Anforderungen an Fahrzeugpositionierung und Karten ... - Coopers
COOPERS – Co-operative Systems for Intelligent Road Safety
Anforderungen an
Fahrzeugpositionierung und
Karten-Referenzierung in
kooperativen Systemen
POSNAV 2007
Martin BÖHM, AustriaTech
Jörg PFISTER, pwp-systems
Stephane DREHER, NAVTEQ
Co-funded by the EC, FP6 IST-Programme
Gliederung
• Kooperative Systeme in IST
• COOPERS
• Kooperatives Verkehrsmanagement
• Kooperative Dienste
• Anforderungen an die
Fahrzeugpositionierung
• Karten - Referenzierung
• Zusammenfassung
Kooperative Systeme in ITS
GPS, Galileo
Terrestrial Broadcast
RDS, DAB, DVB-H
Sat-Comm
GSM-GPRS
UMTS
WiMAX
Broadcast
Transmitter
Beacon
•CALM-M5
•CALM-IR
•CEN-DSRC
Hot-Spot
(Wireless LAN)
Variable Message Sign
Info-Broadcaster
Vehicle-to-Vehicle (M5, IR, MM)
COOPERS CVIS SafeSpot SISTER
COOPERS – Fakten
COOPERS – Co-operative Systems for Intelligent Road Safety
•Integrated Projekt im 4. IST Call, FP6
•39 Partner, koordiniert von AustriaTech
•Budget 16,8 Mio EURO, 9.8 Mio EURO EU - Funding
•Start: 1. Februar 2006
•Dauer: 4 Jahre
VISION:
Vehicles are connected via continuous wireless
communication with the road infrastructure on motorways,
exchange data and information relevant for the specific
road segment to increase overall road safety and enable
co-operative traffic management.
Forschungs Gebiete in ITS
Infrastruktur – Fahrzeug
Kommunikation
(e.g. COOPERS)
Autonome In-Vehicle Systeme
(e.g. CVIS, EASIS…)
und CALM - Standard als
Kommunikationstechnologie
Fahrzeug –
Fahrzeug
Kommunikation
(e.g Car2Car
consortium,
SAFESPOT..)
I2V Kommunikation
• Rasche Datenübertragung von sicherheitsrelevanten
Informationen vom Straßenbetreiber
zu den Lenkern und retour
• Erhöhung der Straßensicherheit durch direkte
und zeitnahe Informationsübermittlung
• Bezogen auf Wetter, Straßenzustand und
Netzwerk Status (z.B.: Straßenzustand,
Netzwerk Auslastung)
• Identifizierung von Gesetzesübertretungen
Kooperatives Verkehrsmanagement
E
V
E
N
T
F
I
L
T
E
R
TCC
OPERATOR
S1
S2
S3
DSS
S4
DSS … Decision Support Service
Kooperatives Verkehrsmanagement
E
V
E
N
T
F
I
L
T
E
R
TCC
OPERATOR
S1
S2
Free flow
S3
DSS
S4
DSS … Decision Support Service
• DSRC (IR,
Mikrowelle)
Technologien für die Infrastruktur –
Fahrzeug Kommunikation
• Zellen basiert
(GSM/GPRS,
UMTS)
• Broadcast (DAB,
DMB, DVB-H)
COOPERS – Dienste
• Unfall/Störung Warnung
• Wetterwarnung
• Baustelleninformation
• Information zum Spurverhalten
• Geschwindigkeitsinformation
• Stauwarnung
• ISA mit Infrastruktur-Kommunikation
• Straßenbemautung zum Steuern der Nachfrage
• International Service Handover
• Navigation - Reisezeit
• Navigation – empfohlener nächster link
• Navigation – Information über aktuelle Karten Updates
Schwachpunkte der derzeitigen Fahrzeugpositionierung
und Karten-Referenzierung
• I2V Kommunikation
• Information zum Spurverhalten
• Geschwindigkeitsinformation
• ISA mit Infrastruktur-Kommunikation
• V2I Kommunikation
• xFCD
Notwendigkeit spurgenauer Information !
Spurgenaue Information
Ändern der Geschwindigkeit
Ändern der Fahrtrichtung (Spur
wechseln, nächste Ausfahrt,
benutzen Sie die Standspur,
Überholverbot…)
Sehr genaue
Empfehlungen/Instruktionen
Reduktion der
Informationsflut
Erhöhung der
Fahrsicherheit
Ausschließen von
Fehlinterpretationen
xFCD
Fahrzeugkinematik (Geschwindigkeit der Räder,..)
Aktivität der Sicherheitssysteme (z.B. ABS, ESP),
Warnblinkanlage und Unfallalarm (z.B. Airbag ausgelöst)
Wetterinformation (z.B.: Außentemperatur,
Regensensorik, Nebelleuchten an/aus)
GNSS Position des Fahrzeuges
Fahrzeuge werden als mobile Sensoren genutzt um
Ereignisse noch besser erkennen zu können
Anforderungen an die
Fahrzeugpositionierung
Spurgenaue Lokalisierung des Fahrzeuges
Positionsgenauigkeit
transversal +/- 1.0 meters
longitudinal +/- 30 meters
+/- 30 Meter
+/- 1.0 Meter
GPS + EGNOS
A5 südlich vom Frankfurter Kreuz
GPS + EGNOS
A4 östlich von Köln
Tunnel in Darmstadt
GPS 1
GPS 2
ca. 60m
Tunnel
Robust positioning in COOPERS
GPS + motion
sensor + gyro
In Car Comm.
CAN (OBD-II)
USB 2.0 client
I2V Technologies
CALM IR
GPRS
CALM M5
Communication Gateway
(EFKON-Mobility)
IR
M5
GPS
Antenna
Rx:
DAB
DVB-H
(RDS-TMC)
OBD-II
CAN
USB
In Car Comm.
USB
Bluetooth
Optional
CAN (in-vehicle)
Additional sensors
Comm.
DAB
DVB-H
(RDS-TMC)
OS
Microsoft XP (emb)
HMI
7” TFT
RPU
(PWP Systems)
Automotive PC
(T&TT On Board Unit, ARS)
Anforderung an die Karten-
Referenzierung
Positionsdaten müssen eindeutig im
Fahrzeug GIS referenziert werden können
• Absolute Genauigkeit Robuste Navigation
• Relative Genauigkeit spur-genaue
Referenzierung möglich
+/- 30 Meter
+/- 1.0 Meter
Genauigkeit der digitalen Karten
Eine begrenzte Auflösung reduziert zusätzlich die
Genauigkeit der Karte
absolute
positioning
error
e
UTC/LCPC for CVIS
map error
s
Auflösung der Koordinaten in digitalen Karten:
10 micro-Grad (~1 m) addiert sich zum Kartenfehler
Relative Genauigkeit im Fahrzeug- GIS
Aktuelle GIS-Datenbanken:
Knoten-Kanten Modelle
(Straßenmittelachse)
Spurinformation als
Attribut der Kante
ein spurgenaues
Map- Matching ist nicht
möglich!
Source: www.dlib.org/dlib/july00/crane/07crane.html
Map Matching
Map matching Prozess ordnet der GNSS Position des Fahrzeugs
eine Kante auf der Karte zu
• Aktuell
Link 2
Position wird auf die Strassenmittelachse “projeziert”
Output: Kanten-Id und offset (distanz vom Knoten zur Position)
• Spurgenaue Positionierung
genaues Strassenmodel inkl. Spuren nötig
Output: Kanten-Id, offset und lateral offset
Strassenmodel mit Spuren
Spurenmodell mit aktuellen NAVTEQ Daten möglich
Spurinformation als Attribut der Kante 2D Model
• ADAS Number of Lanes:
– Anzahl der durchgehenden Spuren
• Extended Number of Lanes
– Genaue Anzahl der Spuren inkl. Abbiegespuren und Ausfahrten
– Lane connectivity
– Lane restrictions
Fehlende Information: Strassen- oder Spurbreite
Standard Spurenbreite für Land
Karten Technik für die Zukunft
Bedingung für eine Spurgenaue Positionierung:
Auflösung mindestens 10% der Spurenbreite eine Stelle mehr
• Zusätzlicher Speicherplatz
– Aktuell: 8 bytes für Koordinaten
– 1 Byte mehr für ein zusätzliche Stelle
~ 300 MB mehr für die navigierbaren Daten eines standard binären
Kartenformats (PSF) für ganz Europa.
• Neu-erfassung der Strassen.
- Satellitendaten nicht flächendeckend verfügbar und ungenau.
- Modellierung der Daten muss angepasst werden: Spurmittelachse
Strassenrand Fehlende Markierung
Kalibrierung des On-Board Systems
Möglicher Lösungsansatz:
Kalibrierung bei Gantry
mittels Infrarot-
Kommunikation:
• Spurinformation
• Kartenupdate
Zusammenfassung
• Spurbezogene Verkehrsinformation
• Reduzierung der Informationsflut an den
Fahrzeuglenker
• Präzise Information vom Fahrzeug an den
Straßenbetreiber
• Anforderungen werden von den Diensten
abgeleitet
• Robuste Positionierung
• Satelliten-Navigation (sole means) reicht nicht aus
• Hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit mit
hybridem Ansatz, z. B. Galileo und/oder Positions-
Fix (Gantry)
• Karten-Referenzierung
• Update bei Gantry
• Neues Kartenmodell notwendig
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Martin Böhm
AustriaTech
martin.boehm@austriatech.org
Dr. Jörg Pfister
pwp-systems
pfister@pwp-systems.de
Stephane Dreher
NAVTEQ BV
stephane.dreher@navteq.com
© Die enthaltenen Kartenplots sind mit Hilfe von google erstellt
worden und nur für die Präsentation auf der DGON Konferenz
„POSNAV“ 2007 lizenziert. Eine weitere Verbreitung oder
Verwendung dieser Darstellungen ist nicht zulässig!
Bei eventuellen Verstößen übernimmt der Autor keine Haftung!
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