Antonio G. Skarmeta. Univ. Murcia
Benito Ubeda Miñarro. Univ. Murcia
III SEMINARIO SOBRE
ROAD PRICING
Y
ITS
Algunas definiciones
ITS: Sistemas de
transporte
inteligentes.
Aéreo
Terrestre
Marítimo
Carretera
Ferrocarril
ITS-R
NOTA: En esta presentación nos centraremos en los sistemas de a bordo
aplicados al transporte por carretera, en adelante, ITS-R.
Descripción de los sistemas
de a bordo del coche
ITS-R
Descripción Sistemas de a bordo
Control interno del vehículo: Motor Caja cambios ABS Control elementos externos: Luces, Elevalunas Climatizador, Asientos Etc.
Sistemas auxiliares encargados
De proporcionar valor añadido
Seguridad, confort, infomovilidad, etc.
Navegadores: GNSS Road Pricing
Telefonía móvil: GSM,GPRS,UMTS Audio,video
ITS-R
La telemática aplicada al transporte por
carretera
Telemática aplicada al transporte.
Modelo típico de E-Servicios
Gestor
“Management”
Proveedor
servicios
Clientes
Clientes
Red PSTN Internet
Provisión
Configuración
Operación
Sistemas de a bordo
Via de aceso
Sensores,
Actuadores,
dispositivos
Servicio
de acceso
EGNOS INSCN SBC
E-Servicios para ITS-R
I
Relacionados con el estado del vehículo:
Comprende comunicaciones con los dispositivos instalado a bordo del vehículo
A través de las redes internas de éste. (CAN,LIN, Bluetooth, etc).
- Registro de eventos, caja negra.
.peritaje de accidentes, conducción errática, exceso de velocidad. -Notificación de accidentes. Posición y hora.
Accionamiento del airbag.
- Diagnóstico remoto de averías y telemantenimiento.
Monitorización de componentes críticos dentro del vehículo para predecir y prevenir posibles fallos.
E-Servicios para ITS-R
II
Atención al conductor:
Servicios dirigidos al conductor del vehículo. Proporcionan información a éste.
• Ayuda a la navegación en tiempo real: mapas de trafico, información meteorológica, etc. • Servicios basados en la localización. Información de hoteles, restaurantes, etc.
• Información sobre disponibilidad de aparcamiento en los parking cercanos.
Atención a los pasajeros, Infomovilidad:
-Audio, video
- WAP, WLAN, Oficina móvil, correo electrónico, etc. - Puntos de interés.
- Juegos. - Chat,
E-Servicios para ITS-R
III
Gestión de flotas de vehículos:
Seguimiento y monitorización de la localización de cada vehículo en cada instante de tiempo.
-Se dispone en tiempo real de la localización, el estado y el kilometraje del vehículo. -Permite planificar la hora de entrega de las mercancías.
-Logística para asociar conductores y vehículos.
-Permite el seguimiento y localización de vehículos robados. -Etc.
E-Servicios para ITS-R
IV
Relacionados con la seguridad vial:
-
Navegación dinámica: Envío de datos del estado actual del trafico y condiciones de la carretera, en tiempo real.- Sanción de excesos de velocidad, conducción temeraria, etc.
- Suministro de información sobre los limites exactos de velocidad en el tramo
en que se encuentre el vehículo lo que permite una adaptación inteligente de ésta. - Información meteorológica, estado de carreteras, atascos, etc.
E-Servicios para ITS-R
V
Relacionados con el pago de servicios.
- Road pricing:
Sistemas de pago con tarificación por circularen determinadas vías. Nuevas propuestas de tarificación
.
- Road tolling:
Pago automático de peajes en determinadas autopistas.Se paga en determinados puntos, pero sin necesidad de detener el automóvil.
-
Recargos en pólizas de seguro por circular en determinadas zonas de riesgo, etc. - Pago automático en gasolineras.E-Servicios para ITS-R
Cliente
Podemos definir al cliente como los sistemas de a bordo del vehículo,
provistos de una plataforma de software embebido que gestiona el acceso a la red interna de sensores, actuadores y controladores del vehículo.
El cliente es el vehículo. Para ello, se diseñan sistemas
de a bordo hardware/software adecuados
Los sistemas de a bordo actuales incluirán:
-
Punto de acceso para redes de comunicaciones inalámbricas, ( GSM, WAP, GPRS, UMTS, Bluetooth, etc.).- Un entorno tipo PC embebido donde ejecutar las aplicaciones.
- Puntos de conexión con la red interna del vehículo. (CAN, LIN, J1850, ). - Plataforma software con sistema operativo en tiempo real, idealmente.
Sistemas de a bordo.
Cliente
En adelante, realizamos una revisión acerca de los sistemas de a bordo del
Vehículo relacionados con la plataforma
cliente
:
Nuevos conceptos.
Partes que los componen
Aplicaciones añadidas, etc.
OBU/ITS-R: Nuevo concepto
OBU
Redes celulares:
2.5G,3G
Redes celulares:
2.5G,3G
DSRC
DSRC
Redes ISM
IEEE802.11x
Bluetooth
Redes ISM
IEEE802.11x
Bluetooth
INS
Dead-Reckoning
Dead-Reckoning
INS
GNSS/SBAS GPS-GLONASS-GALILEO EGNOS-WAAS-MSAS GNSS/SBAS GPS-GLONASS-GALILEO EGNOS-WAAS-MSAS
MMW Radar
Laser Radar
MMW Radar
Laser Radar
Sistema Electrónico Embebido
I
N
T
E
R
F
A
C
E
I
N
T
E
R
F
A
C
E
I
N
T
E
R
F
A
C
E
I
N
T
E
R
F
A
C
E
ITS-R
El sistema de a bordo ideal
Los futuros sistemas de a bordo deberían poseer los siguientes atributos:
-
Multifuncional.- Cobertura universal.( Áreas urbanas, zonas interiores, túneles, etc. - Alta precisión.
- Capacidad de posicionamiento absoluto. - Estandarizado, al menos en software.
Básicamente, estarán compuestos por:
- Sistema de posicionamiento global por satélite, GNSS/SBAS, y terrestre. - Enlace de comunicaciones móviles bidireccional.
Sistemas ITS
Factores de diseño
Por desgracia, el sistema ideal
no existe
.
La solución actual consiste en diseñar los sistemas en función de
la
aplicación principal
e ir procediendo a una interconexión de todos ellos.
Para ello tendremos en cuenta factores como los siguientes:
•Precisión, disponibilidad, integridad, fiabilidad. •Cobertura: global, regional, local, urbana, etc. •Numero de posibles usuarios simultáneos. •Numero de medidas por segundo.
•Coste de las unidades de a bordo. •Coste en infraestructuras de apoyo.
•Resistencia a interferencias electromagnéticas intencionadas, “jamming”, o no, EMI. •Resistencia a la manipulación con fines fraudulentos.
Futuros Sistemas de abordo.
Hacia la integración.
Posicionamiento
Navegación
Electrónica
Interna
Control
Seguridad
Comunicaciones
Vehículo
Sistemas
actuales
Electrónica
Interna
Posicionamiento
Sistemas
OBU
Sistemas de a bordo
Soluciones
Puesto que la técnica nos ofrece:
-Sistemas
GNSS/SBAS.
-Redes celulares de comunicaciones inalámbricas,
CN
.
-Sensores inerciales a coste medio,
INS
.
-Sistemas microprocesadores embebidos con gran capacidad
de proceso.
- Memorias no volátiles de alta capacidad.
Parece lógico que se tienda hacia la integración
OBU
Concepto
OBU
Hardware
Software
Robusto
Fiable
Tiempo real.
Multitarea.
OBU/ITS-R
Hardware
•SBC embebido de alta capacidad computacional.
con memoria no volátil de alta capacidad.
•Módulos de comunicaciones:
Red celular 2.5G/3G
IEEE802.11x
Bluetooth
DSRC
Infrarrojos
•Sensores:
De posicionamiento GNSS, INS
Odométricos
Radar MMW y/o Láser
Vídeo, audio, etc.
OBU/ITS-R
Hardware
SBC embebidos
CPU y Unidad de almacenamiento
SBC: Single Board Computer
-CPU adecuada
•Formato compacto.
•Especificaciones industriales
•En automoción: Temperatura, vibraciones, aceleración, etc.
•Bajo consumo.
OBU/ITS-R
Hardware
Módulos de Comunicaciones
Tarjeta con Ethernet inalámbrica y GPRS
OBU/ITS-R
Hardware
Sensores
Compás
electrónico
Odometría.
ABS
GNSS/SBAS
EGNOS/SISNeT
GPS
GLONASS
GALILEO
FMCW Radar
77 GHz
Orientación del vehículo
Distancia de posibles obstáculos en la trayectoria. Velocidad relativa Velocidad Distancia recorrida. Etc.
INS
Inercial bajo costeOBU/ITS-R
Hardware
Interfaz de usuario
-
Pantallas planas de alta resolución para presentar mapas e información
varia al conductor y ocupantes
.
OBU/ITS-R
Hardware
Problema de las Interferencias Electromagnéticas, EMI
Los sistemas de a bordo se van a comportar como emisores de radiaciones electromagnéticas Y a su vez como receptores de aquellas generadas por otros equipos.
Se pueden ver, por tanto, afectados por determinadas fuentes de interferencias electromagnética que degradan su funcionalidad.
Es necesario un estudio muy detallado de la compatibilidad electromagnética, EMC, de los sistemas de a bordo.
Estas fuentes pueden ser debidas a interferencias intencionadas, “jamming” o no intencionadas, emisiones espúreas de RF, ruido industrial.
Los elementos mas susceptibles de verse afectados por las EMI son:
SEE
OBU/ITS-R
Hardware
Fuentes de EMI
Las fuentes de EMI internas son:Los relojes de los ordenadores de a bordo La electrónica de los propios sensores.
El ruido impulsivo generado en los determinados elementos eléctricos del motor, etc. Las fuentes de interferencias externas mas típicas son emisiones:
Espúreas de los servicios de Radiodifusión y TV. De teléfonos móviles.
En bandas ISM
De radar en bandas L y S,
Señales de ruido captadas a través de los cables y conectores. Ruido atmosférico, rayos.
OBU/ITS-R
Hardware
Soluciones ante el problema de las EMI
Las soluciones propuestas son varias, que en general encarecen
a estos sistemas:
-
Blindaje de los diferentes sistemas, SBC, sensores, etc.
- Adecuada ubicación de las antenas en el vehículo.
-Adecuada ubicación de sensores críticos como el compás electrónico.
- Uso de antenas inteligentes.
-Filtros específicos en líneas de alimentación y de transmisión de señal.
- Etc.
OBU/ITS-R
Software
Las diversas aplicaciones se basan en el empleo de
software con los siguientes atributos:
-Sistema operativo en tiempo real, ejem. Linux RT
-Protocolos estándar para dar universalidad. Ver. OSGI
-Deberían permitir la interacción con las redes internas,
Actividades UMU
I
La Universidad de Murcia viene trabajando varios años en
Proyectos relacionados con el empleo de sensores GNSS/SBAS
En el ámbito de los ITS-R.
La evaluación del sistema europeo de aumentación por satélite EGNOS
Así como la evaluación de la aplicación SISNeT han sido dos tareas
Importantes que nos han permitido extraer algunas conclusiones.
EUROPEAN GEOESTACIONARY NAVIGATION OVERLAY SERVICE
GPS/GLONASS SAT. GEOPresente
EGNOS
Red InternetSISNeT
EGNOS
Evolución GNSS/SBAS
Actividades UMU
II
Coche MIMICS.
Sensor GNSS/EGNOS: Novatel OEM3
Comunicaciones: WLAN/GPRS
Plataforma hardware
Medidas
-
Precisión en punto estático.
-Resolución para registro de
trayectorias.
Resultados:
Registro de trayectorias con precisión
Capacidad para discriminar
El carril de circulación.
Registro del paso por
una rotonda.
RoundaboutRoad ring UMU Campus 5 m 20m Parking 5m 210 215 220 225 230 U TM N orth m 5 m UMU Campus 1 2 3m 3m
Resultados:
Registro de trayectorias con precisión
Monitorización de integridad
4.21 0 100 200 300 400 500 600 700 800Registro de trayectoria Horizontal.
Coordenadas UTM.
Eje z muestra el parámetro de
integridad HPL.
Trabajos actuales
- Aplicación de
road pricing
Basada en la integración de sensores
Inerciales, sensores GNSS/EGNOS y
Sistemas GIS.
CPU O M U NI CA CI O N E S UNIDAD DE ALMACENAMIENTOBus CAN Bus CAN
EGNOS RADAR Otros Sensores: Inerciales... Video Audio WLAN BLUETOOTH BLUETOOTH WLAN ALARMAS: Audiovisuales
-Sistema de caja negra para registro
de trayectorias y posibles eventos en caso
de accidente.
Conclusiones
I
-
Proporcionarán servicios específicamente diseñados para el tipo de vehículo.
-Irán integrados dentro de éste, – incluirán localización/navegación,
información sobre el viaje, sistemas de pago diseñados para monitorizar
la vía por la que el vehículo se encuentre circulando.
-Se diseñarán nuevas redes de comunicaciones mas idóneas para el vehículo.
-Usarán software reconfigurable dotado de medidas de seguridad.
Conclusiones
II
- Los sistemas de a bordo se basarán en el empleo de
sensores GNSS, sensores INS y redes de comunicación celulares.
- En Europa los sensores GNSS tenderán a ser multisistema(GPS+GLONASS+GALILEO).
- Las unidades de a bordo serán multifuncionales.
- Usarán plataforma software estándar. (¿ OSGI ?)
- No está claro que los fabricantes de automóviles compartan la información que circula
por las redes internas, CAN, con lo que determinados sensores habrán de duplicarse.
Ejemplo de servicios ofertados actualmente
por la empresa Webraska
Webraska's product portfolio consists of:
* Geospatial Middleware, APIs and SDKs to provide core functionality to applications and services developed by Webraska or 3rd parties.
* SDKs for the development of off-board, on-board and hybrid navigation solutions for PDAs, smartphones and on-board devices.
* Location-based services for WAP, SMS, MMS, iMode, PDA, Smartphone, J2ME and BREW interfaces.
* Frameworks for the development of highly customized call center interfaces for directory services and traffic information.