ALERT-C - metoda popisování polohy

Metoda odkazování na polohu dle ALERT-C vznikla proto, aby umožnila popsat polohu datově úsporným způsobem, použitelným při distribuci dopravních informací pomocí RDS-TMC. Metoda se následně ujala i v aplikacích, které problém s omezenou přenosovou kapacitou nemají.

Při distribuci dopravních informací je u poloh na silniční síti zcela zásadní, aby kromě prostorového určení došlo také k přesnému přiřazení ke správnému prvku silniční sítě (silniční úsek, křižovatka atp.) Určení polohy pouhou souřadnicí WGS84 je v tomto nepostačující, protože různé mapové sady se v důsledku chyb měření mírně liší a některé souřadnice se mohou jevit v různých mapových podkladech jako příslušné k odlišným prvkům silniční sítě.

Další výzvou při popisování polohy je, aby byl popis použitelný u odběratele, který nemá zcela shodnou mapovou sadu. ALERT-C patří mezi tzv. statické metody, které předpokládají, že poskytovatel i odběratel popisu sdílí předem dohodnutou sadu míst, v tomto případě to jsou tzv. lokační tabulky.

Přenosový kanál pro zprávy RDS-TMC má velice omezenou kapacitu, ALERT-C proto nabízí způsob popisu, který je datově velice úsporný.

metoda (odkazování na polohu) – sada pravidel, které umožní vytvořit systém, které dovolují komunikovat mezi různými účastníky (poskytovatel a odběratel) informace o poloze pomocí tzv. odkazu na polohu.

systém (odkazování na polohu) – soustava hardware, software a datových sad umožňující kódování nebo dekódování odkazů na polohu podle konkrétní metody odkazování na polohu.

poskytovatel (odkazu na polohu) – subjekt, který vytváří odkaz na polohu a pomocí distribučního kanálu jej poskytuje odběrateli

odběratel (odkazu na polohu) – subjekt, který přijímá z distribučního kanálu odkazy na polohu a pokouší se jej interpretovat

popisovaná realita – objekty reálného světa (např. silniční síť, nehody), u kterých je poloha významnou vlastností

zamýšlená poloha – poloha objektu, kterou chce poskytovatel popsat pomocí odkazu na polohu

interpretovaná poloha – poloha objektu, jak ji z odkazu na polohu interpretoval odběratel

odkaz na polohu – zpráva, vytvořená dle určitých pravidel, která má za účel popsat polohu objektu

mapová sada – datová sada, popisující prostorové a další charakteristiky popisované reality. V užším slova smyslu to jsou základní mapová data od konkrétního poskytovatele mapových podkladů tak, jak je užívá konkrétní poskytovatel nebo odběratel odkazů na polohu.

referenční data – datová sada, obsahující předkódované identifikátory a popisy význačných poloh

přizpůsobená referenční data – referenční data přizpůsobena pro použití s mapovou sadou konkrétního poskytovatele mapových podkladů

(ALERT-C) lokační tabulka – referenční data, obsahující předkódované polohy dle standardu ALERT-C.

číslo lokační tabulky – identifikátor lokační tabulky, který je pro konkrétního vydavatele a zemi unikátní.

verze lokační tabulky – označení verze lokační tabulky. Jde o doplňující informaci k číslu lokační tabulky.

TMC-link – přizpůsobená referenční data, popisující polohy z ALERT-C lokační tabulky v konkrétní mapové sadě.

RDS – (Radio Data System) technologie, umožňující v rámci analogového pozemního rádiového vysílání šířit i omezené množství digitálních informací.

RDS-TMC – protokol šíření dopravních informací v rámci pozemního rádiového vysílání s využitím popisu událostí pomocí katalogu událostí a popisu poloh pomocí ALERT-C lokačních tabulek

kodér – software, který za použití potřebných datových podkladů a dohodnutých pravidel dané metody popisování polohy vytváří odkaz na polohu zamýšlené polohy.

dekodér - software, který za použití potřebných datových podkladů a dohodnutých pravidel dané metody popisování polohy interpretuje odkaz na polohu..

distribuční kanál – prostředí, umožňující přenos zprávy s odkazem na polohu mezi poskytovatelem a odběratelem odkazu na polohu

primární bod – uzel lokačních tabulek, který je v čele události (např. nehody) nebo před ní.

směr – směr jízdy, pro který je poloha popisována

rozsah – (extent) počet segmentů, které sousedí s primárním bodem a které plně zahrnují popisovanou polohu.

zkrácení – (offset) zkrácení segmentů lokačních tabulek před a za popisovanou polohou, aby zkrácená poloha pokrývala právě zamýšlenou polohu

Data, algoritmy a pravidla pro implementaci metod odkazování na polohu

Obrázek 1  - Architektura pro odkazování na polohu dle ALERT-C

Obrázek 1 popisuje komponenty, které jsou využity při implementaci tvorby a interpretaci odkazů na polohu dle ALERT-C.

Šipky jsou ve směru popisovaných vztahů ve směru čtení.

Zamýšlená i interpretovaná poloha se vyskytují jako součást popisované reality, u ALERT-C musí ležet na některé z předkódovaných pozic.

Mapová sada [A] i [B] popisují popisovanou realitu, a to v míře detailu, které je nezávislá na použitých lokačních tabulkách. Pozn.: mapové sady mohou pocházet od odlišných tvůrců map.

ALERT-C lokační tabulka popisuje význačné polohy v popisované realitě (význačné body, úseky a oblasti na a v okolí silniční sítě) přidělují jim tzv. ALERT-C kódy lokací, které jsou jejich jednoznačnými identifikátory.

TMC-link jsou referenční data přizpůsobená pro mapovou sadu použitou na straně poskytovatele nebo odběratele odkazu na polohu.

Kodér dokáže pro interní reprezentaci zamýšlené polohy vytvořit odkaz na polohu dle ALERT-C, dekodér dokáže z odkazu na polohu dle ALERT-C vytvořit interní reprezentaci interpretované polohy.

Distribuční kanál umožňuje přenášet zprávy s odkazem na polohu mezi poskytovatelem a odběratelem. V případě RDS-TMC může být tímto kanálem pozemní rádiové vysílání (RDS), metoda odkazování na polohu ALERT-C ale může být použita i přes jiné distribuční kanály, např. přes datové spojení, umožňující přenos XML dokumentů.

Struktura odkazu na polohu

Na příkladu dopravní nehody na dálnici, která způsobila dlouhou kolonu přesahující více než jeden výjezd si ilustrujeme strukturu odkazu na polohu. Nehoda se stala na D1 ve směru od Prahy na 195 km. Při jízdě od Prahy tak lze projet těmito body:

1. exit 190 – poslední místo, kde se lze koloně vyhnout.
2. 188. km – poslední vozidlo kolony
3. exit 194
4. 195. km – místo nehody, čelo kolony
5. exit 196 – nejbližší exit ve směru jízdy od nehody.

Obrázek 2 - Příklad popisu polohy pomocí ALERT-C

Obrázek 2 zjednodušeně ukazuje, jak je vytvořen odpovídající popis této polohy pomocí ALERT-C. V lokačních tabulkách jsou definovány tzv. uzly silniční sítě (typicky křižovatky, nájezdy a výjezdy) a ty mají přiřazeny identifikátory (zde 5001 až 5007). Každý uzel má explicitně uvedeno, který uzel je předcházející a který následující.

Primární bod je uzel z lokačních tabulek, kde nehoda nastala, nebo do kterého by vozidla při další jízdě dorazila. Zde to bude exit 196, resp. uzel 5005.

Směrovost určuje, že se jedná o směr z Prahy do Brna (příznakem vůči pořadí digitalizace segmentů).

Kolona „obsazuje“ dva ucelené segmenty lokalizace, rozsah (počet kroků proti směru jízdy po lokalizovaných bodech na opačný konec popisované události) je 2, tedy prvním krokem z exit 196 (5005) na exit 194 (5004), druhým krokem na exit 190 (5003).

Výsledkem je poloha, sestávající z ucelených segmentů, v obrázku vyznačeno červenou přerušovanou čarou.

Pokud zvolená platforma umožní zpřesnění pomocí zkrácení segmentů, uvedeme zkrácení na čele kolony o 1000m (od exit 196 po 195 km) a zkrácení na konci kolony 2000m (od exitu 190 po 188 km).

Výsledkem je zkrácená poloha, vyznačena zelenými šipkami.

Pravidla metody odkazování na polohu

Výchozím předpokladem metody ALERT-C je existence tzv. lokačních tabulek, které jsou popsány v samostatném hesle. Tyto lokační tabulky slouží jako tzv. referenční data.

Druhým předpokladem je existence přizpůsobených referenčních dat, která se u ALERT-C metody nazývají TMC-link. Tyto informace obsahují data, která umožní promítnout polohy z lokační tabulky do interních mapové sady a naopak, najít z interní reprezentace polohy její možné zobrazení do poloh z lokační tabulky.

TMC-link musí být dostupný pro konkrétní mapové podklady použité u poskytovatele i odběratele odkazů na polohu, které se často liší poskytovatelem map nebo verzí jejich mapových podkladů. Je požadováno, aby TMC-link na obou stranách využíval shodné číslo a verzi lokačních tabulek.

Podporované typy poloh

Z hlediska geometrie umožňuje ALERT-C popsat polohy bodové, liniové a oblasti. Některé lokační tabulky se soustředí jen na bodové a liniové polohy na silniční síti.

Původní verze ALERT-C umožňovala popis jen na úrovni jednotlivých uzlů a liniových segmentů jako celku. Později byla přidána možnost liniové polohy na segmentech zpřesnit uvedením ofsetu od počátku a konce (zkrácením).

Přesnost metody je zcela postačující pro určení těch nájezdů a výjezdů, které jsou v lokačních tabulkách pokryty. Z důvodů nepřesnosti a zapojení celé řady řešitelů v tvorbě mapových podkladů na straně poskytovatele i odběratele je však geometrická přesnost ALERT-C odkazů relativně nízká (chyby mohou být v desítkách i stovkách metrů).

Z hlediska významových typů mapovaných objektů jde především o samotnou silniční síť, nájezdy, výjezdy; vybavenost v okolí sítě (parkoviště, odpočívky, čerpací stanice).

Tvorba a interpretace odkazu

Poskytovatel vezme interní reprezentaci zamýšlené polohy a za použití mapových dat (vlastní mapová data a TMC-link) vytvoří odkaz na polohu.

U RDS-TMC je pak zpráva zakódována do signálu pozemního rádiového vysílání, u jiných distribučních kanálů se odkaz přenese např. formou XML soubor.

U RDS-TMC odběratel použije RDS tuner a díky němu ze signálu rádiového vysílání získá data, která obsahují mj. i odkaz na polohu. U jiných kanálů se data přijmou např. formou XML souboru.

Odběratel za pomocí vlastních mapových dat a TMC linku vytvoří interní reprezentaci polohy a použije ji.

Poloha, kterou nelze popsat

Některé polohy nemusí jít pomocí ALERT-C popsat. Jde o situace, kdy zamýšlená poloha neleží na žádné z poloh, dostupných v lokačních tabulkách.

Zprávy s takovouto polohou se většinou zcela vyřadí z distribuce.

Interpretace odkazu z neznámé lokační tabulky

Pokud se přijme odkaz na polohu, který použil lokační tabulku (dáno číslem lokační tabulky), než kterou má příjemce k dispozici, nedá se odkaz interpretovat.

Interpretace odkazu z jiné verze lokační tabulky

Pokud se přijme odkaz na polohu ze lokační tabulky stejného čísla ale odlišné verze, může nastat situace, že použité lokační kódy jsou v tabulce u příjemce přítomny, pak se dá odkaz interpretovat. Může však nastat případ, kdy některý z potřebných kódů lokace u příjemce není k dispozici, odkaz se pak nedá interpretovat.

Proces aktualizace lokačních tabulek a jejich distribuce

Tento proces je popsán v samostatném hesle „ALERT-C lokační tabulka“. V užším slova smyslu zahrnuje jen proces vydání nové verze lokačních tabulek. V širším smyslu proces pokračuje i zpracováním TMC-link dat u jednotlivých vydavatelů mapových sad.

V neposlední řadě je nutné, aby se tyto data distribuovala až na zařízení, která s odkazy pracují. Např. u RDS-TMC se může jednat o každé jednotlivé navigační zařízení. Pokud neproběhne tento poslední krok, může být interpretace ALERT-C odkazů na konkrétním zařízení výrazně omezena nebo zcela znemožněna.

Metoda ALERT-C je jedna z nejpopulárnějších metod odkazování na polohu.

Historicky se začala využívat pro protokol distribuce dopravních informací RDS-TMC. V tomto prostředí se užívá distribuční kanál pozemní rádiové vysílání, jehož datová složka RDS umožňuje přenos malého objemu digitálních informací. ALERT-C nabízí datově velmi úsporný způsob popisu polohy formou kódů, odkazujících do tzv. lokačních tabulek.

Dnes se využívá ALERT-C i v aplikacích, které problémy s přenosovou kapacitou neřeší, jako např. DATEX II nebo TPEG. Jde o jednu z nejrozšířenějších metod odkazování na polohu, která umožňuje přenášet informace mezi systémy, které mají interní mapové sady v odlišných verzích nebo od odlišných dodavatelů. Metoda funguje velmi dobře tam, kde existují tzv. ALERT-C lokační tabulky a výrobci map tyto tabulky implementují do vlastních mapových sad. Tato řešení dobře popisují polohy na významnějších komunikacích. Metoda dokáže popsat jen polohy, které jsou v lokačních tabulkách zavedené, proto se u méně významných komunikací může stát, že se nedají popsat.

Problémy mohou být také v místech (typicky menší státy, jako je např. Slovinsko), pro které se výrobcům mapových podkladů nevyplácí lokační tabulky vytvářet a implementovat.

Slabinou metody je, že pro dobrou funkčnost je vyžadována součinnost celé řady subjektů – od tvůrců mapových podkladů, lokačních tabulek, aplikací, až po subjekty, které v jednotlivých systémech a zařízeních zajišťují aktualizaci použitých mapových podkladů.

Klíčovou normou je EN ISO 14819-3 Dopravní a cestovní informace (TTI), TTI vzkazy pomocí digitálního přenosu dopravních dat, část 3: Lokální reference pro kanál RDS – TMC

Metoda ALERT-C se využívá v řadě dalších aplikací, které metodu přejímají jak je, jen ji doplňují o způsob reprezentace ve vlastní aplikaci. Jako příklady lze uvést:

• DATEX II, EN 16157-3
• TPEG: CEN ISO TS 18234-11: TPEG-LRC
• 16157-2

Nadskupina: Metody odkazování na polohu