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III SEMINARIO SOBRE ROAD PRICING Y TECNOLOGÍAS DE SOPORTE

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(1)

Antonio G. Skarmeta. Univ. Murcia

Benito Ubeda Miñarro. Univ. Murcia

III SEMINARIO SOBRE

ROAD PRICING

Y

(2)

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.

(3)

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

(4)

ITS-R

La telemática aplicada al transporte por

carretera

(5)

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 INS

CN SBC

(6)

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.

(7)

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,

(8)

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.

(9)

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.

(10)

E-Servicios para ITS-R

V

Relacionados con el pago de servicios.

- Road pricing:

Sistemas de pago con tarificación por circular

en 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.

(11)

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.

(12)

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.

(13)

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

(14)

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.

(15)

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.

(16)

Futuros Sistemas de abordo.

Hacia la integración.

Posicionamiento

Navegación

Electrónica

Interna

Control

Seguridad

Comunicaciones

Vehículo

Sistemas

actuales

Electrónica

Interna

Posicionamiento

Sistemas

OBU

(17)

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

(18)

OBU

Concepto

OBU

Hardware

Software

Robusto

Fiable

Tiempo real.

Multitarea.

(19)

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.

(20)

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.

(21)

OBU/ITS-R

Hardware

Módulos de Comunicaciones

Tarjeta con Ethernet inalámbrica y GPRS

(22)

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 coste

(23)

OBU/ITS-R

Hardware

Interfaz de usuario

-

Pantallas planas de alta resolución para presentar mapas e información

varia al conductor y ocupantes

.

(24)

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

(25)

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.

(26)

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.

(27)

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,

(28)

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.

(29)

EUROPEAN GEOESTACIONARY NAVIGATION OVERLAY SERVICE

GPS/GLONASS SAT. GEO

Presente

EGNOS

Red Internet

SISNeT

EGNOS

Evolución GNSS/SBAS

(30)

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.

(31)

Resultados:

Registro de trayectorias con precisión

Capacidad para discriminar

El carril de circulación.

Registro del paso por

una rotonda.

Roundabout

Road 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

(32)

Resultados:

Registro de trayectorias con precisión

Monitorización de integridad

4.21 0 100 200 300 400 500 600 700 800

Registro de trayectoria Horizontal.

Coordenadas UTM.

Eje z muestra el parámetro de

integridad HPL.

(33)

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 ALMACENAMIENTO

Bus 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.

(34)

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.

(35)

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.

(36)

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.

(37)

Acrónimos

ESA: Agencia Espacilal Europea.

EGNOS: Sistema SBAS basado en GPS desarrollado por la ESA.

GNSS: Sistema de navegación de carácter global por satélite.

GALILEO: Proyecto de GNSS europeo. Previsto para 2008.

GIS: Sistemas de Información Geográfica.

GLONASS: Sistema de posicionamiento global ruso.

GPS: Sistema de posicionamiento global americano.

INS: Sensor inercial desarrollado para navegación autónoma.

ITS-R: Sistemas inteligentes aplicados al transporte por carretera

OBU: Equipo electrónico instalado a bordo del vehículo.

OSGi: Open Services Gateway initiative

Referencias

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