Sisteme de Comunicatii Vehicul Vehicul(v2v) Si Vehicul Infrastructura(v2i)

Sisteme de comunicații vehicul-vehicul(V2V) și vehicul-infrastructură(V2I)

Cuprins

Sisteme de comunicatii utilizate in traficul rutier

Undele radio

Senzori wireless(Wi-Fi)

Fibra optica

Tehnologii de tipul GPRS

Bluetooth

GPS

Sistemul Traficului rutier

Strategii de dirijare a semnalului

Sisteme inteligente de conducere

Sistemele inteligente de transport(ITS)

Aplicații ale sistemelor de management al traficului rutier

Sistem de monitorizare al traficului pe autostrăzi

Sisteme avansate de parcare (SAP)

Sisteme automate de parcare

Sisteme avansate de plată

Aparate de taxare avansate

Automobile cu sistem de parcare automat

Sistem de monitorizare de la distanșă a starii drumurilor

Sistem de informare și monitorizare a traficuluiâ

Modulul de afișare

Modulul de afișare alfa-numeric

Modulul radar

Modulul de comandă și programare

Modulul de monitorizare a fenomenelor metrologice

Modulul de inregistrare video cu radar(SIV-R)

Modulul de inregistrare video cu analizor de traffic (SIV-AT)

Modulul de inregistrare video cu radar si analizor de traffic(SIV-RAT)

Sisteme de comunicatii utilizate in traficul rutier

Undele radio

Undele radio sunt unde electromagnetice utilizate în special pentru transmisii de radio și televiziune, cu frecvențe de la câțiva kilohertz până al câțiva gigahertz (1 GHz=109 Hz). În anumite aplicații speciale însă domeniul de frecvențe poate fi mult extins. Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor, forul care reglementează telecomunicațiile prin unde radio, stabilește prin convenție limita superioară a frecvenței undelor radio la 3.000 GHz.

Pentru transmisii radio și TV se definesc benzile:

Radio

Unde lungi: 153 kHz-279 kHz

Unde medii: 531kHz-1.620 kHz

Unde scurte: 2.310 kHz-25.820 kHz

Unde ultrascurte: 88MHz-108 MHz

Televiziune

Banda I(canalele 2-6): 54 MHz-88MHz

Banda III(canalele 7-13): 174 MHz-216 MHz

Benzile IV și V(canalele 14-69): 470 MHz-806MHz

Radio a fost la origine o metodă de transmitere a sunetelor prin unde radio, care prin natura lor sunt unde electromagnetice. Tot “radio” se mai numește și aparatul receptor corespunzător. Azi se transmit prin radio (unde radio) o gamă largă de semnale diferite, inclusiv imagini mișcătoare (televiziune) și fluxuri enorme de date. Undele radio călătoresc prin aer și pot trece prin cele mai multe corpuri nemetalice inclusiv corpul omenesc.

De foarte multă vreme omul a fost nevoit să transmită informații la distanțe mari. În antichitate semnalele cu ajutorul focurilor constituiau singura cale de comunicare la mari distanțe; așa s-a aflat de exemplu de căderea Troiei sau a Ierusalimului.

Existența undelor radio a fost făcută cunoscută publicului larg în special de către Guilermo Marconi, un inventator italian. Fizicianul sârb din America Nikola Tesla a contribuit în mod esențial, pe lângă alți câțiva inventatori, la crearea primului aparat de radio (precum și la alte multe invenții din domeniul electrotehnicii). El a construit un sistem care putea transmite și primi semnale radio de la o distanță de aproape 3 km. În 1895 a trimis un semnal radio pentru prima dată; în 1907 el a recepționat prima dată un semnal radio din Canada, și anume semnul “x” din Codul Morse.

Odată cu acesta a început să se dezvolte telegrafia fără fir și folosirea codului Morse, care au fost foarte importante mai ales pentru comunicarea între nave în cazul unor dezastre pe mare. Primul care a transmis un mesaj vocal prin undele radio a fost Reginald Fessenden în 1900. Nikola Tesla a început în 1900 construcția primei stații de emisie de radio, dar din lipsă de fonduri a abandonat idea. Totuși el este considerat inventatorul ideii de stații radio cu emisiuni.

Rețelele fără fir sunt rețele de aparate și dispozitive interconectate prin unde radio,infraroșii și alte metode fără fir.

În ultimii ani ele au cunoscut o dezvoltare semnificativă pe plan mondial, reprezentând o solutie alternativă la legăturile cu fir (electric, din fibra optică și altele). Conexiunile fără fir devin tot mai populare, deoarece ele rezolvă probleme ce apar în cazul când avem multe cabluri, conectate la multe dispozitive. Tehnologiile moderne fără fir pot interconecta echipamentele (sau și rețelele locale, LAN-urile) la distanțe mici, dar și la distanțe mari.

În prezent există mai multe moduri de a transmite date cum ar fi prin Wi-Fi, fibră optică, Bluetooth, GPRS,, GPS etc.

Senzori wireless(Wi-Fi)

Rețelele fara fir sunt rețele de aparate și dispozitive interconectate prin unde radio, infraroșii și alte metode fără fir. În ultimii ani ele au cunoscut o dezvoltare semnificativă pe plan mondial, reprezentând o soluție alternativă la legăturile cu fir(electric, din fibră optică și altele). Conexiunile fără fir devin tot mai populare, deoarece ele rezolvă problemele ce apar în cazul când avem multe cabluri, conectate la multe dispozitive. Tehnologiile moderne fără fir pot interconecta echipamentele (sau rețelele locale, LAN-urile) la distanțe mici, dar și la distanțe mari.

Wi-Fi este o tehnologie folosită deseori la implementarea rețelelor locale de calculatoare de tip rețea locală fără fir (Wireless Area Network, WLAN). Un WLAN este un sistem de comunicații implementate ca extensie la, sau ca alternativă pentru o rețea locală (LAN) cablată, într-o clădire sau campus, combinând conectivitatea la viteză mare cu mobilitatea utilizatorilor, într-o configurație mult simplificată.Avantajele evidente, cum ar fi mobilitatea, flexibilitatea simplitatea în instalare, costurile de întreținere reduse și scalabilitatea, au impus Wi-Fi și WLAN ca o soluție tot mai mult utilizată.

O tehnologie suplimentară, care poate capta datele de șapte ori mai repede și de o mie de ori mai departe decât populara tehnologie Wi-Fi, este tehnologia WiMAX. În timp ce rețelele Wi-Fi simple au o rază de acțiune de aproximativ 30 m, WiMax utilizează o tehnologie de microunde radio care mărește distanța la aproximativ 50 km. Astfel se pot construi chiar rețele metropolitane (MAN) bazate pe tehnologia WiMAX.

Tipuri de echipamente:

Echipamentele de transmisie/recepție fără fir sunt de obicei de două tipuri:

stații bază (Base Stations, BS)

stații client (Subscriber Units, SU)

Stațiile bază au deschiderea antenei de obicei de la 60 până la 360 de grade, asigurând conectivitatea clienților pe o anumită arie. Ele pot fi legate la o rețea cablată prin fibră optică, cablurile metalice sau chiar relee radio. Stațiile client au antene cu deschidere mult mai mică și trebuie orientate spre BS-uri. Subnivelul Media Access Control (MAC) are următoarele sarcini:

Pentru stațiile client:

Auntetificare (înregistrare în condiții sigure)

Deauntetificare (dezînregistrare în condiții sigure)

Transmisie în coniții de siguranță

Livrare de MAC Service Data Units (MSDU) între echipamentele wireless

Pentru stațiile bază:

Asociere (înregistrare)

Deasociere (dezînregistrare)

Distribuție de cadre MAC

Integrare (rețeaua existentă wireless poate comunica cu rețele bazate pe alt tip de tehnologie wireless)

Reasociere (suportă cedarea dinamică a clienților unui alt BS, precum și comunicația cu alte BS)

În general, pentru orice echipament wireless, fie acesta o stație bază, fie o stație client, antenele sunt cele care oferă robustețe și flexibilitate. Chiar dacă sunt abia amintite în discuție pe marginea rețelelor fără fir, antenele sunt cele care optimizează anumite aplicații, cum ar fi legătura între mai multe clădiri, etc. Întrucât mediul fară fir este unul foarte dinamic, prin folosirea unor antene direcționale se poate influența modalitatea de propagare a semnalului radio. Astfel, energia și caracterisitca unui semnal pot fi direcționale de-a lungul unui culoar îngust în loc să se lovească de pereți, ceea ce ar aduce la o risipă de energie sau la interferențe de semnal nedorite.

Antenele omnidirecționale emit radio în toate direcțiile (sferă), în timp ce antenele unidirecționale concentrează semnalul pe o direcție preferențială dată de orientarea antenei. Cu cât unghiul de emisie este mai mic, cu atât mia mare este distanța acoperită. Avantajul antenelor omnidirecționale constă în faptul că antena clientului nu trebuie să fie foarte precis orientată, fiind suficient să se afle în aria de acoperire a antenei stației bază. Dezavantajele sunt numeroase: risipă de putere de emisie, securitate scăzută datorită riscului de interceptare a undelor radio.

Antenele unidirecționale se situează pe o poziție mai bună în ceea ce privește folosirea eficientă a puterii de emisie dar și a riscului mai scăzut de interceptare a transmisiei. Dezavantajul lor constă în faptul că acordarea antenelor bază-client trebuie făcută foarte precis și dimensiunea este semnificativă. În practică, antenele unidirecționale se folosesc numai pentru legături fixe de tipul punct-la punct, cum ar fi cazul unui bridge sau al unui ruter de tip wireless.

Diversitatea antetelor oferă beneficii substanțiale implementărilor rețelelor locale fără fir, cum ar fi luxul folosirii mai multor antene sau posibilitatea de a alege cel mai bun tip de antenă pentru o locație dată. Pentru aceasta este nevoie de o bună cunoaștere a proprietăților semnalului radio și a modalităților de amplasare corectă a antenelor radio. În practică, antenele amplasate prea aproape una de alta duc la o degradare a performanței receptorului. Utilizarea diferitelor tipuri de antenă are, de asemenea, impact și asupra metodei, dar și a rezultatelor monitorizării unei locații.

Clasificarea rețelelor fără fir după aria acoperită, de la mic la mare:

Wireless Personal Area Network (WPAN) – v. Rețea personală

Wireless Local Area Network (WLAN) – v. Rețea locală

Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) – v. Rețea metropolitană cf. Standardului 802.16 sau WiMAX

Wireless Wide Area Network (WWAN) – v. Rețea de arie largă

Fibra optica

Fibra optică este un mediu de transmisie transparentă la radiația luminoasă, format dintr-un miez dielectric (sticlă sau material plastic) înconjurat de un înveliș dielectric cu indice de refracție mai scăzut. Fibrele optice sunt utilizate pentru transmisiuni pe distanțe foarte mari (continetale, oceanice), dar pot fi folosite și pentru distanțe foarte mici.Pentru semnalul digital, cea mai bună soluție este transmisia pe fibră optică, ce permite regenerarea pe secțiuni mai mari de 50 km.

În sistemele optice de transmisie, fibrele optice (FO) se utilizează ca mediu de transmisie, înlocuind cablurile convenționale, față de care prezintă o serie de caracteristici net superioare: imunitatea la interfețele electromagnetice, izolarea electrică a transmițătorului de receptor, absența problemelor legate de scurtcircuitare și stăpungere, pierderi reduse, lărgime de bandă extrem de ridicată, reducerea volumului, a greutății și a prețului de cost.

Există și două mari dezavantaje importante ale transmisiilor pe fibră optică și anume atenuarea în fibră și dispersia.

Structura fibrei optice

Un conductor de fibră optică este format din următoarele părți așa cum reiese din figura de mai jos:

miezul – centrul subțire al fibrei pe unde circulă lumina;

învelișul – material plastic;

mediul protector – înveliș de plastic care protejează fibra de eventualele deteriorări și de umezeală.

înveliș

miez mediu

Figura 1.3.1. Structura fibrei optice

Din punct de vedere tehnic transmisia datelor prin fibră optică se bazează pe conversia impulsurilor electrice în lumină. Aceasta este apoi transmisă prin mănunchiuri de fibre optice până la destinație, unde este reconvertită în impulsuri electrice.În figura 1.3.2 și 1.3.3 sunt prezentate două imagini reprezentând structura fibrei optice.

Figura 1.3.2 Structura fibrei optice Figura 1.3.3 Structura fibrei optice

Transmisiile optice ghidate s-au dezvoltat mult odată cu perfecționarea tehnologiilor legate de fibrele optice cu pierderi mici (sub 10 dB/km), pierderile în fibră (L f ), reprezentând principal sursă de pierderi în astfel de ce format din următoarele părți așa cum reiese din figura de mai jos:

miezul – centrul subțire al fibrei pe unde circulă lumina;

învelișul – material plastic;

mediul protector – înveliș de plastic care protejează fibra de eventualele deteriorări și de umezeală.

înveliș

miez mediu

Figura 1.3.1. Structura fibrei optice

Din punct de vedere tehnic transmisia datelor prin fibră optică se bazează pe conversia impulsurilor electrice în lumină. Aceasta este apoi transmisă prin mănunchiuri de fibre optice până la destinație, unde este reconvertită în impulsuri electrice.În figura 1.3.2 și 1.3.3 sunt prezentate două imagini reprezentând structura fibrei optice.

Figura 1.3.2 Structura fibrei optice Figura 1.3.3 Structura fibrei optice

Transmisiile optice ghidate s-au dezvoltat mult odată cu perfecționarea tehnologiilor legate de fibrele optice cu pierderi mici (sub 10 dB/km), pierderile în fibră (L f ), reprezentând principal sursă de pierderi în astfel de canale.

Tehnologii de tipul GPRS

Pentru că GSM-ul nu a fost niciodată creat pentru a permite comunicarea la viteză, calitatea și costurile cerute de un utilizator al anului 2001, transmisiile mobile de date la viteză de 9,6 kbps precum și tarifarea la timp oferită de tehnologia GSM au fost mult timp o stavilă în calea dezvoltării comunicațiilor mobile de date.

Spre deosebire de GSM, tehnologia GPRS și, implicit serviciile oferite de aceasta, oferă câteva avantaje clare pentru utilizator:

O caracteristică importantă a tehnologiei GPRS este conectarea permanentă a utilizatorului. Conceptul de “always on” înseamnă că utilizatorul, în mod similar unui calculator (PC) conectat într-o rețea, poate rămâne permanent conectat, dar plătind numai pentru volumul de date transferat și nu la timp, așa cum se întâmplă în cazul transferurilor de date pe rețeaua clasică GSM. Plata, deci, se face în funcție de volumul de date transmise și nu în funcție de durata transmisiei. Pe piață sunt disponibile diferite modele de abonamente, unele cu volum de date incluse, pentru “heavy users” de date sau dimpotrivă abonamente mai scăzute ca preț, pentru cei care consultă informațiile doar ocazional.

Timpul de conectare – în sistemul GPRS conectarea se face extrem de rapid, tipic 2-3 s în loc de 30-40 s cât eram obișnuiți la o conexiune de date peste GSM sau chiar la un dial-up fix de internet. Acest lucru este critic pentru aplicații bancare, securizate, de tip “remote credit card authorization” unde nu poți obliga utilizatorul să mai aștepte încă 30 s pentru conectare.

Viteza de transmisie a informației – vitezele de transfer de date oferite sunt de asemenea net superioare GSM, ele ajungând astăzi la valori uzuale de 33-35 kbps. Pe măsura dezvoltării acestor servicii, vitezele oferite vor crește spre 80-90 kbps.     Viteza maximă teoretică oferită de GPRS este de 171 kbps (atunci când se utilizează toți cei 8 time slot ai purtătoarei radio). Aceasta este de cca 3 ori mai mare, net superioară unei conexiuni fixe de telecomunicații (de dial up) de 64 kbps și de cca 10 ori mai mare decât cele oferite de GSM. Astfel informația este transmisă mai repede și mai eficient de-a lungul rețelei mobile.

GPRS permite folosirea în regim de mobilitate totală a aplicațiilor de tip navigare pe internet, acces al informațiilor de companie de la birou, aplicații de transmisie text sau imagini video, comunicare personală, comerț mobil, localizare etc. Toate acestea fie la birou, fie acasă pe laptop, fie în mașină afișate pe display-ul inteligent al acesteia, sau când mergem pe jos, pe ecranul terminalului nostru mobil, fie el telefon sau PDA. Practic informația este cu noi, oriunde, oricând, accesibilă de pe orice terminal.

Tehnologia GPRS permite dezvoltarea și lansarea de noi aplicații, care nu au putut fi disponibile datorită limitărilor tehnologiei GSM (transmisie de date la 9,6 kbps) și ale SMS (mesaj cu lungime de maximum 160 de caractere). De exemplu putem naviga pe internet, în condiții de viteză de acces net superioare soluțiilor clasice de dial-up fix. Timpul petrecut în accesarea unui site de pe internet se scurtează considerabil. Putem face mai multe în timp mai puțin și să nu uităm că vom plăti doar pentru ceea ce vedem/accesăm.

Putem accesa, de asemenea, în condiții de totală securitate (prin intermediul VPN) și mobilitate, informațiile aflate pe intranetul firmei noastre, ca să consultăm ultima prognoză de vânzări, ultimul tabel de prețuri, sau financiare – acțiuni, oriunde ne-am afla.

Practic se poate face accesul la orice informație aflată pe intranetul companiei, aici incluzând accesul la e-mail, agenda electronică personală cu date despre întâlniri, lista de telefoane, adrese, sarcini și priorități, fișiere diverse, baze de date etc. se face oricând și de oriunde.

Putem fi în contact permanent cu prietenii prin intermediul aplicațiilor de comunicare personală tip “Instant Messaging”, putem sta la un chat de pe telefonul mobil sau laptop sau putem descărca de pe internet și citi eBooks, cărți în format electronic, etc.

Tehnologia GPRS permite de asemenea transmitere de eCard, ePictures, imagini electronice sau chiar mici filmulețe video în formatul Mpeg4 movie. De exemplu, pentru presă, poate fi posibilă transmiterea la ziar de fotografii de la locul relatării faptei, în timp real, utilizând doar o cameră digitală, un laptop și telefon GPRS.

O altă aplicație ar putea fi monitorizarea de la distanță contra intrușilor a unei proprietăți/loc public, și transmisia de imagini în timp real, la un dispecerat central de pază și securitate/poliție etc. Comanda de la distanță și automatizarea unor aplicații casnice este un alt exemplu. Transmiterea către serviciul de urgență al spitalului, a unor analize/date despre un pacient aflat într-o stare critică, în ambulanță, i-ar putea salva acestuia viața. GPRS este aici ca să ne ofere posibilități de dezvoltare.

Pentru prima dată rețelele mobile devin compatibile cu internetul 100%. Acum se permite funcționalitatea de mobile internet, toate aplicațiile care se folosesc în internetul “fix” pot fi acum portate pe GPRS, ex. navigare pe internet, transfer de fișiere – ftp, chat, email, telnet etc.

GPRS este un standard cu adevărat global, permițând roaming global și este susținut atât de către tehnologia europeană GSM cât și de CDMA, care există pe scară largă atât în SUA cât și în Japonia.

În mod evident toate aceste caracteristici fac din serviciul GPRS unul extrem de eficient, atractiv și rentabil atât în ceea ce privește timpul și banii utilizatorilor, cât și investiția și interesul operatorilor de telefonie celulară.

Pentru utilizarea posibilității de transmitere a datelor în sistemul GPRS, sunt necesare următoarele clase de  terminale:

Clasa A – terminalul permite existența legăturii vocale simultan și lucrul în regimul GPRS;

Clasa B – terminalul susține atît legătura vocală cât și transmiterea datelor în regimul de pachete GPRS, dar aceste regimuri se utilizează concomitent (în timpul transmiterii datelor prin GPRS abonatul nu poate emite și recepționa apeluri și invers);

Clasa C – terminalul asigură doar transmiterea datelor în pachete.

Avantajele folosirii tehnologiei GPRS:

Conectarea permanentă. GPRS iți permite o conectare permanentă prin rețeaua de telefonie mobilă. Astfel, odată realizată, conectarea rămâne permanentă (în mod asemănător unui calculator legat în rețea), iar tu plătesti doar pentru volumul de date efectiv transferat. Ȋn intervalul de timp în care nu se efectuează transferuri de date poți primi și da telefoane fără ca revenirea ulterioară la transmiterea de date să necesite o nouă conectare.

Conectarea instantanee. GPRS facilitează conectarea instantanee, prin care datele pot fi transmise sau primite imediat. Aceasta este esențială în cazul aplicațiilor în care operativitatea este foarte importantă, cum ar fi, de exemplu, autorizarea de la distanță a unei cărți de credit.

În cadrul firmelor care dispun de un parc auto, este din ce în ce mai răspândit controlul forței de muncă și a vehiculelor, care, pe lângă funcția de prevenire a furtului, include o serie de servicii care contribuie la reduceri semnificative ale cheltuielilor de funcționare și creșterea eficienței operaționale ale firmei. Astfel de servicii pot fi: măsurarea consumului de combustibil, timpul de lucru și km parcurși, deci un control total al forței de muncă și un management eficient de flotă.

Echipamentele instalate în autovehicule fac posibil comunicația GPRS și măsurarea consumului de combustibil cu ajutorul cărora se poate verifica mișcarea flotei auto. Prin imprimarea datelor rezultate prin GPRS și măsurarea consumului de combustibil se reduc muncile administrative ale conducătorilor auto și nu în ultimul rând, cheltuielile de funcționare ale firmei.

Bluetooth

În prezent există multe exemple de comunicație digitală pe distanțe scurte în ceea ce privește computerele și dispozitivele de comunicație în general. O mare parte din această comunicație se face prin mijlocirea legăturilor pe fire și cabluri. Aceste cabluri conectează între ele o multitudine de dispozitive făcând uz de o mare varietate de conectori cu diverse forme, mărimi și număr de pini.

Fiind necesar un cablu între fiecare două dispozitive aceasta soluție nu mai pare atât de folositoare. Folosind tehnologia Bluetooth se înlătură acest neajuns deoarece dispozitivele pot comunica prin aer și nu prin fire, folosind unde radio pentru a transmite și recepționa date. Această tehnologie este special proiectată pentru comunicații pe distanțe scurte (nominal 10 m), ceea ce are ca rezultat un consum foarte redus de putere, făcând-o astfel potrivită pentru a fi utilizată de către dispozitive mici, portabile,care sunt alimentate de obicei cu baterii. Tehnologia Bluetooth prezintă un sistem de comunicație, fără fir, cu rază mică de acțiune, care intenționează să înlocuiască comunicarea bazată pe conectare cablată, cu fir, prin intermediul căreia se pot transmite date.

Se remarcă din ce în ce mai mult o tendință de întrepătrundere a domeniului computerelor cu cel al telecomunicațiilor, liniile tradiționale din acestea devenind tot mai puțin distincte. Un bun exemplu este cel al telefonului mobil care, la bază, este utilizat pentru aplicații de voce dar acum poate fi folosit și pentru aplicații de date ca accesul la informație sau browsing. Unele tehnologii de comunicație wireless sunt proiectate să transporte doar voce, pe când altele tratează doar trafic de date. Prin Bluetooth se pot transporta atât date cât și voce și în felul acesta este o tehnologie ideală pentru unificarea acestor două domenii, permițând tuturor tipurilor de dispositive să comunice, ele transportând fie voce, fie date, fie pe amândouă.

Trăsăturile de bază ale sistemelor de comunicație Bluetooth sunt: robustețea, consumul scăzut de energie și prețul mic. Multe dintre caracteristicile de bază ale specificațiilor Bluetooth sunt opționale, implementarea reprezentând diferența dintre produse.

Bluetooth-ul este un set de specificații bazate pe undele radio, pentru o rețea wireless personală (PAN – personal area network) și creează o cale prin care se poate realiza schimbul de informații între aparate precum telefoane mobile, laptop-uri, calculatoare personale, imprimante, camere digitale și console video printr-o frecvență radio sigură și de rază mică. Clasificarea dispozitivelor Bluetooth în funcție de raza de acoperire este prezentată în tabelul 3.5.1.

Tabelul 1.5.1. Clasificarea dispozitivelor Bluetooth în funcție de raza de acoperie

Dispozitivele Bluetooth comunică între ele atunci când se află în aceeași rază de acțiune. Acestea folosesc un sistem de comunicații radio astfel încât nu este nevoie să fie aliniate față în față pentru a transmite, pot fi chiar în camere diferite dacă transmisia este suficient de puternică.

Figura 1.5.2. Simbol Bluetooth

GPS

Global Positioning System (în românește sistem de poziționare globală) este un sistem global de navigație prin satelit și unde radio. Principalul sistem de poziționare prin satelit de tip GPS este sistemul militar american numit "Navigational Satellite Timing and Ranging" (NAVSTAR). Acest sistem, inițiat și realizat de către Ministerul Apărării al Statelor Unite ale Americii (DOD), poate calcula poziția exactă = coordonatele geografice exacte ale unui obiect pe suprafața Pământului, cu condiția ca acesta să fie echipat cu dispozitivul necesar – un receptor GPS. Obiectul poate fi și o persoană, care poate astfel să se orienteze pe pământ, pe apă, în aer sau în spațiu (în apropierea Pământului). NAVSTAR utilizează sistemul geodezic  WGS84, la care se referă toate coordonatele geografice calculate de sistem.

Principiul de funcționare al GPS-ului este folosirea câtorva sateliți din spațiu ca puncte de referință pentru localizarea la sol. Sistemul NAVSTAR dispune la ora actuală în total de 24 sateliți, care se află la o înălțime de 20.183 km de suprafața Pământului. Printr-o măsurare foarte exactă a distanței în linie dreaptă dintre receptor și cel puțin 4 sateliți se poate determina poziția oricărui punct de pe Pământ (latitudine, longitudine, altitudine). În mod normal pentru determinarea poziției în 3D a unui punct de pe suprafața terestră cu ajutorul poziției sateliților ar fi nevoie de doar trei distanțe (trei sateliți), deoarece metoda care se utilizează este cea a triangulației.

Totuși la GPS este nevoie și de a patra distanță pentru minimizarea erorilor de poziționare datorate ceasurilor din receptoare, care nu sunt sufficient de exacte în comparative cu ceasurile atomice din sateliții utilizați. Distanța dintre satelit și receptor se calculează prin cronometrarea timpului de care are nevoie semnalul radio să ajungă de la satelit la receptor. Știind că semnalul radio se deplasează cu 300.000 km/s (viteza luminiii), dacă cronometrăm timpul lui de propagare de la satelit la receptor putem să deduce distanța dintre aceștia. Fiecare satelit are semnalul propriu (Pseudo Random Code), astfel încât receptorul știe exact despree ce sateliți este vorba.

Recepționarea semnalelor emise de sateliți și calculul poziției se poate face în două moduri: modul absolut și modul diferențial:

Modul absolut folosește un singur receptor GPS, iar precizia de poziționare este de circa 10 – 15 m;

Modul diferențial presupune folosirea a două receptoare, dintre care unul are rolul de stație de bază, fiind instalat într-un punct fix cu coordonate cunoscute. Se măsoară diferența dintre coordonatele punctului cunoscut și cele rezultate pentru același punct din analiza semnalelor GPS. Aceste diferențe se folosesc pentru corectarea coordonatelor determinate cu un receptor mobil în alte puncte din zona respectivă. Acest mod de lucru este foarte precis (1 – 5 cm), dar distanța dintre receptorul mobil și stația de bază fixă nu are voie să depășească 30 km.

În general sistemul militar american NAVSTAR este foarte precis; totuși, pentru folosirea sa de către alte organizații sau state, de obicei numai pentru scopuri civile (navigație rutieră), NAVSTAR pune la dispoziție doar o exactitate redusă. De asemenea, SUA își rezervă dreptul de a nu mai pune la dispoziție sistemul deloc, de exemplu în cazul unor conflicte militare.

Figura1.6.1 Sigla oficială a sistemului NAVSTAR GPS

Sistemul traficului rutier

Folosirea metodelor de ordonare sistematică a traficului se conduce după criterii de eficiență în concordanță cu condițiile locale existente. Prin folosirea metodelor de direcționare se creează sistemele de trafic. Prin introducerea sistemelor de prelucrare a datelor a devenit posibilă crearea sistemelor de reglare, adică sisteme ce au posibilitatea de adaptare în raport cu situațiile de trafic actuale. Se poate vorbi astfel, despre o reglare automată a fluxurilor de trafic sau sisteme adaptive.

Aprecierea și valorificarea măsurilor capabile să influențeze traficul reprezintă o sarcină complexă, mai ales că aceste măsuri devin eficiente, nu singure, ci în cadrul strategiei de trafic adoptate. Ponderea fiecărei măsuri în parte poate fi foarte diferită în funcție de coordonatele în timp și spațiu.

Acest sistem servește la realizarea obiectivelor traficului rutier adică a transportului de persoane și mărfuri.

Sistemul traficului rutier este o succesiune în timp și spațiu a acțiunii reunite a tuturor elementelor, în cadrul căruia acționează factori fizici, sociali și organizatorici sau sunt produse de sistem.

Omul influențează desfășurarea traficului, în mod considerabil după ce înregistrează și prelucrează informațiile, prin transformarea rezultatelor în decizii. În acest sens trebuie luate în considerare: perceperea și recepționarea unui stimul, cunoștințele, prelucrarea informației, decizia și reacția. Cunoașterea factorilor umani ca și a componentelor sistemelor este relevantă pentru organizarea traficului. Ea este măsurabilă cu ajutorul gradului de percepție și a modelului de urmărire, fiind dependentă de deciziile adoptate și aplicate.

Deciziile conducătorului sunt aptitudini, stări de spirit, motivații. Dintre motivații pot fi amintite aspirația spre avantaje personale (durata călătoriei cât mai scurtă, viteză mare, confort, siguranță) și, nu în ultimul rând, economie de combustibil sau sentimentul solidarității cu o anumită grupă de persoane, cum ar fi pietonii sau bicicliștii. Aceste cerințe pot fi realizate cu ajutorul mijloacelor de comunicare adecvate. Avantajul personal este însă prioritar dacă se urmărește o anumită direcție de mers.

Vehiculul – ca un caz special, omul însuși – ca pieton, influențează imaginea traficului pe de o parte ca elemente singulare (de sine stătătoare), pe de alta ca elemente reunite ale sistemului.

Automobilul poate fi analizat în mișcare și poate fi descris cu ajutorul mai multor caracteristici distinctive. Aceste date au o importanță crescută la circulația în zonele aglomerate, în special, în orașe. Ele vor fi definite drept caracteristici distinctive ale desfășurării traficului. Dintre acestea pot fi amintite: tăria și densitatea traficului, timpul mediu de parcurs și viteza medie, întârzierea medie, ocuparea benzilor, timpul mediu de oprire, lungimea cozilor și durata așteptărilor, impactul asupra mediului înconjurător și consumul de combustibil.

Determinarea acestor caracteristici se face în timp și spațiu, luând în considerare și elementele constructive.

Rețeaua de drumuri este cea care asigură buna desfășurare a traficului, din punct de vedere al spațiului. Este caracteristică în acest caz, descrierea suprafețelor de trafic disponibile în zona intersecțiilor:

lungimea segmentului de parcurs;

Figura 2.1 Sistemul

om – vehicul – drum – mediu.

numărul și lățimea benzilor pe un segment de drum (traseu);

înclinarea și structura benzilor;

vizibilitatea;

numărul de benzi pentru fiecare acces al intersecției;

viteza de proiectare, respectiv viteza maximă stabilită;

marcarea și semnalizarea.

Figura 2.2 Sisteme de reglare

automată.

Asupra acțiunii reunite a acestor elemente de sistem acționează factorii de mediu care condiționează sau favorizează traficul.

Însuși sistemul, poate să genereze factori, care să acționeze de cele mai multe ori într-un mod neplăcut asupra mediului înconjurător.

Factorii fizici acționează direct asupra vehiculelor și a rețelei de trafic și indirect asupra oamenilor. Pot fi

enumerate astfel condițiile meteorologice, întunericul, obstacolele din apropierea drumului, condițiile de drum precum și starea tehnică a vehiculelor.

Factorii sociali se produc, pe de o parte, ca urmare a prezenței diferitelor sisteme de trafic și de producție, pe de altă parte, prin legislația rutieră, care are un rol de bază. De regulă, omul devine conștient de importanța mediului în sistemul traficului rutier cu ajutorul mijloacelor de comunicație. Astfel, este influențată faza adoptării deciziilor în raport cu legislația concretizată în marcaje, indicatoare sau semnale rutiere. Manipularea factorilor organizatorici oferă adesea posibilitatea folosirii sistemelor de direcționare adaptabile.

Influența asupra persoanelor se produce printr-o serie de măsuri care se conduc după anumite puncte de vedere strategice. Omul are alături un așa numit sistem de dirijare alternativ care ia hotărâri în locul lui. Conducerea se produce după reguli și regulamente care, corespunzător experienței acumulate, urmează să ofere forma dorită a fluxului rutier. Succesiunea acestor acțiuni conduce la un sistem cu reacție inversă descris în figura 1.4.

În general, un semafor va fi pus în funcțiune, astfel încât, o anumită mărime reglată w (de exemplu lungimea cozilor) să rămână constantă pe o anumită distanță reglată (spațiul aglomerării).

Ca factor perturbator z, apare în acest caz variația fluxului rutier. Pentru a elimina influența acestui factor, acționează mărimea y, prin intermediul semaforului asupra mărimii x, (lungimea aglomerării) pentru ca aceasta, conform definiției, să rămână constantă.

În cazul “succesiunii deschise de acțiuni” (sistem deschis) care implică noțiunea de direcționare, va fi influențată numai mărimea reglată, fără ca rezultatele să fie analizate direct și abaterile de la regulă să fie corectate.

În contrast cu acest caz este cazul “succesiunii închise de acțiuni” sau sistemul cu reacție inversă.

Un element important al acestei succesiuni este elementul de reglare, de exemplu, instalația de trafic, care calculează abaterile valorii reale a mărimii reglate, față de valorile date (variabila w) și încearcă să minimizeze abaterea, cu ajutorul unei modificări a variabilei y. O astfel de succesiune de acțiuni, deseori denumită adaptabilă dinamic sau independentă de conducere, corespunde noțiunii fizice a reglării, respectiv buclei de reacție.

Strategii de dirijare a semnalului

Flexibilitatea unui sistem de management al traficului pentru rețelele urbane de străzi necesită strategii de dirijare corespunzătoare. Prin strategie se poate înțelege stabilirea unui plan de lucru, pentru obținerea unui semnal dirijat optim adaptat situației locale și concrete de trafic, cu scopul de a învinge dificultățile stărilor de trafic variabile în timp și spațiu.

În general fiecărei strategii îi este alăturat un scop precis, al cărui tip, rază de acțiune și influență sunt stabilite la nivelul necesar prin îndeplinirea acestuia în cadrul sistemului de trafic și care trebuie să fie în concordanță cu planificarea și posibilitățile bugetare. Componenta strategică a dirijării reprezintă un plan al măsurilor de dirijare, supraordonat pe perioadă de timp îndelungată extins în spațiu, iar componenta tactică are în vedere dirijarea actuală, de scurtă durată și limitată în spațiu.

În cazul în care se realizează o ierarhizare a deciziilor strategice, care pornesc de la situația generală din rețeaua stradală și în care deciziile individuale se orientează întotdeauna după cele supraordonate; ele pot fi împărțite în decizii tactice (durată medie), locale (de scurtă durată) și strategice (de lungă durată), corespunzător efectelor de timp.

În principiu, toate strategiile de dirijare semnalizată, elaborate pe parcursul timpului acționează asupra desfășurării traficului cu ajutorul metodelor de dirijare dependente de un plan de semaforizare prestabilit sau dependente de trafic.

Scopurile principale sunt în acest caz: creșterea siguranței traficului, îmbunătățirea și folosirea corespunzătoare a instalațiilor de trafic, creșterea rentabilității în succesiunea traficului precum și minimizarea influenței traficului asupra mediului înconjurător.

Alegerea unei modalități de dirijare se face în primul rând după criterii ale ingineriei de trafic. Acestea pot fi descrise cu ajutorul caracteristicilor scopului propus, pe baza cărora pot fi elaborate modele de dirijare. Ca mărimi ale dirijării caracteristicile trebuie măsurate direct, ca mărimi ale evaluării pot fi stabilite indirect. Cele mai importante obiective ar putea fie enumerate: numărul stațiilor, timpul de așteptare, lungimea șirurilor de așteptare (cozi), eficiența călătoriei (raportul între timpul efectiv de parcurs și durata călătoriei). Definiția lor, posibilitatea de a le măsura și scopurile sunt descrise și apreciate în liniile de conduită pentru instalații conduse de semnale luminoase.

Obiectivele importante pentru o strategie de dirijare semnalizată sunt prezentate în tabelul 2.1.1. Se poate vorbi despre strategie de dirijare numai atunci când domeniul de dirijare depășește o intersecție izolată, adică atunci când cuprinde mai multe intersecții dependente unele de altele, care pot fi coordonate sau se folosește o coordonare dependentă de trafic.

Tabelul 2.1.1: Obiectivele principale ale unei strategii de dirijare semaforizată

Sisteme inteligente de conducere

Un sistem inteligent de conducere este dezvoltat și implementat cu o metodologie inteligentă, cu o cumulare a unor tehnici ce reproduc funcții ale unor sisteme biologice.

Termenul de inteligent este ușor abuziv dacă ne gândim că în spatele acestei sintagme stă un automat care își propune modelarea gândirii și a modului de acțiune umană. În acest scop, acest automat are la bază un model și unul sau mai mulți algoritmi care reactionează în urma unor strategii prestabilite. În măsura în care acest automat este dotat cu tehnici și tehnologii de învățare care și-l face creativ și cât mai autonom, se poate spune că există o anumita acoperire a termenului de inteligență.

Sistemele inteligente de transport(ITS)

Sistemele inteligente de transport cuprind o gama larga de comunicatii fara fir si fara linii bazate pe tehnologiile informatiei, controlului si electronicii. Atunci când sunt integrate în infrastructura sistemului de transport si chiar în vehicule, aceste tehnologii sprijina monitorizarea si administrarea fluxului traficului, reducerea congestiei, furnizarea de rute alternative calatorilor, marirea productivitatii, salvarea de vieti omenesti si economisirea de timp si bani.

Sistemele inteligente de transport furnizeaza expertilor din domeniul transporturilor instrumente pentru colectarea, analizarea, prelucrarea, comunicarea si arhivarea datelor referitoare la caracteristicile sistemelor de transport.

Scopul central al realizării cu succes a unui ITS la nivel național este stabilirea unei arhitecturi ITS unificate. Dacă arhitectura este proiectată cu minuțiozitate, ea va asigura dezvoltarea unui sistem compatibil la nivel național, care să conecteze toate modurile de transport. Arhitectura încurajează realizarea de standarde naționale, pentru a promova călătoriile între orașe și mișcarea mărfurilor la nivel național, împiedicând în același timp zonele locale sau regionale să dezvolte implementări ITS incompatibile.

Arhitectura ITS națională definește funcțiile (de exemplu, controlul semnalelor de trafic, managementul autostrăzilor sau managementul incidentelor) ce trebuie să fie îndeplinite de către componente sau subsisteme, locul în care se găsesc aceste funcții (de exemplu, la marginea drumului, în centrul de management al traficului sau în vehicul), interfețele și fluxurile de informații dintre subsisteme, precum și cerințele de comunicații pentru fluxurile de informații (de exemplu, comunicații prin cablu sau radio).

Arhitectura ITS națională poate aduce beneficii pe termen scurt – economisirea de timp și bani în dezvoltarea unui proiect, de la faza de concepere până la implementarea acestuia

Arhitectura ITS reunește elementele izolate și discrete de cunoștințe astfel încât să creeze un model și să identifice relațiile și diferențele reprezentând o bază pentru acțiunile următoare de realizare a ITS.

Arhitectura logică prezintă procesele și fluxul informațional dintre procese. În dezvoltarea arhitecturii logice sunt examinate aspectele comune din cerințele funcționale ale diferitelor servicii utilizator, astfel încât cerințele comune pot fi grupate în același set de procese.

Săgețile indică direcțiile fluxului de date care sunt necesare pentru a efectua serviciile selectate. Cercurile reprezintă grupuri de procese care sunt prezentate mult mai detaliat pe nivelurile inferioare ale arhitecturii logice. Pe nivelurile cele mai de jos, cercurile descriu prelucrarea de date și algoritmul necesare pentru detectarea automată a incidentelor.

În arhitectura logică grupurile de procese prezentate prin cercuri nu implică nici o alocare a responsabilităților organizaționale, dar ele indică faptul că funcția specificată trebuie să fie efectuată și să interacționeze cu alte funcții. Rolul important al arhitecturii logice este să descrie modul în care sistemul tratează anomaliile.

Figura 2.3.1. O arhitectură logică națională ITS

Figura 2.3.2. O arhitectură fizică națională ITS

Arhitectura fizică distribuie procesele în subsisteme fizice, luând în considerare responsabilitățile instituționale.

Interfețele dintre cele patru subsisteme ale arhitecturii fizice sunt indicate în figură. Fluxul de date dintre subsisteme se efectuează prin intermediul celor trei tipuri de mijloace de comunicare.

Fiecare țară sau regiune trebuie să stabilească propriile sale necesități și cerințe de utilizare în momentul începerii elaborării unei arhitecturi ITS naționale sau regionale. Anumite cerințe locale pot diferi de la o țară la alta.

O arhitectură fizică definește și descrie modul în care componentele arhitecturii funcționale pot fi grupate, pentru a forma entități fizice. Principalele caracteristici ale acestor entități sunt, în primul rând, faptul că ele furnizează unul sau mai multe dintre serviciile ce sunt cerute de către necesitățile utilizatorilor iar, în al doilea rând, faptul că ele pot fi create. Acest proces de creare poate implica entități fizice, cum ar fi structuri amplasate pe drum și diferite forme de echipamente, entități care nu sunt fizice, cum ar fi software-ul, sau combinații ale celor două. În arhitectura fizică ITS aceste entități fizice sunt numite „sisteme etalon”.

Toate „sistemele etalon” pot fi compuse din două sau mai multe subsisteme. Un subsistem execută una sau mai multe sarcini definite și poate fi oferit ca un produs comercial. Fiecare subsistem poate fi compus din una sau mai multe părți ale arhitecturii funcționale (funcții și depozite de date) și poate comunica cu alte subsisteme și cu unul sau mai multe terminale. Aceste comunicații pot fi furnizate prin folosirea fluxurilor fizice de date.

Arhitectura de referință TICS (Sistem de control și informare în transporturi) este un model al sistemului informatic și al relațiilor sale care sprijină managementul și executarea resurselor de transport rutier într-un mediu integrat. A fost aleasă o abordare orientată pe obiect bazată pe tendințele actuale ale tehnologiei informației. Arhitectura de referință TICS este concepută pe baza modelării vizuale a sistemelor orientate pe obiect și bazată pe componentele specificate în limbajul unificat de modelare.

Figura 2.3.3. Caz de utilizare la nivel înalt a arhitecturii de referință TICS

Aplicații ale sistemelor de management al traficului rutier

Sistem de monitorizare al traficului pe autostrăzi

Sistemul de monitorizare e traficului pe autostradă este un sistem inteligent de transport, realizat pentru a spori siguranța conducătorilor de autovehicule pe respectiva autostradă și pentru a le facilita accesul la anumite informații legate de infrastructură, vreme, evenimente rutiere etc. în vederea planificării unui traseu pe acea autostradă.

Este un sistem inteligent de transport care oferă servicii de monitorizare și informare a conducătorilor de autovehicule, bazându-se pe achiziția de date de la fiecare autovehicul care circula pe o autostardă. Datele sunt colectate prin intermediul senzorilor proprii fiecărui autovehicul, sunt centralizate la nivelul unui computer de bord și sunt transmise unor unități centrale pentru a putea fi prelucrate. în urma prelucrării rezultă informații cu privire la: evenimentele rutiere (accidente, congestii), starea vremii, starea carosabilului.

Transmisia se face wireless, cu tehnologia CDMA pentru siguranța datelor. Vor exista celule de transmisie la un anumit număr de kilometri care vor prelua exclusiv aceste informații.

Informarea celorlalți conducători de autovehicule se face prin intermediul unor panouri cu mesaje variabile amplasate în diverse puncte. De asemenea, situația totală va putea fi transmisă pe un site dedicat și astfel accesată de cei ce se preagtesc de drum pe ruta respectivă. în cazul în care se produc evenimente rutiere nedorite (accidente, fenomene meteo deosebite) unitățile abilitate pot lua la cunoștiință și localiza respectivele evenimente într-un timp scurt.

Dezvoltarea sistemelor inteligente de transport a impus la nivel internațional standardizarea unor puncte de vedere pentru a cuprinde subansamblele și scopurile acestor sisteme. Aceste puncte de vedere au fost denumite inițial arhitecturi ale sistemului.

Arhitectura fizică a sistemului

Arhitecura fizică a acestui sistem se constituie din subsistemele fizice ale lui și legăturile dintre ele. Astfel, vehiculul transmite informația adunată cu ajutorul senzorilor, prin comunicații wireless către un centru colector, în așa fel încât toate datele privind monitorizarea de pe autostradă se află centralizate. Apoi ele sunt transmise prin Internet către un centru de prelucrare, iar informația poate fi direcționată și către anumite instituții abilitate (Poliție, Pompieri, Ambulanță, Administrația Drumurilor etc).

Monitorizarea meteo se realizează cu ajutorul senzorilor de temperatură, de ploaie și de ceață. Aceștia oferă o privire de ansamblu asupra condițiilor meteorologice existente.

Monitorizarea siguranței rutiere se referă la depistarea evenimentelor de pe autostradă. Astfel, un accident poate fi depistat dacă s-a semnalat declanșarea unui airbag sau dacă viteza uneia sau mai multor mașini este foarte mică sau egală cu 0.

Monitorizarea infrastructurii se face cu ajuotrul senzorilor existenți în sistemele ABS și ESP. Aceștia pot depista un drum alunecos și, împreună cu informațiile furnizate de senzorii de temperatură, pot semnala apariția poleiului sau a gheții.

Datele recepționate sunt prelucrate, iar informația este transmisă către panourile cu mesaje variabile aflate în diferite puncte de pe autostradă. Informarea se va face referitor la sectoarele de drum învecinate sectorului pe care se află autovehiculul, iar la intrarea pe autostradă va fi prezentată o sinteză a situației de pe autostradă.

Arhitectura organizațională a sistemului

Comunicarea între computerul de bord al autovehiculului și sistemul de preluare a datelor poate fi realizata cu ușurința cu ajutorul soluțiilor de comunicație fără fir. Tehnologia aleasă este CDMA deoarece prezintă mai multe avantaje.

CDMA (Code Division Multiple Access) este o tehnologie de telefonie mobilă cunoscută inițial drept standardul IS-95 care concurează cu tehnologia GSM (Global Systems for Mobile communication).

Dezvoltată inițial de Qualcomm și îmbunătățită de Ericsson, tehnologia CDMA este caracterizată de o capacitate mare și o rază mică a celulei. Tehnologia CDMA folosește transmisia în spectru împrăștiat și o schemă de codare specială.

Tehnologia CDMA a fost adoptată de Asociația Industriei de Telecomunicații în 1993. în anul 1998 erau deja 16 milioane de utilizatori în toată lumea. în mai 2001 cifra ajunsese la 35 de milioane, iar în prezent se estimează că în lume există peste 60 de milioane de utilizatori.

Tehnologia CDMA folosește coduri speciale pentru a distribui informația înainte de transmisie. Semnalul este transmis pe un canal aflat sub nivelul zgomotului.

CDMA este un sistem cu acces multiplu și limitare de interferență. Datorită faptului că toți utilizatorii transmit pe aceeași frecvență, interferența internă generată de sistem este cel mai important factor în determinarea capacității sistemului și a calității convorbirii. Puterea de emisie a fiecărui utilizator trebuie micșorată pentru a limita interferențele, dar puterea trebuie să fie suficient de mare pentru a menține nivelul raportului semnal/zgomot cerut pentru o calitate satisfăcătoare a convorbirii. Capacitatea maximă se obține atunci când acest nivel al fiecărui utilizator este la nivelul minim necesar pentru performanțe acceptabile ale canalului. Scopul controlului dinamic al puterii este să limiteze puterea de emisie pe ambele căi, menținând în același timp calitatea legăturilor în orice condiții.

Sisteme avansate de parcare (SAP)

SAP obține informații despre spațiile de parcare disponibile, le inregistrează și le prezintă conducatorilor auto prin intermediul semnelor cu mesaje variabile (SMV). SAP sunt folosite in doua feluri:

1. Pentru a ghida conducatorii auto aflati in zonele congestionate catre cele mai apropiate zone de parcare.

2. Pentru a ghida conducatorii auto in interiorul spatiilor de parcare.

Deși este mai folosită prima soluție cea de-a doua începe să devină din ce în ce mai comună. Aceste sisteme de ghidare se adresează nevoilor conducătorilor auto de a ști în orice moment câte locuri de parcare sunt libere într-o zonă de parcare. Aceste sisteme reduc consumul de carburant, timpul pierdut prin cautarea locurilor libere de parcare și ajută parcările să fie mai eficiente.

Nevoia de SAP este necesară mai ales în zone aglomerate, unde căutarea de spații de parcare provoacă întreruperi în circulația auto. Deși orasele europene au arătat un interes real în aplicarea acestor soluții, implementandu-le înca din anii 70’, orașele americane au început testarea sistemeleor SAP abia în ultimul deceniu.

SISTEMELE DE GHIDARE A PARCĂRII (SGP)

Aceste sisteme se bazează în special pe folosirea indicatoarelor de circulatie pentru a anunța conducătorii auto în privința disponibilității locurilor de parcare. Detectarea locurilor libere se face prin folosirea senzorilor care detectează numărul de mașini ieșind și intrând din zona de parcare, iar în alte cazuri prin contorizarea numărului de tichete date de către mașinile sau casele de marcat. Această informație este trimisă către un sistem central sau un calculator care le procesează și determină locurile de parcare disponibile. Disponibilitatea este exprimată în general prin termeni ca “ocupat” sau “liber” dar în unele cazuri este dat și numărul de spații libere.

O problemă a afișării numărului de spații libere este că atunci când numărul este mic, conducătorii auto tind să nu intre în spațiile de parcare deoarece cred ca se vor ocupa de către ceilalți deja aflați în interior. Acest lucru, de fapt, nu se întâmplă deoarece sistemul ia în considerare vehiculele din momentul când intră în spațiul de parcare. Sistemele includ SMV care arată diponibilitatea spațiilor de parcare apropiate. În unele cazuri semnele statice ghidează șoferii prin interiorul zonelor de parcare. Alte mijloace de a informa conducătorul auto sunt prin intermediul terminalelor radio aflate pe marginea străzilor, unde mici SMV statice arată frecvența pe care sunt transmise informațiile; prin telefon, unde roboții care răspund automat dau informații despre spațiile de parcare libere; prin internet, unde principalul serviciu este acela de a prezenta informații despre spațiile de parcare; și prin intermediul sistemelor de navigație aflate în mașini.

Beneficii ale SAP/SGP:

• Reducerea timpului și carburantul consumat prin căutarea de spații de parcare libere.

• Reducerea congestionării prin reducerea numărului de mașini care se plimbă pentru a gasi un spațiu de parcare liber.

• Eliminarea cozilor la intrările în zonele de parcare deoarece conducătorii auto nu se mai duc acolo unde nu există locuri libere.

• Reducerea parcărilor ilegale.

• Distribuirea mai eficientă a locurilor de parcare.

• Sistemele SAP aduc mai mult profit parcarilor.

Sisteme automate de parcare

Sistemele automate de parcare sunt construite pentru a echanic echani. Aceste sisteme au fost folosite în special în Japonia. Sistemele mai vechi funcționează pe principiul unei ech cu cupe în care se stochează automobilele. Acestea spre deosebire de sistemele mai noi sunt din punct de vedere echanic simple dar nu întotdeauna atât de eficiente din punct de vedere al spațiului.

Sisteme avansate de plată

Una din marile probleme a spațiilor de parcare dotate cu sisteme de plată este timpul pierdut de automobile asteptând la intrare pentru a obține un tichet sau pentru a plăti casierului. Astfel se pot cauza aglomerații în interiorul și exteriorul zonelor de parcare. Plata electronică poate elimina formarea acestor cozi. Sistemele avansate de plata sunt folosite și în SAP iar una din cele mai folosite tehnologii este Identificarea prin Radiofrecventă (Radio Frequency Identification – RFID).

Utilizarea RFID și a transponderelor au o rapidă ascensiune deoarece permit accesul rapid la spațiile de parcare. RFID este un proces wireless care recunoaste un obiect prin detectarea și citirea unui semnal radio unic. Semnalul conține informații despre utilizator; cand este la 10 metrii de intrare, transponderul emite un semnal care apoi este verificat de calculatorul central. Acest sistem perminte hands-free și acces non stop la parcare. Conducătorul auto nu mai este nevoit să piardă timpul căutând bani sau cărți de credit pentru a plăti.

Aparate de taxare avansate

O metodă de a mări câștigul din locurile de parcare publice este prin eficientizarea felului în care aparatele de taxare adună informații. Acest sistem este capabil să dea informații in timp real. Tehnologia constă în amplasarea unor senzori pe aparatele de taxare care raportează starea aparatului (daca funcționează sau a expirat). Această informație este procesată de un microprocesor și trimisă print-un modem wireless către server. Serverul apoi procesează informația de la toate aparatele de taxare si o trimite la instituția care se ocupă de ele. Acest sistem verifică și permisele de parcare. Spre exemplu, persoanelor cu dizabilități care au permise speciale încorporate în plăcuțele de înmatriculare li se pot da acces automat catre spațiile de parcare special construite pentru ei.

Automobile cu sistem de parcare automat

Parcarea laterală este o problemă pentru mulți conducători auto, amplificaă și din cauza lipsei de locuri de parcare din orasele supraaglomerate. În principiu este o manevră ușoară dar care poate duce la blocarea cirulației, nervi și automobile avariate. Din fericire tehnologia are un răspuns – automobile care se parchează singure, prin simpla apăsare a unui buton. Aceeași tehnologie poate fi folosită pentru sisteme anticoliziune și probabil în viitor pentru automobilele care se conduc singure.

Producătorii de automobile încep să producă automobile dotate cu acest sistem pentru ca există cerere din partea consumatorilor. Parcarea laterală este, de obicei, cea mai temută manevră dar și cea mai folosită manevră în orașele mari. Eliminarea stresului și dificultatea acestei acțiuni pare foarte avantajoasă.

Acest sistem poate ajuta și la rezolvarea problemelor cu parcarea și traficul în zonele urbane foarte aglomerate. Uneori parcarea automobilului în spații mici este limitată de îndemânarea șoferului. Un automobil dotat cu acest sistem poate parca în aceste spații indiferent de șofer. Acest lucru face ca locurile de parcare să fie mai libere prin faptul că mai multe automobile pot parca într-un spațiu limitat.

In final sistemul poate diminua drumurile facute la un service auto pentru a îndrepta sau revopsi parțile avariate moștenite prin manevra de parcare laterală.

Sistemul automat este folosit în special la parcarea laterală (deși există automobile care se parchează automat și în garaj). Parcarea laterală necesită gararea paralelă folosind o curbă și alinierea cu alte automobile. Majoritatea oamenilor necesită cu 2 metri mai mult decât lungimea propriului automobil pentru a parca ”ca la carte”, unii șoferi experimentați o pot face într-un spațiu mai mic.

Pentru parcarea laterală un șofer trebuie să urmeze următorii pași:

1. Oprește în fața locului de parcare; lângă automobilul din fața acestuia.

2. Întoarce roțile către interiorul curbei; dă în marșalier la un unghi de 45 grade.

3. Când botul trece de automobilul din față, îndreaptă roțile și continuă deplasarea cu spatele.

4. în final, șoferul execută câteva manevre pentru a poziționa automobilul pe aceeași linie cu cel din față.

Sistemul este prezent pe piață, nu este complet autonom dar ușurează mult parcarea laterală. Șoferul însă, trebuie sa controleze viteza automobilului prin apasarea pedalei de frână. Folosind sistemul de control al direcției, automobilul întoarce roțile automat și se poziționează în spațiul de parcare. Când automobilul a mers suficient de mult cu spatele un semnal anunță conducătorul că trebuie să oprească și să selecteze o viteză pentru deplasarea cu fața pentru a finaliza procedura. În final, un alt semnal (la Toyota Prius este o voce de femeie) spune șoferului că parcarea este finalizată.

La Toyota Prius un afișaj poziționat în bord dă șoferului informații despre procedură.

Fiecare sistem are un set de senzori cu care ”simte” obiectele aflate în vecinătatea automobilului. Unele sisteme au acești senzori distribuiți în bara din față și spate, senzori ce acționează ca emitori dar și ca receptori de semnale. Senzorii transmit unde care se lovesc de obiecte și se întorc, iar calculatorul masoară timpul în care acestea se întorc pentru a calcula distanța; principiu asemănător sonarului. Alte sisteme au camere montate în bari sau folosesc un radar pentru a detecta obiecte. Rezultatul este același: automobilul detectează celelalte vehicule parcate, marimea locului liber și distanța curbei pe care trebuie sa o facă.

În 1992, Volkswagen a implementat o tehnologie de parcare automată prin programul IRVW (Integrated Research Volkswagen) Futura. Sistemul IRVW era complet autonom, șoferul putea să iasă din vehicul și să se uite cum acesta parca. Un calculator de marimea unuia de birou amplasat în portbagaj controla tot sistemul. VW a estimat costul acestui sistem în jurul sumei de 3000$, cost adaugat la prețul vehiculului. Sistemul nu a fost totuși niciodată oferit pentru producția de masă.

În 2003, Toyota a început sa ofere opțiunea de parcare automată, numită IPA (Intelligent Parking Assist) pe modelul hibrid Prius. Trei ani mai târziu, șoferii britanici au avut posibilitatea adaugării sistemului pentru suma de 700$. Până acum, 70% din șoferii britanici au ales să cumpere acest sistem.

Actual sistemul este folosit de către toți marii producatori de automobile iar în viitorul apropiat atenția este îndreptată către producerea unor vehicule total autonome. Pare o idee luată din ”Star Trek”: milioane de vehicule autonome mergând controlate de calculator în timp ce șoferul stă și se relaxează uitându-se la TV sau dormind. Cât de departe suntem de utopia ”Jetsons” ?…probabil foarte departe.

Multor oameni le face plăcere să conducă, astfel le-ar fi greu să lase controlul vehiculuilui în seama unui calculator, chiar daca ar fi mai sigur. Siguranța calității unor produse ar fi de asemenea de luat în considerare. Cu toate astea tehnologia nu este prea departe. Unele automobile sunt deja echipate cu sisteme semi-automate de control al rulării. Acest sistem ajută șoferul să selecteze o viteză iar cu ajutorul unor lasere detectează alte vehicule aflate în față. La detectarea acestora automobilul încetinește dacă se apropie foarte mult.

În acest moment parcarea automată nu mai reprezintă un lux dar încă se luptă cu diverse probleme care nu o fac asa de raspândită sau de cunoscută.

Sistem de monitorizare de la distanșă a starii drumurilor

În multe aplicații controlul unor echipamente și/sau monitorizarea unor parametrii ai acestora de la distanță este necesară în scopul creșterii eficienței activităților de întreținere.

Tehnologii de ultima oră în telecomunicații pot fi folosite, care permit comunicarea cu locații îndepărtate fără a fi nevoie de legături de date clasice, pe fir. Tehnologia GPRS (General Packet Radio Switched) este una din principalele metode de realizare a schimbului de date cu locațiile îndepărtate.

Parametrii care pot fi măsurați și monitorizați sunt:

Temperatura și umiditatea la nivelul carosabilului;

Greutatea pe axă a vehiculelor;

Intensitatea vântului.

Echipamentele de transmisie a datelor comunică prin GPRS direct cu serverul de comunicație și stocare a datelor. Conexiunea se realizează printr-o rețea GSM folosind o soluție Virtual Private Network (VPN) care asigură de asemenea și confidențialitatea datelor culese din teritoriu.

Comunicația între echipamente și server se face în dublu sens, schimbându-se informație utilă precum și comenzi.

Echipamentele de transmisie a datelor și senzorii se montează în diverse locații. Datele care ajung la server sunt stocate local într-o bază de date putând fi accesate de către utilizatorii sistemului.

Utilizatorii care folosesc aplicațiile de monitorizare pot accesa datele fie local, din aceeași rețea internă (LAN) cu serverul, fie prin Internet.

Aplicația de monitorizare conține totalitatea funcțiilor necesare raportării parametrilor citiți și a interpretării acestor date conform cu activitățile specifice (ex. depășire de greutate maximă pe axă a unui vehicul).

Acest sistem are o serie de avantaje cu ar fi:

monitorizează un număr mare de locații (peste 3000) fără a fi nevoie de controlul periodic al acestora de către personal uman.

costurile de exploatare sunt reduse datorită tehnologiei GPRS unde se plăteste doar traficul de date transmis indiferent de timpul de conectare.

creșterea eficienței procesului de monitorizare a stării drumurilor prin cunoașterea permanentă a parametrilor meteorologici în diferite zone.

automatizarea procesului de verificare a greutătii maxime admise pe drumuri prin utilizarea senzorilor de greutate și identificarea vehiculelor cu camere de luat vederi.

Sistem de informare și monitorizare a traficului

Sistemul informare și monitorizare trafic rutier este destinat monitorizării și informării participanților la traficul rutier asupra condițiilor de trafic, afișării de mesaje pentru siguranța traficului, de semne sau texte educativ-preventive.

Sistemul poate fi montat în puncte critice ale șoselelor cu două sau mai multe benzi de circulație.

Sistemele dotate cu modul de monitorizare a fenomenelor meteorologice furnizează date referitoare la starea vremii și a carosabilului de la locația de instalare.

Sistemele dotate cu modulul de înregistrare video cu analizor de trafic furnizează în timp real date referitoare la greutatea autovehiculelor din trafic, deosebit de utile în acțiunile de verificare a respectării greutății maxim admise a acestora.

Este disponibilă și o variantă de echipare a sistemului cu modul de înregistrare video cu radar.

Construcția sistemului este modulară, ceea ce îi permite o mare flexibilitate și adaptabilitate la cerințele beneficiarului. Componentele de bază sunt următoarele:

• modul afișare grafică

• modul afișare alfa-numeric

• modulul radar

• modulul de înregistrare video cu radar

• modulul de înregistrare video cu analizor de trafic

• modulul de monitorizare a fenomenelor meteo

• sistemul de comandă și programare

Modulul de afișare

Modulul poate afișa toate semnele de circulație. Acestea pot fi programate de către utilizator.

Modulul de afișare grafică este prevăzut cu memorie proprie în care pot fi memorate min. 10 semne rutiere de circulație rutieră.

Modulul de afișare alfa-numeric

Compus din 20 caractere alfanumerice, modulul poate fi utilizat pentru afișarea mesajelor.

Mesajele sunt programabile de către utilizator. Modulul de afișare alfa-numeric este prevăzut cu o memorie proprie în care pot fi memorate min. 20 mesaje

Modulul radar

Radarul monitorizează viteza de deplasare a autovehicolelor, semnalizând prin informație grafică și text depășirea vitezei maxime admise pe sectorul de drum unde este instalat. Pe modulul grafic apare valoarea vitezei în km/h, iar pe modulul de afișare alfa – numeric textul “Ați depășit viteza!” Valoarea vitezei maxime admise este programabilă.

Informațiile de viteză depășită sunt prioritare în raport cu orice informații care sunt afișate în acel moment. După 7 secunde mesajul și informația grafică revin la cele afișate anterior.

Modulul de comandă și programare

Sistemul de informare trafic rutier poate fi programat cu ajutorul unui calculator local sau de la distanță prin modem și rețeaua de telefonie mobilă.

Intensitatea luminoasă a semnalelor rutiere și mesajelor este programabila (zi/noapte) de către operator, astfel încât să asigure o vizibilitate în bune condiții (minim 200 m).

Alternanța și frecvența de afișare a semnelor rutiere și mesajelor se pot programa de către operator. Din momentul în care au fost memorate și s-a stabilit frecvența de afișare nu mai este necesară prezența operatorului și a calculatorului, decât la operarea schimbărilor.

Modulul de monitorizare a fenomenelor metrologice

Modulul de detecție și monitorizare a fenomenelor meteorologice monitorizează viteza vântului, direcția vântului, temperatura părții carosabile, vizibilitatea, cantitatea și felul precipitațiilor precum și punctul de îngheț al soluției de pe suprafața carosabilului.

Senzorul de stare este încorporat în suprafață carosabilă și poate să determine temperatura carosabilului, starea lui (uscat/umed) precum și prezența zăpezii și punctul de îngheț al soluției de pe suprafața carosabilului.

Prin intermediul modulelor de afișare pot fi afișate diferite mesaje de avertizare în legătură cu fenomenele meteo detectate.

Prin intermediul unui modem GPRS asigură transmiterea datelor la stația centrală.

Modulul de inregistrare video cu radar(SIV-R)

Modulul este prevăzut cu un calculator industrial care preia de la radar informația de viteză și de la camera video imagini; în momentul în care informația de viteză indică o depășire a limitei stabilite, imaginea preluată de la camera video va fi stocată, împreună cu valoarea vitezei, data și ora, precum și indicativul locației de amplasare. Informațiile sunt stocate în mediul de stocare SSD care asigură stocarea unui număr de minim 1000 imagini.

Prin intermediul unui stick USB HSDPA se asigură conectarea calculatorului la Internet pentru transferul automat al pozelor către un server central de stocare și prelucrare informații, care poate fi accesat de către un operator pentru vizualizarea și utilizarea acestora.

Modulul de inregistrare video cu analizor de traffic (SIV-AT)

Modulul este prevăzut cu un calculator industrial care preia de la analizorul de trafic rutier informația de greutate și de la camera video imagini; în momentul în care informația de greutate indică o depășire a limitei stabilite, imaginea preluată de la camera video va fi stocată, împreună cu valoarea greutății, data și ora, precum și indicativul locației de amplasare.

Informațiile sunt stocate înmediul de stocare SSD asigură stocarea unui număr de minim 1000 imagini.

Prin intermediul unui stick USB HSDPA se asigură conectarea calculatorului la Internet pentru transferul automat al pozelor către un server central de stocare și prelucrare informații.

Modulul de inregistrare video cu radar si analizor de traffic(SIV-RAT)

Modulul de înregistrare video cu radar și cel de analizare a traficului pot funcționa utilizând același calculator industriali, cameră video și mediu de stocare a informațiilor.

Transmisia datelor utilizează același stick USB HSDPA, informațiile putând fi accesate prin Internet în timp real.

Informațiile pot fi utilizate și de către unitatea mobilă de control rutier care cu ajutorul unui laptop conectat la Internet primește automat, în timp real, de la sistemul central de stocare și prelucrarea informațiilor poza cu autovehiculele contravenționale, astfel încât să poată să oprească și să constate cu dispozitive mobile de cântărire, contravenția.

Bucșan Octav-Adrian

Bluetooth

GPS

Sistemele inteligente de transport(ITS)

Sisteme avansate de parcare (SAP)

Sisteme avansate de plată

Sistem de monitorizare de la distanșă a starii drumurilor

Modulul radar

Modulul de inregistrare video cu analizor de traffic (SIV-AT)

Croitoru Simona-Nicoleta

Undele radio

Fibra optica

Sisteme inteligente de conducere

Sisteme automate de parcare

Aparate de taxare avansate

Modulul de afișare alfa-numeric

Modulul de inregistrare video cu radar(SIV-R)

Mihaila Alexandru-Catalin

Senzori wireless(Wi-Fi)

Tehnologii de tipul GPRS

Strategii de dirijare a semnalului

Modulul de afișare

Automobile cu sistem de parcare automat

Modulul de comandă și programare

Modulul de monitorizare a fenomenelor metrologice

Modulul de inregistrare video cu radar si analizor de traffic(SIV-RAT)