Přenos informací do vozidla

Cílem C-ITS aplikace Přenos informací do vozidla (In-Vehicle Information) je umožnit zobrazení dopravních informací přenášených z infrastruktury nebo centrálního dispečinku přímo ve vozidle a tím zvýšit povědomí řidičů o okolní dopravní situaci zobrazením symbolů aktuálního dopravního značení či jiných dopravních informací v palubním informačním systému vozidla nebo jiném grafickém rozhraní.

Aplikace představuje jednu z možných implementací základní C-ITS služby IVI založenou na technologii kooperativních systémů, jejímž základním cílem je zdůraznit řidiči informaci, která je pro něj určena, přímo ve vozidle. Takovými informacemi je myšleno především dopravní značení a provozní informace z dopravních portálů. Obsahem zpráv tedy jsou zejména výstražné, zákazové a příkazové dopravní značky, případně doplněné textovou informací. V budoucnu se počítá i se zobrazením klasických statických dopravních značek umístěných podél komunikací, nebo virtuálních dopravních značek.

Výhodou tohoto systému je fakt, že informace mohou být řidiči zobrazeny kdekoliv v dosahu infrastrukturních C-ITS jednotek typu RSU, a to ještě před fyzickým zpozorováním dopravní značky, které mohou být navíc zobrazovány po celou dobu nebo v celé oblast jejich platnosti. Takto přenášené dopravní informace do vozidla lze také dynamicky měnit a řidiči tak nejsou odkázáni pouze na statické dopravní značení nebo pevné lokality s proměnným dopravním značením.

aplikace C-ITS, případ užití – implementace C-ITS služby, zaměřená na uskutečnění konkrétního cíle, např. varování řidiče před potenciálním rizikem na komunikaci nebo přenos informace z infrastruktury do vozidla

C-ITS – ITS systém, který pro zajištění funkcí využívá komunikace mezi inteligentním vozidlem a infrastrukturou nebo vozidly

IVI zpráva, IVIM – standardizovaná C-ITS zpráva obsahující informace určené k zobrazení ve vozidle

OBU – Palubní jednotka – Součást C-ITS umístěném ve vozidle; základní součást palubního zařízení (OBE), podporující přinejmenším bezdrátové rozhraní

RSU – jednotka na straně infrastruktury; zařízení umístěné na infrastruktuře, která řídí signály a poskytuje informace; C-ITS stanice umístěná na infrastruktuře jako stacionární jednotka

Centrální stanice ITS – Centrální prvek C-ITS plnící funkci sběru informací, jejich předávání a zajišťování dílčích částí po navazující řídící a informační systémy v obousměrné komunikaci

ITS-G5 – Evropský standard pro komunikaci mezi vozidly nebo mezi vozidlem a infrastrukturou. Jedná se o přístupovou technologii využívající frekvenční pásma přidělená evropským inteligentním dopravním systémům

C-ITS Back office, C-ITS BO – centrální server C-ITS systému, zpravidla provozovaný  poskytovatelem služby – správcem komunikace

C-ITS aplikace Přenos informací do vozidla je realizována pomocí komunikace C-ITS jednotek – stanic. Jednotka umístěná ve vozidle přijímá C-ITS zprávy obsahující informace, které se mají zobrazit ve vozidle. Pro potřeby této aplikace se jedná o zprávy typu IVIM (In-Vehicle Information Message). Ty jsou vysílány jiným typem C-ITS stanic, kterými jsou jednotky na straně infrastruktury – RSU. Alternativně se může jednat o C-ITS stanici představovanou tzv. C-ITS Back Office neboli centrálním prvkem systému, který vysílá zprávy prostřednictvím sítě mobilních operátorů na vozidlové OBU jednotky. V obou případech je na této C-ITS stanici vygenerována zpráva IVIM a ta je vysílána v režimu „broadcast“ – tedy všem jednotkám, které ji mohou přijmout. Jako technologie přenosu je použita buď DSRC komunikace ITS-G5 (v případě, kdy vysílá jednotka umístěná na infrastruktuře), nebo mobilní síť LTE v případě, že je zpráva IVIM generována a vysílána z Back Office. Používá se také kombinace obou způsobů v případě, že je IVIM zpráva generována v BO, odkud je prostřednictvím LTE sítě rozesílána na infrastrukturní jednotky RSU, které ji dále šíří prostřednictvím ITS-G5 komunikace.

Obrázek 8: Schéma fungování služby IVI

Funkci popisované C-ITS aplikace lze popsat pomocí zobecněného scénáře neboli posloupnosti kroků potřebných pro jeho realizaci:

1. Generování C-ITS zprávy typu IVI (automaticky v RSU nebo manuálním vytvořením informace pro přenos do vozidla v centrálním systému).
2. Distribuce IVI zprávy (a jejích aktualizací) lokálně z RSU pomocí technologie ITS-G5 nebo prostřednictvím sítě LTE z C-ITS BO.
3. Příjem a zpracování zprávy ve vozidlové jednotce OBU.
4. Zobrazení informace řidiči prostřednictvím HMI ve vozidle.

Jednotlivé kroky jsou blíže popsány v následujících podkapitolách.

Generování zprávy IVI

Obsah zprávy IVIM vychází z C-ITS služby Infrastructure to Vehicle Information Service popsané normou ETSI TS 103 301 a z datové slovníku IVI popsaného normou ISO/TS 19321. Zpráva IVIM obsahuje řadu atributů, které slouží k její identifikaci, identifikaci odesílatele, typu informace k zobrazení, lokality, časové platnosti a mnoha dalších. Pro potřeby případu užití je pak definována sada atributů povinných a volitelných.

Distribuce zprávy IVI

V zásadě lze rozlišit dva různé případy distribuce zpráv z pohledu připojení k centrálnímu systému C-ITS Back Office:

• Bez spojení s C-ITS BO;
• Se spojením s C-ITS BO.

V prvním případě, komunikace probíhá pouze lokálně s využitím bezdrátové komunikace typu ITS-G5. C-ITS jednotka umístěná na infrastruktuře (např. na portálu s proměnným dopravní značením) začne vysílat IVIM zprávu na základě vyčtení stavu proměnné dopravní značky, ke které je jednotka připojena. IVIM zpráva je následně šířena do okolí prostřednictvím technologie ITS-G5 a všechna přibližující se vozidla vybavená potřebnou technologií zprávu obdrží ve chvíli, kdy se dostanou do dosahu vysílající C-ITS jednotky a je jim na displeji vozidla nebo nezávislé OBU jednotky zobrazena informace o dopravním značení, případně vzdálenosti, od kdy bude dopravní značka platit.

Ve druhém případě (který zároveň nevylučuje případ první) mohou všechny jednotky kromě bezdrátové komunikace krátkého dosahu pomocí technologie ITS-G5 komunikovat prostřednictvím mobilní sítě LTE také s centrálním prvkem sytému – C-ITS Back Officem. Informace určená k přenosu do vozidla tak může být vytvořena na úrovni centrálního serveru (např. dispečerem dopravního řídicího centra). Odtud je pak mobilní sítí šířena na všechny připojené jednotky RSU v okolí předmětné situace, které dále rozesílají IVIM zprávy po ITS-G5, nebo může C-ITS BO odeslat zprávy přímo do vozidlových jednotek OBU.

Zpracování zpráv

Přijímající C-ITS stanice, je-li v dosahu stanice vysílající (nebo je-li jí zpráva doručena prostřednictvím LTE), zprávu IVIM obdrží a musí ji zpracovat. Základním krokem je určení, zda je zpráva pro přijímající stanici relevantní a zda je důvěryhodná. Důvěryhodnost zprávy je řešena ověřením klíče vysílajícího subjektu, relevance pak záleží na mnoha faktorech jako je čas vytvoření zprávy, její platnost, dále směr na pozemní komunikaci, pro který je zpráva určena, geografická relevance zprávy (zda se jednotka nachází v zóně relevance předmětné události) atd. Pokud podmínka důvěryhodnosti a relevance není splněna, je zpráva zamítnuta jako neplatná. Pokud podmínky splněny jsou, přijímající jednotka vyhodnotí informace obsažené v atributech zprávy a předá je k zobrazení řidiči.

Zobrazení informace řidiči

Zobrazení informací řidiči probíhá pomocí HMI rozhraní člověk-stroj, zpravidla se pak jedná o displej infotainmentu vozidla (je-li C-ITS jednotka integrována ve vozidle jako jeho součást), nebo o displej připojený k C-ITS jednotce, je-li tato samostatným příslušenstvím. Příkladem podoby zobrazení předmětné informace je následující obrázek.

Obrázek 9: Příklad možnosti zobrazení IVI zprávy na displeji vozidla

Tento aplikace je v současné době (rok 2019) běžně zaváděna v různých pilotních projektech C-ITS v mnoha státech po celém světě. V České republice je use-case IVI aplikován v rámci mezinárodního projektu C-ROADS a to na tzv. C-ITS koridoru Mirošovice-Rudná a nově (2019) na dálnicích D5, D11 a na části D1 v Brněnské aglomeraci. V budoucnu by tato služba měla být jedním z důležitých podpůrných systému autonomních vozidel, případně by mohla částečně nahradit dnes běžně známé a rozšířené proměnné dopravní značení.

ETSI EN 302 637-1 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 1: Functional Requirements

ETSI TS 103 301 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Facilities layer protocols and communication requirements for infrastructure services

C-ROADS CZ – Use Case katalog

ISO/TS 19321 Intelligent transport systems – Cooperative ITS – Dictionary of in-vehicle information (IVI) data structures

Nadskupina: C-ITS služby

Podskupiny: C-ITS zprávy, stanice C-ITS