Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Intelligens közlekedési rendszerek és járműnavigáció

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Intelligens közlekedési rendszerek és járműnavigáció"— Előadás másolata:

1 Intelligens közlekedési rendszerek és járműnavigáció
2. Előadás: Adatok, adatgyűjtés: térkép, térképi tartalom, infrastruktúra adat és érzékelés, pozíció

2 ITS modellezés Modell: a valóság egyszerűsített, absztrakt mása
Térbeli (GIS) modellezés Elméleti modell: jelenségek, kiválasztott jellemzők, kapcsolatok Logikai modell: objektumok („digitális entitás”), osztályok, jellemzők (geom/topol/attr) Fizikai modell: adatbázis elemek Detrekői Á. – Szabó Gy: Térinformatika

3 Térképi elemek általában (objektum osztályok)
Határ (1000) Település (2000) Közlekedés (3000) Közúti (3100) Utca (3101), út (3102), tér(3103), komplex utca (3104), úttest (3105), útpálya (3106), komplex csomópont (3180), nullapont (3181), szakasz (3182), elágazás (3183) Vasúti (3200) Sínpálya (3201), kötélvasút (3202), komplex sínpálya (3203), pályatest (3204), pályaszakasz (3205) Légi (3300) Vízi (3400) Segédlétesítmények (közlekedéshez, szállításhoz, kommunikációhoz) (3500) Növényzet (4000) Víz (5000) Domborzat (6000) Terület (7000) ATKIS-objektumkatalógus

4 Digitális térképi szabványok
ATKIS DAT ETAK GDF TIGER

5 Utca (példa) Tulajdonságok Név, rövidítés, másodnév
Jelentőség (településen belüli/kívüli) Különleges sávok (járda, kerékpár stb.) Pálya és útszélesség Sávok száma Burkolattípus Útrang (autópálya, főút stb.) Állapot Stb.

6 Komplex vasút példa

7 DAT Digitális alaptérkép Magyarországon Szabvány: MSZ 7772-1
Objektum-orientált szerkezet Fontosabb részei: Fogalmi modell, adatszerkezet, adatcsere leírás, digitális jelkulcs Geometriai és leíró adatok 9 objektumosztály, 36 objektumcsoport, 261 objektumféleség

8 ETAK 1983-ban alapított USA navigációs cég formátuma (ma TeleAtlas)
Termék: Etak Navigator → Clarion, Blaupunkt stb. 1: méretarányban 1.6 millió mérföld adatbázisban (USA lakosság 70%-a lefedve)

9 GDF Geographic Data Files
ERTICO és NavTech (Navteq) szabvány → CEN GDF 3.0 (ENV14825:1996) → ISO GDF 4.0 (ISO14825:2004) → GDF 5.0 Draft (ISO/DIS14825) GDF 5.0 → 2011 elfogadás (ISO14825:2011) 1231 oldal, 238 CHF Nagy térképszolgáltatók (Navteq, TeleAtlas …) Text-formátum, XML és SQL támogatás, ma 3D és UML törekvés, időkoordináták

10 A GDF jellemzői Alkalmazásfüggetlen Tartalma:
feature/attribútum/kapcsolat katalógus reprezentációs sémák (pont/vonal/felület/komplex elem) logikai adatszerkezet globális adatkatalógus minőségi specifikáció

11 GDF elemkatalógus Témák: Utak és kompok Adminisztratív területek
Települések és névvel rendelkező területek Felszínborítottság és –használat „brunnel” (híd és alagút) Vasutak Vízi utak Úttartozékok (road furniture) Szolgáltatások Tömegközlekedés Általános elemek

12 Kapcsolat (példák)

13 TIGER Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing system – US Census Bureau

14 POI Point of Interest – Érdeklődési pont/Érdekes hely/Hasznos hely
Fajtái (IGO alapján – példa!): Fuvarozás: Terminálok, kompállomás, buszmegálló, pihenőhely, repülőtér, vasútállomás, parkoló, felszíni közlekedés, általános, kikötő Szórakozás Sport&kikapcsolódás Szolgáltatás Bevásárlás Kultúra Sürgősségi szolgálat, hivatalos Étel, ital Mesterséges tereptárgy Vízrajzi pont Szállás Természeti pont

15 POI-gyűjtemények (Tomtom alapján)
Összegyűjtött benzinkutak, barkácsboltok, hotelek, szupermarketek, bankok Örökségi és ősi helyek Templomok, mecsetek Autópályaszolgáltatások Farmok Foci- és rögbipályák, sportlétesítmények Kempingek

16 Topológia Eredetileg térbeli adatstruktúra elsősorban annak biztosítására, hogy a hozzárendelt adatok konzisztens és tiszta szerkezetet alkossanak Ma szabályalapú implementációban rugalmasabb geometriai kapcsolatok lehetségesek (ESRI)

17 Topológiai elemek Geometriai primitívek: Tulajdonságai:
Csomópont (node), él (edge vagy arc), közbülső pont (vertex) Tulajdonságai: Összekötöttség (connectivity): él-csomópont kapcs. Területmeghatározás: poligon-él kapcs. Irányítottság (contiguity): bal-jobb kapcs.

18 Táblázatos topológia Adatmezők:
AAT: ID, From-node, To-node, Lpoly, Rpoly PAT: ID, éllista

19 Gráf, mint topológiai egység
Mátrixos megadási módok: Incidencia (él-csomópont) mátrix Adjacencia (csomópont-csomópont) mátrix Többféle megadási mód Általánosítási lehetőség n1 n2 n3 n4 1 -1 2 3 4 5 n1 n2 n3 n4 3 -2 -1 4 2 1

20 Legfontosabb topológiai hibák
Túlnyúlás (overshoot) Alulnyúlás (undershoot) Metszéspont hiánya Álcsomópont Önmetszés Kettőzés/többszörözés Attribútum-hibák

21 Kiterjesztett topológia
További elemek: multipont, ív, görbe, spline Levezetett osztály: geometriai hálózat saját elemekkel Külön definiált közlekedési objektumok: Út Csomópont

22 Nyomvonal vs. Logikai kapcsolat
Node vs vertex!

23 Topológia a formátumokban
Shape: korrigált, de azt nem tartalmazza Coverage: korrigált és elemi szinten tartalmazza Geodatabase: korrigált és teljes mértékben tartalmazza OSM: korrigált, de csomópont-töréspont keveredés lehetséges

24 OSM topológia Fontos elemei: node, way, (area), relation, (role, member)

25 3D az OSM-ben (pl. Németország)
2D-s rétegek integrálása SRTM magasságok integrálása Felszínborítottság és –használat integrálása Épületmodellek, címkék és POI-k integrálása LOD létrehozása 3D-s megjelenítések

26 Heidelberg

27 Helytípusok, megadási módok
Intézménynév (pl. Városháza) Lakcím (utca, házszám) Postai irányítószáma (kód) x-y pont Szelvény (linear reference)

28 Magyarország jelenleg - részlet

29 Számokban Napi frissítésekből: ; ; ; ; ; Formátum Shp: 7 réteg 41 file (shp,shx,dbf,prj) 17.7 MB (2010), 42.8 MB (2011), 77.4 MB (2012), MB (2013), MB (2014), MB (2015) Road réteg: 2010: polyline, pont (vertex+node) 2011: polyline, pont 2012: polyline, pont 2013: polyline, pont 2014: polyline, pont 2015: polyline, pont Osm: 1 xml file >1.5 (2010), >4.7 (2011), >7.8 (2012), >13.0 (2013), >17.4 (2014), >25.4 (2015) millió sor 112 MB (2010), 341 MB (2011), 575 MB (2012), 952 MB (2013), 1314 MB (2014), 1903 MB (2015)

30 Közúthálózaton gyűjtött adatok köre
Forgalmi adatok Baleseti adatok Időjárási adatok

31 Forgalmi adatok Forgalomnagyság (v) Sebesség (S) Sűrűség (D)
Adott keresztmetszeten adott idő alatt áthaladó járművek száma Pl. 15 perces csúcsidőszakhoz tartozó forgalomnagyság (j/h) Sebesség (S) Hatékonyság jellemzése Utak osztályozása Sűrűség (D) Adott szakaszon tartózkodó járművek adott pillanatban D=v/S

32 Forgalmi adatgyűjtés - statisztika
Forgalmi tervezés céljából Keresztmetszeti számlálás Útkeresztmetszet ill. útszakasz terhelés Forgalom összetétele Célforgalmi számlálás (kikérdezéses) Kézi vagy automatikus módszer Forgalomfelvételi lap Hurokdetektorok (akár járműhossz mérésével)

33 Forgalmi adatgyűjtés – folyamatos I.
Dinamikus forgalomszabályozás céljából Hurokdetektorok Számlálás + foglaltság Forgalmi irányító lámpák szabályozása Statisztikai adatok Drága, sérülékeny

34 Néhány detektorhely Budapesten

35 Hurok-detektor adatok
LoopData_ID Eltarolasi_idopont Keletkezesi_idopont Merohely Jarmuszam Atlagsebesseg Foglaltsag 30626 MS001 80 50 30627 MS003 440 113 1 30628 MS009 200 2 51 30629 MS010 280 123 30630 MS011 40 49 30631 MS015 131 30632 MS016 360 4 30633 MQ_Budapest_Amt3_MSt19 30634 MQ_Budapest_Amt3_MSt15 70 30635 MQ_Budapest_Amt3_MSt16 30636 MQ_Budapest_Amt3_K916_MSt18 69

36 Forgalmi adatgyűjtés – folyamatos II.
Kameraképek alapján

37 Képekből forgalom

38 TrafficEye

39 Soccer

40 Antar eredmények

41 Floating Car Data I.

42 Floating Car Data II. Stuttgart Taxik 95%-a segítségével

43 Baleseti adatok Statisztikák Rendőrség, KSH

44 Baleseti adatok II. ÁKMI (ma: MK) A baleset tipusa (számított adat)
megye ev honap nap ora perc telepules utszam km m okozo_hal bal_helye gyal_kozl idojaras latasi_vi termeszet okozo ittassag gyogyszer 01 2002 10 21 40 13189 94000 000 1 7 2 4 41 112 5 00 15 29744 52 A baleset tipusa (számított adat) AZONOS IRÁNYBA HALADÓ JÁRMŰVEK ÖSSZEÜTKÖZÉSE. 101. Ütközés hátulról, balról (vagy jobbról) történő előzésnél. 102. Ütközés hátulról, kettős előzésnél 103. Ütközés hátulról, forgalmi sáv változtatásánál 104. Ütközés hátulról, két jármű forgalmi sáv változtatásakor 105. Utoléréses baleset, két vagy több résztvevővel. 106. Utoléréses baleset két, vagy több résztvevővel, valamelyik jármű fékez, vagy megáll (áll). 107. Ütközés tolató járművel 108. Ütközés induló járművel 109. Azonos irányba egymás mellett haladó járművek ütközése SZEMBE EGYENESEN HALADÓ JÁRMŰVEK ÖSSZEÜTKÖZÉSE 201. Egyenes úton szembe haladó járművek összeütközése, az egyik résztvevő előz, vagy forgalmi sávot vált. 202. Kanyarban, szembe haladó járművek összeütközése, az egyik résztvevő előz ok_neme ok_kora ok_jogos ok_gyakorl sebesseg ok masodl_ok kimen_30 halalos sulyos konnyu tipus kutka kkod vkod kekm kemt vekm vemt szekkmp szekmtp 1 00 05 200 145 000 3 01 9999 0000 09 500 137 2

45 Balesetek tendenciája

46 Időjárás adatok I. ÚTMET rendszer, több mint 200 mérőpont
Meteorológiai állomások Jellemző helyeken, pl. hidak Jelentős részük napelemes Alapadatok: hőmérséklet, nedvességtartalom, légnyomás, csapadék típusa és intenzitása Bővíthetőség: szélsebesség, szélirány, látótávolság, fényviszonyok, ózonkoncentráció, hóvastagság

47 ÚTMET mérőhelyek Napelemes Hálózatos

48 ÚTMET-leltár (2010 és 2011:közbeszerzés)
Összes állomás: 213 db műszakilag megfelelő: 146 db hiányos: 37 db erősen sérült: 7 db Műszakilag nem megfelelő: 13 db Nem található: 10 db Új közbeszerzés: 60 új mérőhely, nyertes ár 231 MFt

49 Új ÚTMET-térkép 125 db 57 db 213 állomás 31 db

50 Időjárás adatok II. Útburkolati érzékelők Adatátvitel központba GSM-en
Úttest felszíni hőmérséklete, útpálya állapota, felszíni nedvesség, vízfilm vastagsága, vegyi összetétel (sókoncentráció), fagyáspont, talajhőmérséklet Adatátvitel központba GSM-en Útüzemeltetők: (2013-ban már nem elérhető, most Magyar Közút)

51 Időjárási adatok III. Kamera-képek alapján köd érzékelés
(Safespot – LCPC) Kamera-képek alapján jegesedés érzékelés Daytime fog detection Visibility range estimation . Daytime fog detected . Visibility range < 100 m

52 RAIN DETECTION Histogram of rain streaks orientation 1 2 3 8 4 5 6 7 8
- 18° - 36 ° - 54 ° - 72 ° - 90 ° 18 ° 36 ° 54 ° 72 ° 90 ° Column Row 1 2 3 8 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 rain 8 Histogram of rain streaks orientation 9 10 7

53 Wireless Sensor Network
Sensor Node – Gateway Node Node-topológia!

54 Alapfogalmak Hely (pozíció): koordinátával megadott pont (position v. location) Helyzet: irány a koordinátatengelyekhez viszonyítva (attitude) Sebesség: koordináták időbeli megváltozása (speed v. velocity) Gyorsulás: sebesség időbeli változása (acceleration) Távolság: két pont közti legrövidebb szakasz hossza (distance)

55 „Változatok” Átlagsebesség és pillanatnyi sebesség
Átlaggyorsulás és pillanatnyi gyorsulás Oldalgyorsulás (centrifugális-centripetális) és pályamenti (tangenciális) gyorsulás Gyorsulás és lassulás Gyorsulás megváltozása (jerk) – a’ (vasútépítésben: h-vektor) Gyorsulásváltozás változása (jounce) – a” (vasútépítésben: m-vektor)

56 Hely

57 Helyzet

58 Abszolút kontra relatív
Abszolút pozíció – relatív pozíció X, Y, Z koordináta – dX, dY, dZ koordinátakülönbség Abszolút sebesség – relatív sebesség v sebesség – dv relatív sebesség Abszolút gyorsulás – relatív gyorsulás Nehézségi erőtér

59 Földi nehézségi erőtér
A Newton-féle tömegvonzás, a forgás és az égitestek hatására kialakuló erőtér Tapasztalt g értékek Amszterdam (9.813), London( 9.812), Nicosia (9.797), Párizs (9.809), Róma (9.803) Grace-misszió

60 Helymeghatározási eszközök
Relatív érzékelők Abszolút érzékelők Érzékelő egyesítés (sensor fusion)

61 Relatív érzékelők Távolság-, pozíció- vagy irányváltozás detektálására
Néhány csoport: Elmozdulás-mérő Kerékfordulatszám-mérő (odométer) Giroszkóp Gyorsulás-mérő

62 Elmozdulás-mérők és odométerek
Optikai/kamerás/lézeres/induktív/mechanikus mérők ABS-szenzorral DMI (distance measuring instrument), mint komponens kHz – MHz frekvencia 0,45-1,34 m/s

63 Dead-reckoning Szóhasználat: dead vs. ded(uced)

64 Giroszkóp Tengely körül forgó kerék (részben L. Foucault találmánya)
Más neve: pörgettyű 3 merőleges tengelyű változata navigációra alkalmas Mérés: szögelfordulás v. szögváltozás

65 Gyorsulásmérő IMU részeként Működési elv: Felbontás: 1 µg
Mechanikus (pl. rugós, ingás) MEMS Piezo-elektromos Optikai/lézeres Felbontás: 1 µg Frekvencia: >300Hz

66 Abszolút érzékelők Koordinátarendszerben pozíció vagy helyzet érzékelői Néhány csoport: Iránytű Műholdas helymeghatározás

67 Iránytű A mágneses északi irány megjelölésére szolgáló műszer
Különböző változatban Veszélyek a használatkor Magnetometer: irány és erősségmérés

68 Műholdas helymeghatározás I.
GPS: Jelenleg 30 műhold 6 pályán km magasan Tkp. Távolságmérés (ívmetszés) – trilateráció Mérési mód: Kód – fázis Abszolút – relatív Statikus – kinematikus Valós idejű – utólagos

69 Pontosság Navigációs: absz., valós, kód, 10 m
DGPS: diff, valós, kód, m Statikus: rel, utó, fázis, mm-cm Kinematikus: rel, utó, fázis, cm RTK: rel, valós, fázis, cm Pontossághígulás: HDOP, VDOP, TDOP…

70 Műholdas helymeghatározás II.
Kiegészítés, korrekció: augmentation Satellite Based AS: WAAS (USA), Egnos (EU)… Ground Based AS: VHF, UHF sáv… Differential GPS, DGPS hálózat Real Time Kinematic, virtuális állomáshálózat (SAPOS)

71 Műholdas helymeghatározás III.
Glonass 21+3 műhold km magasságban 3 pályán PDOP

72 Műholdas helymeghatározás IV.
Galileo Tervezett rendszer 27+1 műholddal 3 pályán km magasan Különböző szolgáltatások Open Service (OS) Commercial Service (CS) Safety of Life Service (SoL) Coverage Global Local Accuracy Horizontal Vertical Dual Frequency H = 4 m V = 8 m Single Frequency H = 15 m V = 35 m < 1 m (dual frequency) < 10 cm (locally augmented system) 4-6 m (dual frequency) Availability 99.8 %

73 Műholdas rendszerek

74 Helymeghatározási módok
TOA (Time of Arrival), TOF (Time of Flight): két abszolút távolságmérés bázisokról TDOA (Time Difference of Arrival): multilateráció (ívmetszés) – a legelterjedtebb megoldás GPS, GSM, LORAN-C, DECCA, … AOA (Angle of Arrival): szögek meghatározása (~előmetszés) FDOA (Frequency Difference of Arrival): differenciális doppler

75 GSM-alapú pozícionálás
Csak bázisállomás (cella) azonosítás: 0.1 – 3km Cell-ID+TOA: 500 m AOA: m TDOA: 50 m

76 LPS Local Positioning System Változatok: Ultrahang (5-10m) Infravörös
Wifi → WPS UWB (akár 25cm) ZigBee Bluetooth RFID

77 RFID Radio Frequency Identification

78 Térképillesztés Map matching Cél: a pozíció és térkép összehangolása
Megoldása: Hagyományosan valószínűségi módszer Elemek kiválasztása, mérőszámok meghatározása, valószínűségek levezetése, döntés Fuzzy logika alapú illesztés Fuzzy szabályrendszer alkalmazása Hibrid megoldások

79 Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Intelligens közlekedési rendszerek és járműnavigáció"

Hasonló előadás


Google Hirdetések