Varování před pomalým a stojícím vozidlem

Pojmem případ užití v prostředí kooperativních systémů se rozumí implementace C-ITS služby či aplikace, zaměřená na uskutečnění konkrétního cíle – na varování řidiče před potenciálním rizikem na komunikaci, přenos informace z infrastruktury do vozidla, vysílání informací o pohybu konkrétního vozidla apod. C‑ITS službou je například Decentralized Environmental Notification Service a jedním z jejích cílů, tedy případů užití, pak varování před pomalým a stojícím vozidlem – Slow and Stationary Vehicle Warning. Případ užití (use-case) je realizován vytvořením a vysláním odpovídající zprávy (DENM) jednou C-ITS jednotkou a jejím očekávaným příjmem dalšími jednotkami v dosahu.

Cílem C-ITS aplikace Varování před pomalým a stojícím vozidlem (Slow and Stationary Vehicle Warning) je upozornit řidiče na potenciální riziko v provozu na pozemní komunikaci představované stojícím nebo pomalu jedoucím vozidlem. Takové vozidlo je vážným ohrožením bezpečnosti provozu obzvláště na dálnici, kde se vozidla pohybují vysokou rychlostí, nebo za snížené viditelnosti či v nepřehledném úseku komunikace. Pro zobrazení varování a souvisejících informací o poloze a podtypu události apod. se využívá grafické rozhraní člověk-stroj (HMI) ve vozidle, které je propojeno s vozidlovou C-ITS jednotkou typu OBU.

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

CAM – standardizovaný formát zpráv pro šíření základních informací o vozidlech (poloha, rychlost, směr atd.)

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

DENM – standardizovaný formát zpráv pro přenos varovných informací

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 straně infrastruktury, které řídí signály a poskytuje informace; součást C-ITS umístěná na infrastruktuře jako stacionární jednotka.

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

Případ užití SSV je realizován pomocí C-ITS jednotek, které si předávají informace v podobě C-ITS zpráv typu DENM. Vysílající jednotkou je OBU jednotka umístěná ve vozidle, které se pohybuje nízkou rychlostí nebo stojí, případně může být toto varování šířeno i pomocí infrastrukturních jednotek RSU, které informaci o pomalém či stojícím vozidle obdrží z C-ITS Back Office – centrálního prvku systému. Přijímající stranou pak je jednotka OBU nacházející se ve vozidle, které se k pomalu jedoucímu nebo stojícímu vozidlu blíží. Další variantou distribuce C-ITS zpráv je využití mobilní datové sítě GSM/LTE, po které jsou zprávy z C-ITS Back Office přenášeny přímo na OBU jednotky v předmětné lokalitě (tato varianta vyžaduje registraci OBU jednotek do konkrétního BO).

Obrázek 16: Příklad šíření informace o stojícím vozidle

Funkci popisovaného případu užití lze popsat pomocí zobecněného scénáře neboli posloupnosti kroků potřebných pro jeho realizaci:

1. Generování C-ITS zprávy typu DENM (automaticky v OBU nebo manuálním vytvořením události „Pomalé vozidlo“ nebo „Stojící vozidlo“ v centrálním serveru). Zpráva DENM může dle typu zdroje obsahovat různé doplňující informace (např. poloha vozidla v konkrétním jízdním pruhu, rychlostní omezení a další informace).
2. Distribuce DENM zprávy (a jejích aktualizací) pomocí technologie ITS-G5 (lokálně v místě vysílání, dosah cca 300 – 1000 metrů, nebo pomocí sítě LTE z C-ITS BO.
3. Příjem a zpracování zprávy (a jejích aktualizací) ve vozidlové jednotce OBU.
4. Zobrazení informace řidiči prostřednictvím HMI ve vozidle.

Jednotlivé kroky jsou blíže popsány v následujících podkapitolách.

Generování zprávy DENM

Obsah zprávy DENM vychází z C-ITS služby Decentralized Environmental Notification Basic Service popsané normou ETSI EN 302 637-3. Zpráva DENM obsahuje řadu atributů, které slouží k její identifikaci, identifikaci odesílatele, typu varování, lokality a mnoha dalších. Pro potřeby případu užití je pak definována sada atributů povinných a volitelných, které dostatečně definují potenciální nebezpečí na pozemní komunikaci.

Distribuce zprávy DENM

Architektura komunikace, potažmo distribuce C-ITS zpráv využívaných kooperativním systémem, znázorněná na obrázku 1 se může lišit v závislosti na konkrétní implementaci a použitých technologiích. V zásadě lze rozlišit dva různé případy z pohledu připojení k centrálnímu systému:

• 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 (případně typu LTE-V). C-ITS jednotka umístěná ve stojícím nebo pomalu jedoucím vozidle začne vysílat DENM zprávy na základě určitých pravidel (např. zpomalením pod určitou rychlost, zastavení, manuálním zadáním v HMI apod.). DENM zpráva je následně šířena do okolí prostřednictvím technologie pro komunikaci na krátkou vzdálenost DSRC (ITS-G5/LTE-V) a všechna vozidla v dosahu signálu vysílající jednotky vybavená potřebnou technologií zprávu obdrží.

Ve druhém případě (který zároveň nevylučuje případ první) mohou všechny jednotky kromě bezdrátové komunikace krátkého dosahu pomocí technologie ITS-G5/LTE-V komunikovat také prostřednictvím mobilní sítě LTE s centrálním prvkem sytému – C-ITS Back Offic. Tento režim komunikace je zpravidla nazýván jako hybridní. Informace o nebezpečném vozidle tak může být vytvořena na úrovni centrálního serveru (např. pracovníkem dispečinku správce komunikace), odkud je pak mobilní sítí šířena na všechny připojené jednotky RSU v okolí předmětné situace, které dále rozesílají potřebné DENM zprávy po ITS-G5, případně může C-ITS BO odeslat zprávy přímo do vozidlových jednotek OBU.

Zpracování zprávy DENM

Přijímající C-ITS stanice, je-li v dosahu stanice vysílající (nebo je-li jí zpráva doručena prostřednictvím LTE), zprávu DENM 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, SW stack přijímající jednotky „přečte“ a vyhodnotí informace obsažené v atributech zprávy a předá je k zobrazení řidiči.

Zobrazení informace řidiči

Zobrazení informací řidiči probíhá pomocí grafického rozhraní HMI, 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, např. tablet. Podoba zobrazení předmětného varování může vypadat následovně.

Obrázek 17: Prezentace C-ITS zprávy služby DENM na displeji vozidla/tabletu připojeného k C-ITS jednotce

Jedná se o jeden z nejrozšířenějších případů užití kooperativních systémů, zaváděný v různých pilotních projektech C-ITS, a to z důvodu vysokého rizika, pomalu jedoucí nebo stojící vozidlo na pozemní komunikaci představuje. V České republice je use-case SSV 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 zahraničí se s aplikací tohoto UC můžeme setkat např. v sousedním Rakousku a dalších státech.

Typickým příkladem, jak je v reálných podmínkách tento případ využit, jsou víceúčelová užitková vozidla správce komunikace (sypače, sekačky trávy) vybavená C-ITS jednotkou typu OBU, která automaticky začne vysílat příslušnou varovnou zprávu (DENM), zpomalí-li vozidla pod stanovenou hranici, např. 50 km/h na dálnici. Rychlost vozidla je OBU jednotkou sledována na základě GNSS polohy a typ komunikace může být určen z mapových podkladů nahraných v jednotce.

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

ETSI EN 302 637-2 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 2: Specification of Cooperative Awareness Basic Service

ETSI EN 302 637-3 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 3: Specification of Decentralized Environmental Notification Basic Service

C-ROADS CZ – Use Case katalog

Nadskupina: C-ITS služby

Podskupiny: C-ITS zprávy, stanice C-ITS