

Nov

Dec

2000 2001 20022003 2004 20052006

Vstopajoči tovornjaki v Vstopajoči tovornjaki v pristanišče Koperpristanišče Koper

vir Luka Koper

Divača

Koper

200 m

• Podatki

A1 (A1 (vir: Promet 2003) :) :

45.000 vozil/dan 45.000 vozil/dan

10% tovornih10% tovornih

Dim

c, V

alič

, A

ppro

pria

tene

ss o

f Ram

p M

eter

ing

of H

eavy

Tra

ffic

from

Por

t of

Kop

er o

n A

1 H

ighw

ay R

amp

‘Ber

toki

’

Dim

c, V

alič

, A

ppro

pria

tene

ss o

f Ram

p M

eter

ing

of H

eavy

Tra

ffic

from

Por

t of

Kop

er o

n A

1 H

ighw

ay R

amp

‘Ber

toki

’

Rešit

ev d

ozi

ran

i d

osto

p -

Bert

oki

• Predlog