Kooperat´ıv j´ arm˝ uir´ any´ıt´ as v´ arosi k¨ ozleked´ esi k¨ ornyezetben G´ asp´ ar P´ eter Tudom´ anyos tan´ acsad´ o MTA Sz´ am´ıt´ astechnikai ´es Automatiz´ al´ asi Kutat´ o Int´ezet Rendszer ´es Ir´ any´ıt´ aselm´eleti Laborat´ orium
Budapest, 2013. j´ unius 12.
Az el˝ oad´ as fel´ ep´ıt´ ese
1 2 3 4 5
Motiv´aci´ o Kommunik´aci´ o Ad hoc h´al´ ozatok Felhaszn´al´as ¨ Osszefoglal´ as
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
2 / 21
K¨ ozleked´ es/mobilit´ as
A k¨ ozleked´es, az ´ aruk ´es szem´elyek sz´eles ´ertelemben vett mobilit´ asa, sz´ all´ıt´ asa komoly t´ arsadalmi, gazdas´ agi kih´ıv´ ast jelent. A k¨ ozleked´es, k¨ ul¨ on¨ osen a v´ arosi k¨ ozleked´es k¨ ornyezeti hat´ asai: o l´egszennyez´es ´es zajszennyez´es r¨ ovid id˝ on bel¨ ul ´es k¨ ozvetlen hat o a z¨ oldter¨ uletek feldarabol´ asa hosszabb id˝ ohorizonton hat o balesetek eg´eszs´eg k´ arosod´ assal ´es ´eletveszt´essel j´ arnak egy¨ utt o torl´ od´ asok az id˝ ovesztes´egek miatt t¨ obbletk¨ olts´eget jelent Fenntarthat´ o k¨ ozleked´es: biztons´ agos, hat´ekony, tiszta. ⇒ EU ir´ anyelv: ”Zero vision” (balesetmentes, emisszi´ omentes).
Motiv´ aci´ o / K¨ ozleked´ es/mobilit´ as
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
3 / 21
J´ arm˝ uvek kooperat´ıv ir´ any´ıt´ asa Kooperat´ıv j´ arm˝ uir´ any´ıt´ as: J´ arm˝ uvek egy¨ uttm˝ uk¨ od´ese k¨ oz¨ os c´elok el´er´ese ´erdek´eben. Alapvet˝ o elemei a kommunik´ aci´ o, az informatika ´ es az ir´ any´ıt´ as. Hat´ekonys´ ag n¨ ovel´ese, torl´ od´ asok elker¨ ul´ese Energiaig´eny ´es az u ¨zemanyag fogyaszt´ as cs¨ okkent´ese, Forgalombiztons´ ag jav´ıt´ asa A k¨ ornyezetterhel´es, k´ arosanyag kibocs´ at´ as cs¨ okkent´ese.
Motiv´ aci´ o / J´ arm˝ uvek kooperat´ıv ir´ any´ıt´ asa
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
4 / 21
Hierarchikus ir´ any´ıt´ asi szintek
A ”Zero vision” megval´ os´ıt´ as eszk¨ ozei: Forgalomir´ any´ıt´ o rendszerek J´ arm˝ uir´ any´ıt´ asi rendszerek Vezet´est´ amogat´ o rendszerek Kooperat´ıv j´ arm˝ uir´ any´ıt´ as
Hierarchikus ir´ any´ıt´ asi szintek Glob´ alis ir´ any´ıt´ astervez´es: J´ arm˝ ucsoportok o ¨sszehangolt ir´ any´ıt´ asa. Csoport ir´ any´ıt´ astervez´es: J´ arm˝ uvek o ¨sszehangolt ir´ any´ıt´ asa. Egyedi j´ arm˝ u ir´ any´ıt´ as´ anak tervez´ese: Az ir´ any´ıt´ orendszerek ´es beavatkoz´ ok o ¨sszehangolt ir´ any´ıt´ asa.
Motiv´ aci´ o / Hierarchikus ir´ any´ıt´ asi szintek
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
5 / 21
K¨ ornyezet/J´ arm˝ uir´ any´ıt´ as/J´ arm˝ uvezet˝ o A k¨ ornyezeti inform´ aci´ okat a j´ arm˝ uir´ any´ıt´ as, a j´ arm˝ uvezet˝ o felhaszn´ alja, illetve tov´ abb´ıtja ´es el´erhet˝ ov´e teszi a k¨ ozleked´es m´ as r´esztvev˝ oi sz´ am´ ara.
Motiv´ aci´ o / J´ arm˝ uezet˝ o az ir´ any´ıt´ asban
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
6 / 21
Priorit´ as a v´ arosi k¨ ozleked´ esben Megk¨ ul¨ onb¨ oztetett jelz´ es˝ u j´ arm˝ uvek eset´en a k¨ ozleked´esi rendszer priorit´ ast ´ priorit´ biztos´ıthat. K¨ ot¨ ottp´ aly´ as t¨ omegk¨ ozleked´esi j´ arm˝ uvek (vonat, H EV) ast ´elveznek. A megk¨ ul¨ onb¨ oztetett j´ arm˝ u jelz´es´et a k¨ ozleked´esi rendszerbe kell integr´ alni. Konfliktushelyzet eset´en szabadjelz´es az el˝ onyt ´elvez˝ o j´ arm˝ u sz´ am´ ara, tilt´ ojelz´esek a t¨ obbi j´ arm˝ unek: az akt´ıv´ al´ o jel fogad´ asa, feldolgoz´ asa, jelz˝ ol´ amp´ ak manipul´ al´ asa konfliktushelyzetet okoz´ o j´ arm˝ uvek sorrendj´enek biztos´ıt´ asa keresztez˝ od´esek forgalm´ anak harmoniz´ al´ asa. Technikai megold´ as: f´enyjelz´es, vagy hangjelz´es alap´ u jelz´es ´es fogad´ as
Motiv´ aci´ o / Priorit´ asok a v´ arosi k¨ ozleked´ esben
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
7 / 21
Adatgy˝ ujt´ es a j´ arm˝ u fed´ elzet´ en J´ arm˝ uadatok o J´ arm˝ udinamikai adatok (sebess´egek, gyorsul´ asok, t¨ omeg) o J´ arm˝ udiagnosztikai adatok (fed´elzeti rendszerek ´ allapota, gumiabroncs, szerviz esed´ekess´eg) o Energiafogyaszt´ asi adatok (¨ uzemanyag-fogyaszt´ as, akkumul´ ator ´ allapot, hibrid hajt´ as ´ allapota) o Biztons´ agi adatok (akt´ıv ´es passz´ıv biztons´ agi berendez´esek aktivit´ asa, ABS ´es ESP aktivit´ as) ´ o Utvonal adatok (navig´ aci´ o, menetid˝ o) K¨ ornyezeti adatok o Id˝ oj´ ar´ as ´es u ´tviszonyok (es˝ o´erz´ekel˝ o, kanyar ´es u ´tfel¨ ulet kamer´ aval) o J´ arm˝ uvek (radar, kamera) o Forgalmi objektumok (t´ abla ´es s´ avinform´ aci´ ok kamer´ aval) Kommunik´ aci´ o / Adatgy˝ ujt´ es a j´ arm˝ u fed´ elzet´ en
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
8 / 21
Adatgy˝ ujt´ es V2I kommunik´ aci´ oval J´ arm˝ u´ es infrastrukt´ ura k¨ oz¨ otti kommunik´ aci´ o k¨ ozleked´esre ´es biztons´ agra val´ o hat´ asa K¨ ozleked´ es: ´ atlagsebess´eg, j´ arm˝ us˝ ur˝ us´eg, v´ arakoz´ asi id˝ o Vezet´ est´ amogat´ as: parkol´ ohely keres´es/foglal´ as, priorit´ asok kezel´ese Biztons´ ag: konfliktushelyzetek felt´ ar´ asa, keresztez˝ od´es vesz´elyess´ege/biztons´ aga
Technikai elemei: ´ Uton elhelyezett jelad´ ok J´ arm˝ uveken l´ev˝ o mobiltelefonok cellainform´ aci´ oi Kommunik´ aci´ o / Adatgy˝ ujt´ es V2I kommunik´ aci´ oval
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
9 / 21
Adatgy˝ ujt´ es V2V kommunik´ aci´ oval J´ arm˝ uvek k¨ oz¨ otti kommunik´ aci´ o k¨ ozleked´esre ´es biztons´ agra val´ o hat´ asa K¨ ozleked´ es: ´ atlagsebess´eg, j´ arm˝ us˝ ur˝ us´eg, sebess´eg korl´ atoz´ as, behajt´ as korl´ atoz´ as, priorit´ asok kezel´ese Biztons´ ag: konfliktushelyzetek felt´ ar´ asa, keresztez˝ od´es vesz´elyess´ege/biztons´ aga, s´ avv´ alt´ as/el˝ oz´es biztons´ aga, akad´ aly detekt´ al´ as, hirtelen lassul´ asra/meg´ all´ asra figyelmeztet´es, baleseti inform´ aci´ o. A V2V/V2I kommunik´ aci´ o t´ arja fel a j´ arm˝ uvek k¨ oz¨ otti konfliktushelyzeteket (ha a j´ arm˝ uvek a saj´ at trajekt´ ori´ ajuk v´egrehajt´ as´ at folytatn´ ak, akkor vesz´elyhelyzet keletkezne).
Kommunik´ aci´ o / Adatgy˝ ujt´ es V2V kommunik´ aci´ oval
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
10 / 21
Adatfeldolgoz´ as A nagy mennyis´eg˝ u adat el˝ ozetes feldolgoz´ asa (sz˝ ur´ ese) a l´enyeges inform´ aci´ ok kiemel´ese ´erdek´eben: ⇒ az egyes szerepl˝ oknek megfelel˝ o inform´ aci´ okat kell tov´ abb´ıtani (j´ arm˝ u/rakom´ any adatok a flotta k¨ ozpontnak, tapad´ asi t´enyez˝ o az adott p´ aly´ an k¨ ozleked˝ o j´ arm˝ uveknek)
Kommunik´ aci´ o / Adatfeldolgoz´ as
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
11 / 21
Ad hoc h´ al´ ozatok jellemz˝ oi
A mobil h´ al´ ozatot az ad hoc vezet´ek n´elk¨ uli h´ al´ ozati strukt´ ura jellemzi (MANET), hiszen az egyes rendszerek tetsz˝ olegesen mozoghatnak.
Elosztott m˝ uk¨ od´ es: Nincs k¨ ozponti infrastrukt´ ura ´es vez´erl´es, az egyes elemek m˝ uk¨ od´es´enek o ¨sszehangol´ asa elosztott ir´ any´ıt´ assal t¨ ort´enik. Auton´ om elemek: Mindegyik mobil rendszer egy auton´ om csom´ opontnak is tekinthet˝ o, azaz alapfeladat´ an k´ıv¨ ul kapcsol´ asi feladatokat (adatok t´ arol´ asa ´es tov´ abbk¨ uld´ese) is bet¨ olt. Az inform´ aci´ oterjeszt´esnek k¨ ul¨ onb¨ oz˝ o megold´ asai vannak. Dinamikus h´ al´ ozati topol´ ogia: A topol´ ogia rendk´ıv¨ ul gyorsan, el˝ ore nem j´ osolhat´ o m´ odon v´ altozik, ´ıgy az elemeknek a v´ altoz´ o felt´etelekhez gyorsan kell alkalmazkodnia. A kapcsolatok heterog´enek. Ad hoc h´ al´ ozatok / Az Ad hoc h´ al´ ozatok jellemz˝ oi
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
12 / 21
Kih´ıv´ asok az ad hoc h´ al´ ozatokon ´ alaszt´ Utv´ as: Mivel a topol´ ogia folyamatosan v´ altozik, a csom´ opontok k¨ oz¨ otti csomagk¨ uld´es kih´ıv´ ast jelent˝ o feladat. Biztons´ ag: A sebezhet˝ os´eget f˝ oleg a dinamikusan v´ altoz´ o topol´ ogia, a k¨ ozponti fel¨ ugyelet ´es menedzsment hi´ anya okozza. A csom´ opontok k¨ oz¨ otti vezet´ek n´elk¨ uli kapcsolat miatt probl´ema a passz´ıv lehallgat´ as (j´ arm˝ uk¨ ovet´es), akt´ıv zavar´ as, adatok meghamis´ıt´ asa (t´eves/ellent´etes tartalm´ uu ¨zenetek tov´ abb´ıt´ asa). ⇒ forgalmi dug´ ok l´etrehoz´ asa, konfliktushelyzetek/balesetek el˝ oid´ez´ese.
Megb´ızhat´ os´ ag: A csomagveszt´es, kapcsolat k´esedelem, adat´ atviteli hib´ ak detekt´ al´ asa ´es kezel´ese fontos feladat.
Ad hoc h´ al´ ozatok / Kih´ıv´ asok az Ad hoc h´ al´ ozatokon
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
13 / 21
K¨ ozleked´ es ´ altal´ anos j´ arm˝ uadatok, u ´tvonal optimaliz´ al´ as, v´ aratlan esem´enyek, javasolt optim´ alis sebess´eg, v´ arhat´ o ´erkez´esi id˝ opont, c´el´ allom´ ast´ ol val´ o t´ avols´ ag, sebess´eg/t´ avols´ ag tart´ o ir´ any´ıt´ as, digit´ alis/intelligens t´erk´ep (dinamikus inform´ aci´ ok)
Felhaszn´ al´ as / K¨ ozleked´ es
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
14 / 21
Biztons´ ag Biztons´ ag
id˝ oj´ ar´ asi helyzet, vesz´elyes hely jelz´es, ESP, f´eloldalas megcs´ usz´ as (μ-split)
´ Aru/j´ arm˝ u biztons´ ag j´ arm˝ uvezet˝ o azonos´ıt´ as, rossz vezet´es detekt´ al´ asa ´es jelz´ese (helytelen s´ av, ir´ any), defekt felismer´es, vesz´elyes ´ aruk sz´ all´ıt´ as´ anak moniotoroz´ asa/figyelmeztet´es, h˝ ut˝ ot´er h˝ om´ers´eklet, man˝ over/beavatkoz´ as k´es˝ obbi reproduk´ alhat´ os´ aga.
Felhaszn´ al´ as / Biztons´ ag
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
15 / 21
Diagnosztika sz¨ uks´eges karbantart´ as/jav´ıt´ as el˝ orejelz´ese, j´ arm˝ u´ allapota akkumul´ ator fesz¨ ult´eg akkumul´ ator ´ allapota f´ekbet´et kop´ as f´ek t´ ulmeleged´es detekt´ al´ as abroncs fut´ ofel¨ ulet h˝ ut˝ ofolyad´ek szint inform´ aci´ ok hibal´ ampa st´ atuszok f´ekk¨ or¨ ok nyom´ asa l´egrug´ o nyom´ as hibat´ arol´ ok Felhaszn´ al´ as / Diagnosztika
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
16 / 21
Gazdas´ agoss´ ag
u ¨zemanyag felhaszn´ al´ as f´ekkop´ as/gumikop´ as el˝ orejelz´es alternat´ıv u ´tvonal v´ alaszt´ as torl´ od´ as eset´en parkol´ as fizet´es u ´td´ıj fizet´es
Felhaszn´ al´ as / Gazdas´ agoss´ ag
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
17 / 21
Optim´ alis sebess´ eg Optim´ alis sebess´ eg tervez´ ese Sebess´eg tervez´ese egyedi j´ arm˝ uvekre energiaig´eny, fogyaszt´ as domborzati viszonyok sebess´egkorl´ atoz´ o t´ abl´ ak, el˝ o´ır´ asok utaz´ asi ´es sz´ all´ıt´ asi id˝ o k´ arosanyag kibocs´ at´ as Sebess´eg tervez´ese a kooper´ aci´ oban r´esztvev˝ o j´ arm˝ uvek r´esz´ere Ir´ any´ıt´ as tervez´ese/realiz´ al´ asa L´ amp´ as keresztez˝ od´es eset´en a V2I/V2V inform´ aci´ ok fel¨ ul´ırhatj´ ak a tervezett sebess´eget. A logikai alap´ u megold´ as elemei: l´ ampa szabad/tilt´ o jelz´ese a szabad jelz´es el´er´es´ehez sz¨ uks´eges sebess´eg optim´ alis sebess´eg korrekci´ oja f´enyjelz´es id˝ otartam´ anak dinamikus m´ odos´ıt´ asa P´ eld´ ak / Optim´ alis sebess´ eg
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
18 / 21
Auton´ om j´ arm˝ uvek Hierarchikus ir´ any´ıt´ asi szintek Fels˝ oszint˝ u fel¨ ugyel˝ o (supervisor) az ir´ any´ıt´ orendszerek o ¨sszehangol´ as´ at ´es a feladatok eloszt´ as´ at biztos´ıtja a monitorozott jelek alapj´ an. Lok´ alis ir´ any´ıt´ asok a specifikus ir´ any´ıt´ asi feladatok v´egrehajt´ as´ a´ert felelnek. Komponensek ´ ekel˝ Erz´ ok Beavatkoz´ ok Ir´ any´ıt´ orendszerek Hibat˝ ur˝ o ´es rekonfigur´ al´ o rendszerek H´ al´ ozati kommunik´ aci´ o P´ eld´ ak / Auton´ om j´ arm˝ uvek
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
19 / 21
Intelligens u ´t A j´ arm˝ u, j´ arm˝ ucsoport ´ es az u ´tp´ alya k¨ oz¨ otti szoros kapcsolat biztos´ıt´ asa: A j´ arm˝ uvek p´ aly´ aj´ anak tervez´ese az u ´tvonal nyomvonal´ anak ´es az u ´tp´ alya min˝ os´eg´enek figyelembe v´etel´evel. J´ arm˝ uoszlop o ¨sszerendez´ese, oszlopba val´ o besorol´ as, oszlopb´ ol val´ o kiv´ al´ as. Forgalomszervez´essel o ¨sszef¨ ugg˝ o feladatok: a j´ arm˝ uoszlop ne akad´ alyozza a forgalom t¨ obbi r´esztvev˝ oj´et (pl. aut´ op´ alya-lehajt´ o), vegye figyelembe az infrastrukt´ ura korl´ atait (pl. h´ıd terhelhet˝ os´ege)
P´ eld´ ak / Intelligens u ´t
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
20 / 21
¨ Osszefoglal´ as
Kooperat´ıv j´ arm˝ uir´ any´ıt´ as ter¨ uletei: kommunik´ aci´ o, informatika, ir´ any´ıt´ as. Alapvet˝ o feladatok: k¨ oz¨ os c´el(ok) meghat´ aroz´ asa ir´ any´ıt´ as hierarchikus (glob´ alis/lok´ alis) tervez´ese ir´ any´ıt´ asi feladat lok´ alis v´egrehajt´ asa Kih´ıv´ asok: Biztons´ agos k¨ ozleked´est garant´ al´ o ir´ any´ıt´ asi m´ odszerek kidolgoz´ asa hierarchikus ir´ any´ıt´ astervez´ esi m´ odszertan hibat˝ ur˝ o´ es rekonfigur´ al´ o ir´ any´ıt´ astervez´ esi m´ odszertan szenzorf´ uzi´ o, V2X kommunik´ aci´ o, informatikai biztons´ ag garant´ al´ asa
¨ Osszefoglal´ as
´ A Magyar M˝ uszaki Ertelmis´ eg Napja
21 / 21
