Budapest, június 12.

Átírás

1 Kooperatív járműirányítás városi közlekedési környezetben Gáspár Péter Tudományos tanácsadó MTA Számítástechnikai és Automatizálási Kutató Intézet Rendszer és Irányításelméleti Laboratórium Budapest, június 12.

2 Az előadás felépítése 1 Motiváció 2 Kommunikáció 3 Ad hoc hálózatok 4 Felhasználás 5 Összefoglalás A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 2 / 21

3 Közlekedés/mobilitás A közlekedés, az áruk és személyek széles értelemben vett mobilitása, szálĺıtása komoly társadalmi, gazdasági kihívást jelent. A közlekedés, különösen a városi közlekedés környezeti hatásai: o légszennyezés és zajszennyezés rövid időn belül és közvetlen hat o a zöldterületek feldarabolása hosszabb időhorizonton hat o balesetek egészség károsodással és életvesztéssel járnak együtt o torlódások az időveszteségek miatt többletköltséget jelent Fenntartható közlekedés: biztonságos, hatékony, tiszta. EU irányelv: Zero vision (balesetmentes, emissziómentes). Motiváció / Közlekedés/mobilitás A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 3 / 21

4 Ja rmu vek kooperatı v ira nyı ta sa Kooperatı v ja rmu ira nyı ta s: Ja rmu vek egyu ttmu ko de se ko zo s ce lok ele re se e rdeke ben. Alapveto elemei a kommunika cio, az informatika e s az ira nyı ta s. Hate konysa g no vele se, torlo da sok elkeru le se Energiaige ny e s az u zemanyag fogyaszta s cso kkente se, Forgalombiztonsa g javı ta sa A ko rnyezetterhele s, ka rosanyag kibocsa ta s cso kkente se. Motiva cio / Ja rmu vek kooperatı v ira nyı ta sa A Magyar Mu szaki E rtelmise g Napja 4 / 21

5 Hierarchikus irányítási szintek A Zero vision megvalósítás eszközei: Forgalomirányító rendszerek Járműirányítási rendszerek Vezetéstámogató rendszerek Kooperatív járműirányítás Hierarchikus irányítási szintek Globális irányítástervezés: Járműcsoportok összehangolt irányítása. Csoport irányítástervezés: Járművek összehangolt irányítása. Egyedi jármű irányításának tervezése: Az irányítórendszerek és beavatkozók összehangolt irányítása. Motiváció / Hierarchikus irányítási szintek A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 5 / 21

6 Környezet/Járműirányítás/Járművezető A környezeti információkat a járműirányítás, a járművezető felhasználja, illetve továbbítja és elérhetővé teszi a közlekedés más résztvevői számára. Motiváció / Járműezető az irányításban A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 6 / 21

7 Prioritás a városi közlekedésben Megkülönböztetett jelzésű járművek esetén a közlekedési rendszer prioritást biztosíthat. Kötöttpályás tömegközlekedési járművek (vonat, HÉV) prioritást élveznek. A megkülönböztetett jármű jelzését a közlekedési rendszerbe kell integrálni. Konfliktushelyzet esetén szabadjelzés az előnyt élvező jármű számára, tiltójelzések a többi járműnek: az aktíváló jel fogadása, feldolgozása, jelzőlámpák manipulálása konfliktushelyzetet okozó járművek sorrendjének biztosítása kereszteződések forgalmának harmonizálása. Technikai megoldás: fényjelzés, vagy hangjelzés alapú jelzés és fogadás Motiváció / Prioritások a városi közlekedésben A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 7 / 21

8 Adatgyu jte s a ja rmu fede lzete n Ja rmu adatok o Ja rmu dinamikai adatok (sebesse gek, gyorsula sok, to meg) o Ja rmu diagnosztikai adatok (fede lzeti rendszerek a llapota, gumiabroncs, szerviz esede kesse g) o Energiafogyaszta si adatok (u zemanyag-fogyaszta s, akkumula tor a llapot, hibrid hajta s a llapota) o Biztonsa gi adatok (aktı v e s passzı v biztonsa gi berendeze sek aktivita sa, ABS e s ESP aktivita s) o U tvonal adatok (naviga cio, menetido ) Ko rnyezeti adatok o Ido ja ra s e s u tviszonyok (eso e rze kelo, kanyar e s u tfelu let kamera val) o Ja rmu vek (radar, kamera) o Forgalmi objektumok (ta bla e s sa vinforma cio k kamera val) Kommunika cio / Adatgyu jte s a ja rmu fede lzete n A Magyar Mu szaki E rtelmise g Napja 8 / 21

9 Adatgyu jte s V2I kommunika cio val Ja rmu e s infrastruktu ra ko zo tti kommunika cio ko zlekede sre e s biztonsa gra valo hata sa Ko zlekede s: a tlagsebesse g, ja rmu su ru se g, va rakoza si ido Vezete sta mogata s: parkolo hely kerese s/foglala s, priorita sok kezele se Biztonsa g: konfliktushelyzetek felta ra sa, keresztezo de s vesze lyesse ge/biztonsa ga Technikai elemei: U ton elhelyezett jelado k Ja rmu veken le vo mobiltelefonok cellainforma cio i Kommunika cio / Adatgyu jte s V2I kommunika cio val A Magyar Mu szaki E rtelmise g Napja 9 / 21

10 Adatgyu jte s V2V kommunika cio val Ja rmu vek ko zo tti kommunika cio ko zlekede sre e s biztonsa gra valo hata sa Ko zlekede s: a tlagsebesse g, ja rmu su ru se g, sebesse g korla toza s, behajta s korla toza s, priorita sok kezele se Biztonsa g: konfliktushelyzetek felta ra sa, keresztezo de s vesze lyesse ge/biztonsa ga, sa vva lta s/elo ze s biztonsa ga, akada ly detekta la s, hirtelen lassula sra/mega lla sra figyelmeztete s, baleseti informa cio. A V2V/V2I kommunika cio ta rja fel a ja rmu vek ko zo tti konfliktushelyzeteket (ha a ja rmu vek a saja t trajekto ria juk ve grehajta sa t folytatna k, akkor vesze lyhelyzet keletkezne). Kommunika cio / Adatgyu jte s V2V kommunika cio val A Magyar Mu szaki E rtelmise g Napja 10 / 21

11 Adatfeldolgozás A nagy mennyiségű adat előzetes feldolgozása (szűrése) a lényeges információk kiemelése érdekében: az egyes szereplőknek megfelelő információkat kell továbbítani (jármű/rakomány adatok a flotta központnak, tapadási tényező az adott pályán közlekedő járműveknek) Kommunikáció / Adatfeldolgozás A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 11 / 21

12 Ad hoc hálózatok jellemzői A mobil hálózatot az ad hoc vezeték nélküli hálózati struktúra jellemzi (MANET), hiszen az egyes rendszerek tetszőlegesen mozoghatnak. Elosztott működés: Nincs központi infrastruktúra és vezérlés, az egyes elemek működésének összehangolása elosztott irányítással történik. Autonóm elemek: Mindegyik mobil rendszer egy autonóm csomópontnak is tekinthető, azaz alapfeladatán kívül kapcsolási feladatokat (adatok tárolása és továbbküldése) is betölt. Az információterjesztésnek különböző megoldásai vannak. Dinamikus hálózati topológia: A topológia rendkívül gyorsan, előre nem jósolható módon változik, így az elemeknek a változó feltételekhez gyorsan kell alkalmazkodnia. A kapcsolatok heterogének. Ad hoc hálózatok / Az Ad hoc hálózatok jellemzői A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 12 / 21

13 Kihívások az ad hoc hálózatokon Útválasztás: Mivel a topológia folyamatosan változik, a csomópontok közötti csomagküldés kihívást jelentő feladat. Biztonság: A sebezhetőséget főleg a dinamikusan változó topológia, a központi felügyelet és menedzsment hiánya okozza. A csomópontok közötti vezeték nélküli kapcsolat miatt probléma a passzív lehallgatás (járműkövetés), aktív zavarás, adatok meghamisítása (téves/ellentétes tartalmú üzenetek továbbítása). forgalmi dugók létrehozása, konfliktushelyzetek/balesetek előidézése. Megbízhatóság: A csomagvesztés, kapcsolat késedelem, adatátviteli hibák detektálása és kezelése fontos feladat. Ad hoc hálózatok / Kihívások az Ad hoc hálózatokon A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 13 / 21

14 Közlekedés általános járműadatok, útvonal optimalizálás, váratlan események, javasolt optimális sebesség, várható érkezési időpont, célállomástól való távolság, sebesség/távolság tartó irányítás, digitális/intelligens térkép (dinamikus információk) Felhasználás / Közlekedés A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 14 / 21

15 Biztonság Biztonság időjárási helyzet, veszélyes hely jelzés, ESP, féloldalas megcsúszás (μ-split) Áru/jármű biztonság járművezető azonosítás, rossz vezetés detektálása és jelzése (helytelen sáv, irány), defekt felismerés, veszélyes áruk szálĺıtásának moniotorozása/figyelmeztetés, hűtőtér hőmérséklet, manőver/beavatkozás későbbi reprodukálhatósága. Felhasználás / Biztonság A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 15 / 21

16 Diagnosztika szükséges karbantartás/javítás előrejelzése, jármű állapota akkumulátor feszültég akkumulátor állapota fékbetét kopás fék túlmelegedés detektálás abroncs futófelület hűtőfolyadék szint információk hibalámpa státuszok fékkörök nyomása légrugó nyomás hibatárolók Felhasználás / Diagnosztika A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 16 / 21

17 Gazdaságosság üzemanyag felhasználás fékkopás/gumikopás előrejelzés alternatív útvonal választás torlódás esetén parkolás fizetés útdíj fizetés Felhasználás / Gazdaságosság A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 17 / 21

18 Optimális sebesség Optimális sebesség tervezése Sebesség tervezése egyedi járművekre energiaigény, fogyasztás domborzati viszonyok sebességkorlátozó táblák, előírások utazási és szálĺıtási idő károsanyag kibocsátás Sebesség tervezése a kooperációban résztvevő járművek részére Irányítás tervezése/realizálása Lámpás kereszteződés esetén a V2I/V2V információk felüĺırhatják a tervezett sebességet. A logikai alapú megoldás elemei: lámpa szabad/tiltó jelzése a szabad jelzés eléréséhez szükséges sebesség optimális sebesség korrekciója fényjelzés időtartamának dinamikus módosítása Példák / Optimális sebesség A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 18 / 21

19 Autonóm járművek Hierarchikus irányítási szintek Felsőszintű felügyelő (supervisor) az irányítórendszerek összehangolását és a feladatok elosztását biztosítja a monitorozott jelek alapján. Lokális irányítások a specifikus irányítási feladatok végrehajtásáért felelnek. Komponensek Érzékelők Beavatkozók Irányítórendszerek Hibatűrő és rekonfiguráló rendszerek Hálózati kommunikáció Példák / Autonóm járművek A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 19 / 21

20 Intelligens út A jármű, járműcsoport és az útpálya közötti szoros kapcsolat biztosítása: A járművek pályájának tervezése az útvonal nyomvonalának és az útpálya minőségének figyelembe vételével. Járműoszlop összerendezése, oszlopba való besorolás, oszlopból való kiválás. Forgalomszervezéssel összefüggő feladatok: a járműoszlop ne akadályozza a forgalom többi résztvevőjét (pl. autópálya-lehajtó), vegye figyelembe az infrastruktúra korlátait (pl. híd terhelhetősége) Példák / Intelligens út A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 20 / 21

21 Összefoglalás Kooperatív járműirányítás területei: kommunikáció, informatika, irányítás. Alapvető feladatok: közös cél(ok) meghatározása irányítás hierarchikus (globális/lokális) tervezése irányítási feladat lokális végrehajtása Kihívások: Biztonságos közlekedést garantáló irányítási módszerek kidolgozása hierarchikus irányítástervezési módszertan hibatűrő és rekonfiguráló irányítástervezési módszertan szenzorfúzió, V2X kommunikáció, informatikai biztonság garantálása Összefoglalás A Magyar Műszaki Értelmiség Napja 21 / 21