NAV-CAR: Services enabled by improved NAVigation in

Services enabled by improved NAVigation in
Challenging Areas by Robust positioning (NAV-CAR)
Fachabend 8. Juni 2011
Projekt Nr. 819743
Reinhard Kloibhofer (AIT), Sabine Jung (Brimatech)
Agenda
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NAV-CAR: Hintergrund und Zielsetzung
Technische Umsetzung
Ergebnisse
Anforderungsanalyse: interessante Services für
hochpräzise Positionierungsinformation
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NAV-CAR
• Komplementäres nationales Projekt zu EU-Projekt COOPERS
• Projektpartner:
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AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Österreichisches Forschungs- und Prüfzentrum Ges.m.b.H.(AIT)
Brimatech Services GmbH
Efkon AG
• Ziel ist eine verbesserte Navigation:
– Bei schlechter GPS-Abdeckung
– Spurgenaue Navigation
• Zusätzliche Sensoren
• Erstellen hochgenauer Karten
• Ermöglicht Services basierend auf spurgenauer Navigation
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NAV-CAR
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NAV-CAR
Vehicle external data
Savings due to decreased integration efforts
OBU data
e.g. turning moment, etc. (OBU sensors, gyrometer)
Independent vehicle‐specific data
e.g. speed, steering wheel angle, etc. (standardised vehicle sensors)
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Degree of vehicle integration
e.g. direction, change in position, speed, potentially acceleration, etc. (GPS, DGPS data)
Vehicle‐specific CAN Bus data
e.g. wheel sensors, etc,
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On Board Unit
• Übersicht NAV-CAR OBU
NAV-CAR Hardware
Inertialsensor
JTAG
PPS
Altimeter
UART
GPS
CAN
Connector
MECU
SPI
CAN
UART
SPI-USB
UART-USB
USB
USB
USB
Notebook
Power Supply
Connector
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On Board Unit
• Eigenschaften OBU:
– GPS-Modul:
• Time pulse (1PPS)
– Inertial Sensor 6 degrees of freedom
– Altimeter
– CAN-bus:
• Vehicle high-speed CAN-bus
– Recheneinheit:
• Zeitstempel mit 1ms
• Zeitsynchronisierung mit GPS
– USB-Schnittstelle
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Referenzdaten
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Teststrecken
• A12 → A13 → A12 (bei Innsbruck)
• A23 (Tangente Wien)
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Galileo Simulation
• NAV-CAR als Coopers-Follow up
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Galileo Simulation - Ergebnisse
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Ergebnisse
• Messung des Fahrstreifenwechsel mit CAN-Daten
– Der Fahrstreifenwechsel wird sehr genau mit CAN-Daten
(Lenkradwinkel, Geschwindigkeit) angezeigt
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Ergebnisse
• Ergänzung der GPS-Daten durch CAN-Daten
– Die Bereiche, wo GPS keinen Fix liefert, werden mit CAN-Daten
ergänzt (GPS Speed, Heading, CAN Speed und Steering Angle)
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Ergebnisse
• Messung der longitudinalen Genauigkeit von GPS
– Durch die genaue Lokalisierung der Dehnfugen mit IMU-Daten
(Z-Beschleunigung) wird die GPS-Genauigkeit ermittelt
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Ergebnisse
• Vergleich der Höhenmessung mit GPS und Altimeter
– Altimeter (Luftdruck, Temperatur): Eichung für Absolutwerte
notwendig, Anzeige-Differenz zwischen Start- und Endpunkt
von etwa 3 m
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Ergebnisse der Anforderungsanalyse im
Rahmen des Projektes NAV-CAR
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Ausgangspunkt der
Anforderungsanalyse
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Anforderungsanalyse - Methodik
Mit welchen Problemen sind verschiedene Stakeholder bei
bestehenden Lösungen konfrontiert?
Was sind interessante Services für hochpräzise und zuverlässige
Positionsinformation aus der Sicht potentieller Anwender?
Welche Anforderungen werden an neue Lösungen gestellt?
¾ Literaturrecherche
– Europäische Forschungsprojekte
¾ Workshops
– Interner Workshop mit Projektpartnern
– Expertenworkshop
¾ Experteninterviews
¾ Gesprächspartner: Stakeholder und potentielle Anwender
– Infrastrukturbetreiber, Mautsystembetreiber, Rettungsdienste, ITS Experten
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Anforderungsanalyse Ergebnisse
• Services mit hoher
Positionierungsanforderung, die bereits
im Projekt COOPERS identifiziert
wurden
– Road Charging to influence demand
– Lane Utilization Information
– In-Vehicle Variable Speed Limit Information
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Lane Utilization Information: „Wichtig
wäre es, Informationen im Fahrzeug
bereitzustellen, wenn man auf einer
kritischen Spur ist. Bspw. könnten bei
Baustellen die Fahrer im Fahrzeug
gewarnt werden und über die Öffnung
und Schließung bestimmter Spuren
informiert werden.“
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Anforderungsanalyse Ergebnisse
• Services, die über COOPERS Dienste
hinausgehen (speziell für
Straßenbetreiber interessant)
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–
–
–
–
Straßenoberflächenprüfung
Generierung und Updaten von Kartenmaterial
Ampelsteuerung
Distanzmessungen
Verkehrsfluss Management
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Straßenoberflächenprüfung: „Das
macht einen großen Unterschied den
Pannenstreifen, die Hauptspur oder die
Überholspur zu sperren. Wenn ich das
schon bei der Erfassung genau machen
kann wäre das ein großer Vorteil.“
Ampelsteuerung: „Im Kreuzungsbereich
wäre die Abstimmung von
Ampelsystemen besonders interessant.
Durch die präzise Erfassung des
Bedarfes je Spur könnte eine
Gewichtung vorgenommen werden und
so der Verkehrsfluss optimiert
werden.“
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Anforderungsanalyse Ergebnisse
• Services mit hoher
Positionierungsanforderung, die
insbesondere für Rettungsdienste
interessant sind
– Exakte Unfalllokalisierung
– Routenberechnung
Besonders wichtig ist es, den
Unfallort exakt bestimmen zu können.
Da kann es schon einen großen
Unterschied machen, in welcher
Fahrtrichtung - z.B. bei Auf- und
Abfahrten, bei nahe
nebeneinanderliegenden Straßen, zu
denen aber unterschiedlich
zugefahren werden muss - der Unfall
stattgefunden hat.“
„Derzeit gibt es manchmal das
Problem, dass vom System der
Standort bzw. die Ausgangsposition
nicht exakt erkannt wird, daher die
Route falsch berechnet wird und der
Fahrer in die falsche Richtung
losfährt.“
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Anforderungsanalyse Ergebnisse
• Anforderungen der Systemintegratoren
Fahrzeugunabhängige Daten
z.B. Fahrtrichtung, Positionsänderung (mit
GPS, DGPS Daten)
OBU Daten
z.B. Drehmoment etc. (mit OBU Sensoren,
Gyrometer)
Unabhängige, fahrzeugspezifische Daten
z.B. Lenkradeinschlag etc. (mit
standardisierten Fahrzeugsensoren)
Grad der Fahrzeugintegration
Einsparung durch reduzierten
Integrationsaufwand
– Verbesserung der Leistung der On-Board Unit
durch Daten, die keine oder nur wenig
Integration im Fahrzeug benötigen
„Die Integration der OBU bei jeder
Automarke und jedem Autotyp ist ein
extrem kostspieliges und
zeitaufwendiges Unterfangen.
Fahrzeugspezifische CAN Bus Daten
z.B. Reifensensoren, etc
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Ableitung von Szenarien
• Auswahl von Services für die Entwicklung der TestSzenarien
• Basierend auf Anforderungsanalyse sowie technischen
und ökonomischen Überlegungen
• Scenario 1: Urban Motorway
– Generating and Updating of Maps
– Road Charging to Influence Demand (scenario: motorway
interchange)
• Scenario 2: Alpine Motorway
– Lane Specific Advice (such as lane specific speed advice,
opening/closing of hard shoulders, etc)
– Accident Localization
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Kontakt
AIT Austrian Institute of Technology
DI Erwin Schoitsch
erwin.schoitsch@ait.ac.at
AIT Austrian Institute of Technology
Österreichisches Forschungs- und
Prüfzentrum Arsenal Ges.m.b.H.
DI Roland Spielhofer
roland.spielhofer@ait.ac.at
Brimatech Services GmbH
Mag. Sabine Jung
sj@brimatech.at
EFKON AG
Dr. Hannes Stratil
h.stratil@efkon.com
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