Transcript
Page 1: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

208

8. LOKACIJSKE I NAVIGACIJSKE ITS USLUGE8.1. Lokacijski bazirane usluge u sustavu ITS-a

8.1.1. Pojam lokacije u LBS uslugama8.12. Prostorne baze podataka i geografski informacijski

sustavi u LBS uslugama8.1.3. Područje primjene LBS usluga u ITS sustavu8.1.4. Mobilne mreže u funkciju upravljanja lokacijom8.1.5. Koncept upravljanja lokacijom (pozicioniranje)

8.2. Rutni vodič i navigacija8.2.1. Pojam i uloga sustava rutnog vodiča i navigacije RNG8.2.2.Zahtjevi korisnika i funkcijska specifikacija usluga

rutnog vodiča i navigacije RNG8.3. Sustav za automatsko lociranje vozila AVL8.4. Geoinformacijski sustav GIS u funkciji ITS-a8.5. Funkcionalnosti sustava za lokaciju i navigaciju vozila8.6. Tehnologije za realizaciju sustava RGN

9. INTELIGENTNO UPRAVLJANJE PROMETOM I TRANSPORTOM9.1. Pojam i opće značajke upravljanja prometom i transportom9.2. Upravljanje prometom u ITS okruženju9.2.1. Poboljšanja funkcija upravljanja prometom9.2.2. Zadaća inteligentnog upravljanja prometom9.2.3. Vođenje prometnog toka u ITS okruženju9.2.4. Tipovi i posljedice zagušenja na prometnoj mreži9.2.5. Upravljanje prometnim incidentima u ITS okruženju

Page 2: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

8. LOKACIJSKE I NAVIGACIJSKE ITS USLUGE8.1. Lokacijski bazirane usluge u sustavu ITS-a

8.1.1. Pojam lokacije u LBS uslugama

Kako bismo razumjeli način pružanja usluga LBS servisa moramo razumjetiznačenje pojma lokacije. Iako većina ljudi smatra da je dobro upoznata sa pojmomkoncepta lokacije, koji je uz vrijeme određuje naš svakodnevni život potrebno jepobliže odrediti značenje pojma lokacije i razlikovati različite kategorije lokacijskihinformacija. Glavnu pažnju ćemo posvetiti konceptu prostornih lokacija koje sepojavljuju kod programera i korisnika LBS servisa u obliku koordinata. Stoga jepotrebno analizirati kako se može prikazati prostorni položaj u koordinatnomsustavu uključujući način projiciranja površina Zemlje na ravne mape.

Pojam lokacije se odnosi na određeno mjesto u realnom svijetu pri čemu se pojamlokacije povezuju sa određenim mjestom (stan, ured, aerodrom, bar,..). Kada trebajuopisati svoju lokaciju (adresu) moraju opisati svoju lokaciju u realnomsvijetu(objekt, ulica, grad, država,..) koja u stvari predstavlja fizičku lokaciju. Usvijetu u kojem danas živimo u informacijskom i komunikacijskim okruženju(cyberspace, internet) potrebno je lokaciju promatrati i sa drugog stajališta. Internetje promijenio način međusobne komunikacije ljudi tako da pojam lokacije se čestopoima kao virtualno mjesto susreta (virtualna lokacija).

LBS servisi su prvenstveno vezani za fizičku lokaciju koju možemo podijeliti utri kategorije:

- Opisna (deskriptivna) lokacija koja je povezana sa nekim objektom u prirodi(planina, rijeka, ..) ili vještačkim objektom (zgrada, ulica, grad,..). Lokacijase prikazuje opisno (naziv, identifikacijski broj, kategorija, ...). Opisnalokacija je temeljna za naš svakodnevni život.

- Prostorna lokacija (spatial) striktno govoreći predstavlja jednu točku uEuklidovom prostoru. Svaka lokacija je određena koordinatama udvodimenzionalnim ili trodimenzionalnim koordinatama koje se mogupredstaviti vektorima ili brojevima koji omogućavaju veoma precizan opislokacije. Koncept prostorne lokacije omogućava prikaz opisne lokacije namapama.Prostorna lokacija ili pozicija se bazira na dobro definiranim referentnimsustavima koji dijele geografska područje a često i cijelu Zemlju na jedinicezajedničkog oblika i veličine. Prostorni referentni sustavi sadrže sljedećeelemente: koordinatni sustav, položaj (horizontalni i vertikalni), projekciju(ako je mjesto predstavljeno na mapi).

- Lokacija na mreži se odnosi na topologiju komunikacijske mreže (internet,GSM, UMTS). Ove mreže se sastoje od velikog broja lokalnih mreža koje sumeđusobno hijerarhijski povezane. Servisi na tim mrežama zahtijevaju da jepoznata lokacija korisnika na mreži što se postiže mrežnim adresamapovezanim sa rutnim informacijama. Tako se na primjer lokacija nainternetskoj mreži određuje putem IP adrese. U mobilnim mrežama lokacijena mreži se utvrđuju preko položaja baznih stanica čije su lokacije poznate.

209

Page 3: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

210

LBS usluge se temelje na sve tri vrste lokacija. Ciljne osobe LBS servisa zahtijevajupozicioniranje koje se može izvršiti na različite načine. Tako na primjer GPS sustavdostavlja prostornu lokaciju, dok drugi sustavi određuju lokaciju na mreži (Cell-Id)ili kombinacijom ova dva načina pozicioniranja. Jednom određena ciljana lokacijamože se koristiti u LBS servisima koji uključuju i deskriptivnu lokaciju.Za LBS servise je važna kombinacija različitih kategorija lokacije. Pozicioniranjezahtijeva prostornu ili mrežnu lokaciju koja se često mora preslikati u opisnulokaciju kako bi bila interpretirana od LBS korisnika. S druge strane opisnalokacija se može transformirati u prostornu lokaciju kako bi se odredio položaj uodnosu na druge lokacije kao što je to slučaj kada je potrebno izračunati udaljenost.U nekim slučajevima je potrebno transformirati opisnu i prostornu lokaciju u mrežnulokaciju kao što je slučaj kod rutnog usmjeravanja (žurne službe, E-111, E-911)

8.1.2. Prostorne baze podataka i geografski informacijskisustavi u LBS uslugama

Informacije o prostornoj lokaciji ili poziciji predstavljaju odgovarajuće sredstvo naoznačavanje preciznog položaja nekog objekta na Zemlji. Metode pozicioniranja senajviše koriste u području LBS servisa kao što je na primjer GPS koji dostavljapodatke o lokaciji na temelju izravnog mjerenja i izračuna. Određivanje prostornelokacije samo po sebi često nije dovoljno za LBS servise pa je potrebno kombiniratipodatke o poziciji sa deskriptivnim i mrežnim lokacijama kako bi se mogle koristitiopćenito relacije između različitih lokacija. Prostorne baze podataka i geografskiinformacijski sustavi GIS (Geographic Information Systems) su ključne tehnologijeza podršku LBS servisima. One se koriste za mapiranje prostornih lokacijaosiguravajući opisne informacije o lokaciji potrebnih za kreiranje digitalnih mapa,usmjeravanje na ruti i pronalaženje točaka od interesa.Prostorna baza podataka je kreirana, organizirana i održavana baza prostornihpodataka fokusirana na učinkovitu pohranu, upite i optimiziranje tih podataka.GIS je dosta širok pojam koji možemo definirati kao sustav koji pohranjujegeografske podatke, dohvaća i kombinira te podatke za stvaranje novogzemljopisnog prikaza, pruža alate za prostorne analize te omogućava simulacije kojese koriste u različitim područjima uključujući javnu upravu, prometne mreže,informacijske sustave, zaštitu okoliša, vojne svrhe.Prema tome GIS predstavlja računalni sustav za pohranu , upravljanje,integriranje, manipuliranje, analiziranje i prikaz prostornih podataka koji seodnose na Zemlju.U tom kontekstu važno je napomenuti da prostorni sustav upravljanja bazamapodataka DBMS (Database Management System) koji je sastavni dio GIS se koristiza održavanje prostorne baze podataka. GIS nudi funkcije koje idu daleko iznadDBMS. Prostorni DBMS zahtijeva aplikacije za obradu prostornih podataka kao štosu CAD /CAM (Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing) ,

Page 4: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

211

grafička sučelja. GIS pokriva velike količine podataka, geografske modele i natemelju postojećih informacija stvara nove informacije.Za razumijevanje GIS sustava potrebno je razlikovati dvije razine apstrakcijeprikazane na slici.

Gornja razina GIS-a predstavlja geografski model podataka koji pruža konceptualnipogled na geografski sadržaj obilježja jedinica sustava. Obilježja predstavljajuentitete u realnom svijetu (zgrada, prometnica, rijeka,..) koji sadrže prostornekomponente koja svoj položaj, oblik i topološki odnos s drugim entitetima i opiskoji pruža informacije o entitetu (naziv grada ili ceste, broj stanovnika,..). Svakaznačajka ima skup operacija koje su prilagođene realnom svijetu. Tako na primjerobilježja prometnice mogu pružiti zahtijevanu dužinu dok grad može tražitiodređivanje njegove dimenzije. Operacije se koriste u aplikacijama ili manipulacijiprostornim ili opisnim informacijama i njihovim odnosima. Dakle geografski modelpodataka predstavlja sučelje između GIS-a i aplikacija.Prostorni model podataka predstavlja nižu razinu koja se bavi svim aspektimafizičkog upravljanja podacima uključujući skladištenje, optimizaciju, obradu upita,ažuriranje i oporavak. Posebnu pažnju GIS posvećuje prikazu prostornihkomponenti obilježja, koje zovemo prostorni objekti kao i njihovu kombinaciju saopisnim atributima koji održavaju njihove opise. Prostorni objekti mogu bitiprikazani na različite načine.Kombinacija prostornih objekata i opisnih atributa može biti realizirana na različitenačine u kontekstu GIS-a o čemu brine donja razina u modelu prostornih podataka.Motivi različitih modela geografskih i prostornih podataka je umanjitikompleksnost unutarnje strukture podataka za potrebe aplikacija.Prostorni objekti se mogu predstaviti na vektorski i rasterski način kao što je toprikazano na slici.

Slika 8.1. Slojevit pristup modeliranju podataka sustava GIS

Page 5: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

212

Slika 8.2. Rasterski i vektorski način prikaza

Za prikaz prostornih objekata se koristi 2D i 2.5 D euklidski prostor dok je zaprikaz u 3D potrebno znatno više podataka koji najčešće nisu neophodni zarealizaciju LBS servisa. U 2.5 D prikazu visina objekta se modelira kao funkcijanjegove dvodimenzionalne koordinate.Prikaz prostornih objekata u raster načinu se može najbolje usporediti sa slikombitmape koja se sastoji od niza piksela organiziranih u mreži redaka i stupaca, akvaliteta prikaza ovisi o rezoluciji prikaza. Dakle rasterski način prikaza jenamijenjen za profesionalne aplikacije u području meteorologije, kontrole zagađenjagdje je prikladnija njegova primjena nego u području LBS servisa u kojima jevektorski način prikaza prostornih objekata poželjniji.

U vektorskom načinu prikaza prostorni objekti su prikazani pomoću koordinatareferentnog sustava. Najjednostavniji prostorni objekt je točka koja možepredstavljati čovjeka, vozilo ili lokaciju od interesa.

Općenito postoji razlika između relacijske i objektno orijentirane DBMS zaspremanje konvencionalnih podataka. U relacijskoj bazi podataka podaci suorganizirani u retke i stupce tako da u svakom redak predstavlja zapis ili novi ulaz astupci prikazuju atribute. Relacijske baze podataka koriste standardne upitne jezike(SQL) ali imaju i nedostatke koji se ogledaju u lošim performansama za velikekoličine podataka i relacija između numeričkih tablica.

Objektno orijentirani sustav upravljanja bazama podataka DBMS koristimehanizme objektno orijentiranog modeliranja kao što su klase, atributi,nasljeđivanje organizacije podataka. Objektno orijentirani DBMS ima znatno boljeperformanse od relacijskog ali zahtijeva više vremena za razvoj i nemastandardizirani upitni jezik. Većina GIS sustava radi na objektno orijentiranomstandardnom ili hibridnom DBMS za predstavljanje prostornih objekata i njihovihatributa.

mapa rasterski prikaz vektorski prikaz

Page 6: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

8.1.3. Pojam i uloga lokacijski baziranih servisa

Lokacijski bazirane usluge LBS omogućavaju pružatelju usluga da koristi dostupneinformacije o lokaciji komunikacijskog terminala omogućavajući prijenos podatakaili poruka (WAP,GPRS,SMS). LBS servisi omogućavaju utvrđivanje trenutnogpoložaja ili izbor rute kretanja. Lokacijski bazirane usluge LBS (Location-basedService) se razlikuju od usluge lociranja (location service) koja omogućavautvrđivanje lokacije nekog entiteta.Usluge lociranja se odnose isključivo na utvrđivanje podataka o lokaciji ciljaneosobe ili objekata koje koriste drugi akteri.Lokacijske usluge generiraju i dostavljaju podatke o lokaciji ali ne vrše obradupodatak o lokaciji u smislu filtriranja ili odabira lokacijski zahtijevanih informacijašto je zadaća LBS usluga. Lokacijski servisi bitno doprinose LBS uslugama jerlokacijskog servisa LBS, korisnik bi podatke o lokaciji morao unijeti ručno što ne bibilo lako izvesti, posebno kod mobilnih uređaja. Stoga se LBS usluge i lokacijskeusluge uglavnom zajedno koriste.

LBS usluge se promatraju u određenom kontekstu i svoje ponašanje automatskiprilagođavaju filtriranjem i prezentacijom informacija dobivenih od jednog ili višeparametara, održavajući kontekst namjene (cilj).Informacije možemo podijeliti prema primarnom i sekundarnom kontekstu.Primarni kontekst obuhvaća sve vrste sirovih podataka koji mogu biti prikupljeniod senzora (svjetlosni senzori, bio senzor, mikrofon, akcelerometar, lokacijskisenzori). Ovi sirovi podaci mogu biti prečišćeni kombiniranjem, izdvajanjemodnosno filtriranjem kako bi se izvodile informacije konteksta visoke razine koji senaziva još i sekundarni kontekst koje su mnogo prikladnije za obradu za određenukontekstno svjesnu (context-aware) uslugu.Kao što se može vidjeti sa slike LBS usluge su uvijek imaju određeni kontekst ukojima se informacije koriste u određenom kontekstu. U mnogim slučajevimaprimarni i sekundarni kontekst može biti primijenjen u LBS uslugama. Tako naprimjer informacija o lokaciji različitih predmeta koji su vezani za njihove ranijelokacije se mogu obraditi kako bi se dobile informacije visoke razine (rastojanje,brzina i pravac kretanja). Dakle ne postoji stroga granica između LBS usluga ikontekstno svjesnih usluga U mnogim slučajevima informacije određenog kontekstase odnose na određene servise kao na primjer informacije o temperaturi, zagađenju,čujnosti itd. su usko povezane sa položajem premeta koji se promatra. Daklenjegov položaj se mora dobiti prije nego se skupe druge informacije određenogkonteksta.LBS Usluge možemo podijeliti na:

- Reaktivne LBS usluge se uvijek aktiviraju od strane korisnika. Interakcijakorisnika i LBS usluga se obavlja na sljedeći način: Korisnik najprije naziva servis iuspostavlja sesiju bilo putem mobilnog uređaja ili računala. On traži određenuinformaciju ili funkciju, nakon čega servis prikuplja podatke o lokaciji (za korisnikaili drugu važnu predmetnu osobu ) obrađuje ih i vraća lokacijski vezane rezultatekorisniku. Ovaj ciklus zahtjev/odgovor se može ponoviti više puta prije nego sesija

213

Page 7: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

bude prekinuta. Reaktivnu LBS uslugu karakterizira sinkronizirana interakcijakorisnika i servisa.- proaktivne.- Proaktivne LBS usluga se automatski inicijaliziraju čim dođe do zadane lokacijedogađaja kao na primjer kada korisnik unese, pristupi ili ostavlja određenu točkuinteresa ili ako joj se približava, susreće ili napušta drugi cilj ( predmet) kao naprimjer elektronički turistički vodič koji obavještava turiste SMS porukama kad sepribliže ciljanom odredištu. Dakle proaktivne usluge nisu zahtijevane isključivo odkorisnika ali se interakcija između njih odvija asinkrono.

8.1.4. Područje primjene LBS usluga u ITS sustavu

U području prometa lokacijski bazirane usluge omogućavaju korisnicima pružanjeusluga vezanih za izbor rute kretanja, dijagnostiku stanja vozila, slanje i primanjeporuka. Vozilo putem OBU (On-Board Units ) obrađuje podatke o trenutnojlokaciji utvrđenoj putem GPS omogućavajući kretanje vozila željenom rutom.Vozilo putem GSM i GPRS može dobivati podatke iz centara za upravljanje otrenutnom stanju prometnog sustava što omogućava optimiranje rute kretanjaizborom alternativnih ruta kretanja. Navigacijske usluge se mogu kombinirati i sadrugim uslugama vezanim za parkiranje, upravljanje komercijalnim vozilima itd.Veoma važno područje primjene lokacijski baziranih usluga je područje međusobnekomunikacije vozila u prometnom toku korištenjem komunikacija kratkog dosega(WLAN or Bluetooth) kojima se omogućava međusobna razmjena informacijaizmeđu vozila o njihovoj poziciji, poruke upozorenja, poruke o lokalnoj prometnojsituaciji. Sadržaj poruka potječe iz različitih senzora na vozilu i prometnojinfrastrukturi. Podaci vozila u pokretu FCD ( Floating Car Data) kao što su podacio brzini kretanja, položaju vozila pravcu kretanja itd. se mogu kombinirati sapodacima drugih vozila.Međusobna komunikacija vozila je veoma kompleksna jer uključuje visoke zahtjevevezane za sustave sigurnosti, pouzdanosti, protokole usmjeravanja poruka itehnologije pozicioniranja.

-Korištenje LBS u upravljanje voznim parkom i logistikaPrometna telematika pruža podršku pojedinačnim vozilima , usluge upravljanjavoznim parkom podržava upravljanje i koordinaciju cjelokupnog voznog parka odstrane središnjeg ureda. Tipične usluge upravljanja voznim parkom su vezane zaprijevoz tereta, javni prijevoz , žurne službe.Lokacijski bazirane usluge za upravljanje voznim parkom omogućavajuutvrđivanje zahtijevane pozicije vozila, prikaz trenutne pozicije vozila na mapi,omogućava utvrđivanje rastojanja između različitih vozila, udaljenost vozila doodredišta itd. Na temelju ovih informacija središnji ured može dinamički određivatinova odredišta (nove narudžbe) i predvidjeti vremena dolaska vozila na odredišta.LBS omogućavaju podršku logističkih usluga. Kretanje robe od mjesta isporuke doodredišta je kompleksan proces koji često uključuje više različitih prijevoznihsredstava. Lokacijski bazirane usluge omogućavaju brži prijevoz, korištenje

214

Page 8: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

215

različitih modova prijevoza uključujući i alternativna rješenja u slučajunepredviđenih problema u procesu transporta uključujući planiranje, sortiranje ikonsolidaciju robe u lancu snabdijevanja koji obično uključuje različita prijevoznasredstva. LBS tehnologije omogućavaju brži prijevoz,

- Korištenje LBS usluga u javnim servisimaDržavni organi u mnogim zemljama su prepoznali mogućnosti komunikacijskihsustava i igraju veoma važnu ulogu u pokretanju inicijativa za širu primjenulokacijski baziranih usluga (žurne službe, naplata cestarine, borba protiv kriminala,itd). Državni organi reguliraju usluge koje mrežni operateri moraju omogućiti dokdio usluga može biti realiziran na temelju zahtjeva slobodnog tržištakomunikacijskih usluga.

- Korištenje LBS usluga u djelovanju žurnih službiŽurne službe predstavljaju područje u kojem se lokacijski bazirane usluge moguuspješno primijeniti za povećanje njihove učinkovitosti. U mnogim slučajevima ljudipozivaju žurne službe tražeći od njih žurnu intervenciju i odgovor na njihov poziv(hitna pomoć, vatrogasci, policija, itd) a pri tome često ne znaju odrediti svojupoziciju i položaj. Ako pozivatelj traži pomoć putem fiksne mreže njegova pozicijase može odrediti putem telefonskog broja a što nije moguće u slučaju poziva putemmobilnog telefona u početnoj fazi razvoja ITS sustava (preko 50% poziva žurnihslužbi u US se obavi putem mobilnog telefona) . Kako bi riješili ovaj problem FCC(Federal Communications Commission) je 1996. Godine u US je obvezala mobilneoperatere da moraju omogućiti utvrđivanje lokacije pozivatelja žurnih službi idostavu njihove geografske pozicije uredu za sigurnost PSAP (Public SafetyAnswering Point) koji zaprima pozive žurnih službi preko pozivnog broja 911(Enhanced 911 ;E-911). Definirana je obvezna točnost utvrđivanja pozicije kojaznačajno nadilazi standardne mogućnosti standardne mogućnosti upravljanjalokacijama mobilnih ćelijskih sustava što zahtijeva poboljšanje postojeće mrežneinfrastrukture. Kako bi operatori imali dovoljno vremena za ispunjenje navedenihzahtjeva provođenje E-911 je predviđeno u dvije faze:

- U prvoj fazi razvoja E-911 je potrebno odrediti lokaciju pozivatelja žurnihslužbi na temelju podataka stanice putem koje je poziv upućen. Tipične 2Gmreže GSM omogućavaju pokrivanje područja promjera od nekolikodesetaka kilometara( u urbanom području je raspon od nekoliko stotinametara). Operatori su dužni broj pozivatelja proslijediti u PSAP.

- U drugoj fazi se planira da operateri mogu utvrditi lokaciju pozivatelja žurnihslužbi u rasponu od 50 do 100 m u 67% slučajeva a u rasponu od 150 do 300m u 95 % slučajeva što zahtijeva značajna poboljšanja mrežne infrastrukture.

U Europskoj uniji je 2000. godine pokrenuta inicijativa i utemeljena jekoordinacijsko tijelo za pristup lokacijskim informacijama žurnih služni CGALIES(Coordination Group on Access to Location Information for Emergency Services)

Page 9: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

216

čiji je cilj izvršiti pripreme za uvođenje lokacijski baziranih usluga žurnih službi usvim zemljama EU. EU je izdala nekoliko preporuka za operatere koju su manjerestriktivni od onih u US. Utvrđene su glavne zadaće koje mora ispunjavati E-112ali nisu utvrđeni obvezni standardi niti su određeni rokovi za njegovo uvođenje.Operateri su dužni utvrditi lokaciju pozivatelja žurnih službi što je mogućepreciznije ali nisu određeni točni standardi za servis E-112.

- LBS usluge podrške sustavi naplate cestarinePostojeći sustavi naplate cestarine uglavnom zahtijevaju da korisnici izvršeplaćanje cestarine neposredno prije ili neposredno nakon korištenja ceste. Naplatau konvencionalnim sustavima se vrši putem osoblja na naplatnim mjestima ilikupnjom vinjete. Kako bi se povećala učinkovitost prometa razvijeni su sustavielektroničke naplate cestarine. Neki sustavi naplate cestarine su razvijeni tako dakoriste opremu vozila OBU koja razmjenjuje podatke sa fiksnim kontrolnimstanicama koje se nalaze pored prometnice, dok drugi sustavi se baziraju na analiziregistarskih pločica. Tako je u EU svaka zemlja razvila vlastita rješenja što jedovelo do toga da sustavi naplate cestarine nisu kompatibilni. Eu je formiralakoordinacijsku grupu koja priprema postupno usklađivanje postojećih sustavanaplate cestarine. U Austriji je uspješno uveden sustav naplate cestarine 2004.godine koji je koristio bežične sustave kratkog dosega . Sustav naplate cestarine uNjemačkoj se bazira na korištenju GPS i OBU na teretnim vozilima koji pratikretanje vozila na mreži i prikupljene podatke šalje u centre za naplatu cestarine.Pored toga na autocestama su instalirane rampe koje kontroliraju prolaz vozila bezOBU opreme koja vrši očitavanje registarskih pločica za takva vozila. Ovaj sustavje imao niz operativnih nedostataka.

8.1.5. Mobilne mreže u funkciju upravljanja lokacijom

Razvoj LBS servisa je pratio razvoj mobilnih mreža. Operateri su tragali za novimuslugama koje bi mogli pružati korisnicima mobilnih mreža kao dodanu vrijednostkojom bi povećali prihode. Mobilne mreže permanentno prate poziciju pretplatnikašto čini osnovu za pružanje usluga povezanih sa lokacijom na mreži. Ideja je bila dase lokacija na mreži prenese u prostornu ili opisnu lokaciju korištenjem prostornihbaza podataka i GIS za dobivanje informacija o lokaciji koje su potrebne za LBSservise. Međutim mrežne lokacije nisu bile dovoljno precizne da bi zadovoljilepotrebe LBS servisa. To se posebno odnosi na servise vezane za rad žurnih službi(E-112,E9n). Zbog toga su razvijeni preciznije metode pozicioniranja i njihovuintegraciju u mobilne mreže. Upravljanje lokacijom je važno za LBS servise jerpruža osnovu na koju se metode pozicioniranja oslanjaju. Postoje određene sličnostiizmeđu upravljanja lokacijom i lokacijskih usluga u pogledu širenja i održavanjainformacija o lokaciji što zahtijeva određena znanja o arhitekturi, topologiji iograničenjima mobilnih mreža.U svim mobilnim mrežama temeljni zahtjev je podrška mobilnosti. Upravljanje

Page 10: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

217

mobilnosti obuhvata sve usluge koje korisnik koristi u pokretu. U područjumobilnih mreža postoje dvije vrste mobilnosti koje mreža mora podržavati:

- Mobilnost terminala. Ovaj tip se odnosi na klasičnu prostornu pokretljivostterminala (mobitel, PDA, prijenosno računalo) unutar područja pokrivanjamreže. Podrška mobilnom terminalu zahtijeva od mobilne mreže određenemehanizme za uspostavljenje i održavanje dinamičke veze između mreže iterminala

- Personalna mobilnost . Ovaj tip mobilnosti omogućava pretplatniku da seidentificira na mreži bez obzira na tip terminala koji koristi. Podrškapersonalnoj mobilnosti zahtijeva od mobilnih mreža mehanizme koji ćeosigurati uspostavljanje i održavanje dinamičke veze između terminala ipretplatnika

Slika 8.3. Tipovi mobilnosti koje podržava mobilna mreža

Fiksna mreža nije pružala podršku mobilnosti kod koje je žičnom vezom terminalspojen sa mrežom tako da se korisnik identificira na istoj adresi na kojoj se nalazi iterminal putem telefonskog broja.Danas mobilne mreže pružaju podršku terminalnoj i personalnoj mobilnosti štozahtijeva uspostavu veze između terminala i bazne stanice.Tako na primjer kada mobilni pretplatnik želi ostvariti telefonski poziv ili poslatipodatke mora uspostaviti vezu sa najbližom baznom stanicom preko koje sepovezuje na glavnu mrežu. Ako se želi primiti poziv ili podaci bazna stanica moraostvariti vezu sa terminalom. Pri tome se ne smije prekidati poziv ili paket akokorisnik seli u drugu ćeliju mobilne mreže tako da se komunikacija predaje novojstanici. Kod paketnog prijenosa paketi mobilnih terminala se preusmjeravaju nanovu baznu stanicu.Dinamičko povezivanje pretplatnika i mobilnog terminala radi podrške personalnoj

dinamičko povezaivanje

dinamičko povezaivanje

Page 11: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

218

mobilnosti zahtijeva da se pretplatniku dodijeli personalna adresa (telefonski broj)na neodređeno vrijeme bez obzira na terminal sa kojeg se povezuje na mrežu. Sdruge strane terminal određuje privremene adrese koje se dinamički dodjeljuju kadase pretplatnik registrira na mrežu.Personalna mobilnost zahtijeva identifikaciju korisnika na mreži kako bi korisnikpotvrdio svoj identitet i onemogućilo neovlaštenim osobama da u njegovo imekoriste usluge mreže.

Upravljanje mobilnosti (mobility management) je povezano sa svim funkcijamapružanja podrške terminalne i personalne mobilnosti koje uključuju pozicioniranje,prespajanje na mreži, sigurnosne funkcije. Za svaku od tih funkcija razvijeni supostupci i protokoli između terminala, pristupnih točaka i glavne mreže.

8.1.6. Koncept upravljanja lokacijom (pozicioniranje)

Upravljanje lokacijom obuhvata sve funkcije za utvrđivanje lokacije pretplatnika namreži u smislu opisa prostornog položaja. Kako bismo razumjeli pozicioniranjepotrebno je razmotriti operacije između mreže i terminala kao i operacije unutarmobilne mreže.

Postoje dva osnovna načina na koji mobilna mreža može pratiti pretplatnika:- Prvi način praćenja pretplatnika podrazumijeva da terminal izvještava o svom

trenutnom položaju na mreži putem funkcije ažuriranje lokacije. Iakopostoje različite strategije vremena ažuriranja lokacije terminalanajjednostavniji način je ažuriranja lokacije kada terminal ulazi u novu ćeliju.Ažuriranjem lokacije na mreži trenutna ćelija koju korisnik koristi spremapodatke u bazu.

- Drugi pristup ne zahtijeva od korisnika da prijavi svoj trenutni položaj namreži, nego mreža pretražuje terminale u svim stanicama (paging). Ako seciljani terminal pronađe podaci se prosljeđuju u mrežu. Bazna stanica koju jeterminal odabrao daje odgovor da je registrirala terminal u procesupretraživanja.

U postupku utvrđivanja lokacije se koristi kombinacija ažuriranja lokacije ipretraživanja na mobilnoj mreži. Kao što je prikazano na slici više ćelija je grupiranou područje lokacije koje predstavlja najmanju jedinicu na mreži koja omogućavautvrđivanje trenutne lokacije pretplatnika na mreži.

Page 12: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

područje lokacije B

219

Slika 8.5. GSM/UMTS topologija za upravljanje lokacijom

Slika 8.4. Područja lokacije

Po ažuriranu lokacije mreža pohranjuje područje lokacije pretplatnika u bazu iprenosi ih na stranicu pretplatnika koja sadrži njegovu adresu (broj telefona) kaoprimarni ključ zajedno sa drugim podacima o području lokacije, vrsti usluge isigurnosnim podacima neophodnih za provjeru autentičnosti i šifriranje. Zbogvelikog broja podataka upravljanje lokacijom koristi distribuirane baze podataka.

Upravljanje lokacijom putem GSM i UMTS koristi hijerarhijsku topologiju koja jeprikazan na slici. Prva razina je područje usluga GSM i UMTS mreži. U najvećembroju slučajeva mreže pružaju usluge na razini države. Područje usluga jepodijeljeno na više MSC (Mobile Switching Center) područja, tako da je svakopodručje odgovorno za prespajanje poziva koji počinju ili završavaju u njemu.MSC područje se sastoji od više lokacijskih područja koja sadrže više ćelija.

Pozicioniranje je postupak određivanja prostornog položaja nekog entiteta. Postojerazličite metode pozicioniranja koje se razlikuju prema preciznosti, sinkronizacijipodataka itd.U općem slučaju pozicioniranje je određeno sljedećim elementima:

- Jednim ili više parametara dobivenih mjerenjem- Metodom pozicioniranja za izračunavanje položaja- Opisni ili prostorni referentni sustav- Infrastruktura- Protokoli za koordiniranje procesa pozicioniranja

područje lokacije A područjr lokacije C

Page 13: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

Glavna funkcija pozicioniranja je mjerenje veličina (kut, rastojanje, brzina) kojiobično pokazuje prostorni odnos entiteta u odnosu na jednu ili više fiksnih točaka uokruženju čije su koordinate poznate. Fizičke veličine se obično mjere putem radio,infracrvenog ili mikrovalnog signala. Entitet nije u stanju sam odrediti svoju pozicijunego je potrebna prostorno distribuirana infrastruktura.

Svaki entitet za koji se određuje pozicija mora biti opremljen sa terminalom čija jepozicija poznata. Bazne stanice su potrebne za većinu metoda pozicioniranja kako bise obavilo mjerenje ili pružala podrška terminalima. Bazne stanice su fiksne točkepoznatih koordinata koje mjere prostorni odnos prema terminalu. Sustavipozicioniranja koriste različitu infrastrukturu (sateliti, GSM/UMTS bazne stanice,WLAN pristupne točke te različite vrste terminala (mobilni telefoni, prijenosnaračunala, tagovi). Na mreži mogu biti potrebne dodatne komponente kao što su GISbaze podataka, serveri, upravljačke jedinice za koordinaciju pozicioniranja te obradui distribuciju rezultata mjerenja i informacija o položaju.Pozicioniranje zahtijeva koordinaciju i upravljanje putem protokolima izmeđukomponenata infrastrukture.Kriteriji za ocjenu kvalitete metode pozicioniranja su :

- Točnost i preciznost. Najvažniji kriteriji za ocjenu metode pozicioniranja sutočnost i preciznost. Točnost se odnosi na blizinu nekoliko fiksnih položaja uodnosu na pravi ali nepoznat položaj. Dalji položaj od pravog položaja imamanji stupanj točnosti i obratno. Preciznost s druge strane se odnosi naodstupanje više fiksnih položaja od njihove srednje vrijednosti.

- Dosljednost i primjenljivost . Mnoge aplikacije zahtijevaju određivanjepozicije neovisno o okruženju u kojem se entitet nalazi (urbano, ruralno,unutar zgrade,..). Međutim neke metode pozicioniranja nisu dostupne u nekomokruženju ili njihova preciznost ovisi o okruženju. Primjenljivost metodepozicioniranja se odnosi na njenu sposobnost određivanja pozicije u svakomokruženju dok se dosljednost mjeri stabilnošću i preciznošću u različitomokruženju.

- Ograničenja . Pozicioniranje je neizbježno povezano sa određenimograničenjima koja se pojavljuje na terminalu, infrastrukturi za pozicioniranjekao i sučeljima između njih. Ograničenja izračunavanja se ogledaju u obradipodataka i upravljačkim jedinicama i bazama podataka mreže i terminala.Ograničenja pozicioniranja se moraju promatrati u kontekstu točnosti ipreciznosti.

- Potrošnja energije. Potrošnja energije se može promatrati kao dodatnikriterij ograničenja. To je važno za terminale jer mobilni uređaji općenitoimaju ograničene kapacitete baterija i visoku potrošnju energije koja je ukorelaciji sa ograničenima signala i izračunima.

- Kašnjenje. Kašnjenje se odnosi na vrijem od davanja zahtjeva zapozicioniranjem do dostave podataka o poziciji entiteta koji je zahtijevaopozicioniranje. Tijekom tog vremena jedna ili više baznih stanica mora bitiodabrana, cijeli proces pozicioniranja mora biti koordiniran između

220

Page 14: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

221

komponenti koje su uključene u obradu signala i resursa koji su uključeni umjerenja i na kraju mora biti izračunata tražena pozicija. Važan pokazateljkašnjenja je vrijeme određivanja prva pozicije TTFT(Time To First Fix) kojedanas iznosi do jedne sekunde. Vrijeme kašnjenja zavisi od vrste LBS usluga.Za interaktivne LBS usluge koje zahtijevaju punu interaktivnost sakorisnikom veća vrijednost TTFT za korisnike stvra negativno iskustvo kojemože dovesti do slabijeg korištenja.

- Troškovi uvođenja i korištenja. Troškovi uvođenja uključuju troškoveinstaliranja infrastrukture baznih stanica , baza podataka, upravljačkih jedinicai proširenje postojeće infrastrukture . Operativni troškovi su povezani sakompleksnošću infrastrukture pozicioniranja. Unutarnje mreže imaju maletroškove dok satelitske mreže imaju značajne operativne troškove.

8.2. Lokacijske i navigacijske ITS usluge8.2.1. Pojam i uloga sustava rutnog vodiča i navigacije RNG

ITS usluga rutni vodič i navigacija (Route Guidance and Navigation -RGN)prema ISO normizaciji ITS usluga, pripada funkcionalnom području informiranjeputnika m ITS (Traveler Information). Usluge RNG može se realizirati putemrelativno samostalnog sustava kao dijela integriranog sustava putnih informacijamiTs (integrirani nadsustav koji povezuje postojeći sustav informiranja putnika11TS s drugim granama i modovima prijevoza) ili u okviru sustava lokacije inavigacije.Navigacijski sustavi vozila mogu se temeljiti na :

- zemaljskim sustavima korištenjem GSM ( Global System of Mobile- globalnisustav mobilnih komunikacija)

- satelitskim navigacijskim sustavima (GPS, GLONASS, Gallileo idr.) kojiomogućuju pokrivenost na onim područjima koja zemaljski sustavi nepokrivaju

Praćenje i usmjeravanje (rutiranje) vozila i putnika preko mobilnih ćelijskihtelekomunikacijskih sustava postaje sve aktualnije zbog dinamičkog razvoja idostupnosti tih sustava.

U zatvorenim prostorima (podzemne garaže isl.) odnosno gradskim ulicama gdjeje otežan prijam elektromagnetskog signala koriste se dodatna tehnička rješenja:

- žiroskop ili inercijalni sustavi itd.- preslikavanje i izračuni iz digitalnih karata- terminali mobilne ćelijske mreže

Za razliku od klasičnog putnog usmjeravanja pomoću autokarte na papiru, sustavRGN izračunava optimalnu rutu i daje upute vozaču (vizualnim dijagramima isintetiziranim glasom) kako doći do specificiranog odredišta. Uz korištenje statičkihinformacija s CD-ROM digitalne mape moguće je kombiniranje stvarnovremenskih

Page 15: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

222

informacija kako bi se izbjegle rute na kojima postoji zagušenje prometa.Sustav rutnog vodiča i navigacije može bizi izveden kao :- autonomni rutni vodič (Autonomous Route Guidance)- centralizirani dinamički rutni vodič (Centralised Dynamic Route Guidance)- dualni mod rutnog vodiča (Dual Mode Route Guidance)

Centralizirani i dualni način rada rutnog vodiča omogućuje obradustvarnovremenskih podataka o prometu, dok autonomni rutni sustavi to neomogućuju.

8.2.2. Zahtjevi korisnika i funkcijska specifikacija uslugarutnog vodiča i navigacije RNG

Slično drugim ITS uslugama, zahtjeve korisnika RNG usluga neophodno jeistražiti i specificirati tako da se mogu izvesti odgovarajuće funkcijske specifikacijesustava RGN kao samostalnog sustava ili dijela šireg integriranog sustava. Ključnekoristi od sustava RNG imat će individualni korisnici i davatelji usluga, dok ćeneposredni dobici za druge stakeholdere biti znatno manji.

Posebni zahtjevi korisnika i interes davatelja usluga vezani su uz :- pozicijsku preciznost, npr. pri identifikaciji korektne linije - 1 metar- vrijeme odziva sustava (od nekoliko sekundi do nekoliko minuta) tako da se

ostvari „real-time“ prezentacija“- korištenje mobilnog ćelijskog sustava (GSM-GPRS) za dvosmjernu

komunikaciju sa središnjim računalom- zaštititi privatnosti korisnika- integracija s drugim lokacijskim sustavima- zajedničko financiranje razvoja sustava RGN

Ako vozač zahtijeva dinamičko rutiranje, tada je potrebno ostvariti komunikaciju sasredišnjim centrom koji prikuplja stvarnovremenske podatke i temeljem togakalkulira najbolju rutu do željenog odredišta. Ako se ne može realizirati dinamičkorutiranje tada se realizira autonomno navođenje vozila.Korisnički zahtjevi za ITS uslugama RNG:1. sustav će vozačima preporučiti rute do specificiranog odredišta2. sustav može identificirati lokaciju vozila u cestovnoj mreži3. sustav može imati mogućnost modifikacije navigacijskih instrukcija u slučaju

pogrešnog skretanja4. sustav može pružiti rutnu informaciju o dolasku do P&R lokacije sa slobodnim

mjestima za parkiranje5. sustav može imati mogućnost uključivanja stvarnovremenskih informacija u

proračunu preporučene rute6. sustav može izračunati očekivano ukupno vrijeme putovanja određenom rutom

Page 16: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

223

7. sustav može imati mogućnost pružanja navigacijske informacije prema višekriterija i posebnim „odredištima od interesa“

8. sustav može pružiti rutne informacije vizualnim i govornim instrukcijama9. sustav može biti logički strukturiran tako da je olakšan pristup do najčešće

korištenih funkcija10. sustav može podržavati dvosmjernu podatkovnu i govornu komunikaciju sa

vozilom

Istraživanja pokazuju da je aktivnost RGN sustava u prvom redu vezana za gradskookruženje. Korisnici očekuju prilagođeno sučelje čovjek-stroj (Human MachineInterfaces) tako da unos željene destinacije bude jednostavno izveden selekcijom izintegriranog indeksa naziva ulica ili lokacija.

8.2.3. Sustav za automatsko lociranje vozila AVL

Sustav za automatsko lociranje vozila AVL (Automated Vehicle Location) osiguravainformacije o trenutnoj poziciji vozila koja se može koristiti za nadziranje iupravljanje kretanjem vozila i učinkovitijim upravljanjem voznim parkom. SustavAVL koristi komunikacijske tehnologije kao što su GPS, GIS (GeographicalInformation System , GPRS (General Packet Radio Service) i SMS (ShortMessaging Service).Sustav AVL koji je baziran na SMS tehnologiji koristi komunikacijski kanal izmeđuvozila i centra za upravljanje. Tekstualne poruke su limitirane (do 140 bita) ineizvjesnim kašnjenjima poruka. Kako bi se eliminirali ovi nedostaci sustav SMSsve više zamjenjuje sustav GPRS koji je znatno brži jeftiniji i pouzdaniji.Korištenjem IP protokola korisnici mogu ostvariti fleksibilnu multimedijskukomunikaciju. Kao što se može vidjeti sa slike AVL sustav se zasniva na modeluCS (client/server) sa TCT/IP mrežom koja podržava stvarnovremensku razmjenupodataka glavnog terminala za nadzor vozila i terminala na različitim lokacijamanižih organizacijskih jedinica. GPS prijemnici koji su instalirani u svakom vozilukoriste bežičnu GSM ili GPRS mrežu za komunikaciju sa glavnim terminalom uupravljačkom centru u kojem se nalazi glavni server baze podataka i GIS sustav.

Page 17: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

224

• e r ic kwith GPS

MySQLDatabase

server

Monitoringcentre

krmnu]

GPRS TCP/IP/GSM typ

enetwork'

RemoteMonitoring

RemoteMonitoringsub-centre?

UlSCUSSlUilterminal

UaCUSMUHterminal

Discussionterminal

Baza podataka na glavnom serveru je prilagođena povezivanju GPS sustava, vozila ivozača tako da se može osigurati efikasan pristup tim informacijama. Administratorsustava daje ovlasti za pristup informacijama.

sapplication

RemóleMonitoring

sub-centre 2

Slika 8.6. Sustav automatske lokacije vozila AVL sustav

Upravljanje i manipulacija položajem vozila na digitaliziranim mapama će bitiosigurana putem GIS servera. Svi GPD podaci kao što su zemljopisna širina, dužina,visina i brzina vozila će biti preneseni do središnje baze podataka korištenjemprotokola UPD (User Datagram Protocol) koji osigurava smanjenje kašnjenjapaketa podataka pri većem opterećenju komunikacijske mreže korištenjem GPRSsustava. U cilju povećanja pouzdanosti povezivanja lokalne mreže u centralnomuredu sa prostorno dislociranim uredima koristi se TCP protokol.

Page 18: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

8.2.4. Geoinformacijski sustav GIS u funkciji ITS-a

225

Geografski informacijski sustav GIS osigurava zemljopisne podatke kojiomogućavaju podršku odlučivanju, planiranju i upravljanju u prometnom sustavu.On omogućava, pohranjivanje, obradu i analizu zemljopisnih informacija. Iakomnoga područja koriste zemljopisne podatke za potrebe prometnih sustavastandardizirane su određene aplikacije sustava GIS. U Europi je standard GDF(Geographic dana files) definirao podatke o prometnoj mreži, standard EDRM(European Digital Road Map) standardizirao podatke digitaliziranih mapa.Funkcionalnosti ITS-a zahtijevaju razvoj novih modela i koncepata podataka sustavaGIS.Baza zemljopisnih podataka treba biti tako uređena da omogućava pristup, analizu iprezentaciju velikog broja informacija u realnom vremenu. Kreiranje zemljopisnebaze podataka u formi koja će zadovoljavati zahtjeve ITS-a zahtijeva značajnafinancijska ulaganja u njen razvoj. Potrebno je urediti topografiju prometneinfrastrukture koju potom treba dopuniti parametrima koji će opisivati stanjeprometne infrastrukture i stanje prometnog toka, prateći kontinuirano njihovupromjenu u vremenu i prostoru.Korištenjem informatičkih tehnologija za simultanu obradu zemljopisnihinformacija osiguravaju tri bitne komponente informacija i to:- lokacijska komponenta informacije određuje njen zemljopisni položaj- tematska komponenta informacije određuje zemljopisne parametre koji opisuju

danu lokaciju- vremenska komponenta informacija opisuje tematski aspekt informacije u datom

trenutkuSustavi GIS se koriste u područjima prometnog planiranja, upravljanje prometnimsustavima te upravljanja voznim parkom i logistikom. U području prometnogplaniranja sustav GIS se koristi za planiranje multimodalnog transporta, određivanjeutjecaja prometne infrastrukture na okoliš, pri konstruiranju novih prometnica teprocesu upravljanja rizicima u transportu (prijevoz opasnih tvari).U području upravljanja prometnom infrastrukturom sustav GIS se koristi zaupravljanje prometnim tokovima, upravljanje vlakovima na željezničkim mrežama,upravljanje zračnim lukama. U području upravljanja voznim parkom i logistikom uITS okruženju sustav GIS se koristi za planiranje ruta, navigaciju vozila, nadzorvremenskih uvjeta, upravljanje prometom, pružanje podrške pješacima, upravljanjevoznim parkom, upravljanje žurnim službama.Moderni lokacijski i navigacijski sustav sačinjavaju moduli koji su prikazani naslici 8.7. Model koji je prikazan na slici može imati različite oblike a moduli mogubiti implementirani sa različitim hardverom i softverom.

Page 19: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

8.2.5. Funkcionalnosti sustava za lokaciju i navigaciju vozila

226

Modul za planiranje rute omogućava proces planiranja rute prije početkaputovanja i tijekom putovanja. Planiranje rute obuhvata široko područje korisničkihzahtijeva i jedno je od temeljnih izlaznih rješenja područja navigacije vozila.Planiranje ruta se može dalje klasificirati u dvije grupe i to:- skupno planiranje rute za više vozila gdje se planira ruta između više destinacija

za sva vozila na promatranom segmentu mreže- pojedinačno određivanje ruta za svako vozilo posebno, gdje je plan za pojedinačnu

rutu preciziran za pojedinačno vozilo na promatranoj lokaciji

Cilj je pronaći najkraći puta od polazišta A do odredišta B za postojeće prometneuvjete na mreži. Za rješavanje ovog problema je razvijen veći broj algoritama ipostupaka. Planiranje putovanja je proces koji pomaže vozačima pri planiranju rutetokom putovanja, koji se temelji na bazi digitaliziranih mapa koje su dostupne iomogućavaju integraciju sa stvarnovremenskim informacijama o prometu prekobežične komunikacijske mreže. Promjenljive koje služe kao kriteriji za optimiranjeprocesa pri planiranju ruta koji utječu na kvalitet usluge su: rastojanje, vrijemeputovanja, brzina, broj skretanja , prometna svjetla i promjenljive prometneinformacije.

Slika 8.7. Osnovni model sustava za lociranje i navođenje vozila

Page 20: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

227

Modul pozicioniranja objedinjuje različite podatke dobivene putem senzora iradio signala za automatsko određivanje pozicije vozila, koji putem mobilnoguređaja vrši identifikaciju puta kojim se kreće vozilo osiguravajući pristup svakojdionici puta.Modul za pozicioniranje je ključna komponenta svakog sustava za lokaciju inavigaciju vozila. Određivanje lokacije vozila kao i radnje pri manevriranju vozilommoraju biti izvedeno veoma precizno. Precizno i pouzdano pozicioniranje vozila jepreduvjet za bilo koji dobar sustava lokacije i navigacije vozila što uključujeodređivanje koordinata vozila na površini zemlje.

Ne može se samo jednim senzorom odrediti pozicija vozila i dobiti informacija olokaciji vozila sa potrebnom preciznošću koju zahtijeva sustav lokacije i navigacijevozila pa rješenje treba tražiti u objedinjavanju informacija od većeg broja senzora.Modul za pozicioniranje integrira različite senzore, čije komponente međusobnodjeluju radi zadovoljavanja zahtjeva sustava za utvrđivanjem pozicije vozila.Opći senzor pozicije i pravca je veoma važan za rješavanje problema lokacije inavigacije. Opći senzor može osigurati informaciju o poziciji vozila uzimajući uobzir površinu Zemlje. Najviše korištena tehnologija za određivanje opće pozicijevozila je magnetni kompas i GPS (Global Positioning System ). Relativni senzormože odrediti opći smjer ili poziciju respektirajući referentni koordinatni sustav kojije određen općim senzorom.

Globalni pozicijski sustav GPS (Global Positioning System ) je satelitski baziraniradio navigacijski sustav koji se sastoji od tri dijela:

- sateliti (prostorni modul)- korisnički modul (prijemnik)- kontrolni modul ( regulacija i upravljanje).

Tehnologija određivanja lokacije odnosno pozicije cestovnog vozila preko satelita uosnovi je ista kao pri određivanju pozicije broda ili zrakoplova. Satelitski prijamniku vozilu treba imati optičku vidljivost s barem četiri satelita tako da se može izvremena proleta signala izračunati pozicija vozila.

Osim američkog globalnog pozicijskog sustava GPS, koristi se i ruski sustavGLONASS, a u pripremi je i europski satelitski sustav Galileo. Naziv globalninavigacijski satelitski sustav GNSS (Global Navigation Satellite System) pokriva tatri sustava te nove slične sustave koji će biti lansirani. Ako je vozilo u podzemnojgaraži, tunelu ili zaklonjeno zgradama, tada se koriste drugi komplementarni načini :

- žiroskop ili inercijalni sustavi- preslikavanje i izračuni iz digitalnih mapa- pomoću terminala mobilne ćelijske mreže

Globalni pozicijski sustav GPS (Global Positioning System) satelitski jeradionavigacijski sustav koji se koristi u različitim ITS aplikacijama vezano zaodređivanje položaja na površini zemlje i u prostoru oko njene površine.

Page 21: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

228

To uključuje: određivanje pozicije i najbliže točke ili vozila (taksi, interventnavozila, dostavna vozila), povezivanje GPS antene s navigacijskim sustavom ivođenjem do odredišta , sigurnosne aplikacije i zaštitu vozila i vozača, itd.GPS ima ukupno 24 satelita s visinom putanje od 20.183 km uz vrijeme obilaskaZemlje od 11 sati i 58 minuta. U svakom trenutku korisniku je na raspolaganju 6 do11 satelita tako da prijamnik za pozicioniranje odabere četiri najpovoljnija satelita.U ITS aplikacijama mogu se koristiti jednostavne izvedbe GPS prijemnikapristupačne cijene a njegova funkcija je da prepozna, prati i mjeri satelitske signalete da na osnovu mjerenja izračuna poziciju.

U ITS aplikacijama također se mogu se koristiti precizniji diferencijski GPS sustav(DGPS-Differential Global Posititioning System). DGPS je vrsta relativnogpozicioniranja gdje monitorska stanica (poznatog položaja) prima satelitske signale iizračunava pogreške. Taj podatak priopćava se korisnicima u određenom područjupolumjera od stotinjak kilometara. Da bi točnije izračunao svoju poziciju, korisniktreba posjedovati prijamnik za DGPS poruke uz odgovarajuće programe za njihovuobradu i prezentaciju. Preciznost određivanja pozicije kod diferencijalnih sustava jeu okviru 1,5 metara.

Slika 8.8. Diferencijski globalni pozicijski sustav DGPS

Određivanje položaja korisnika GPS sustava temelji se na mjerenju vremena

Page 22: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

229

prijenosa signala od satelita iz čega se izračunava udaljenost prema izrazu:

Page 23: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

I = C * t

230

pr

gdje je: 1 - udaljenost od satelita do korisnikac- brzina svjetlosti u vakumufpr- vrijeme prijenosa signala

GPS postaje normalna dopunska oprema vozila poput „air-condition“ ili CD-Ropreme.U pravokutnom koordinatnom sustavu razmak (l) između pozicije GPS korisnika isatelita iznosi:

l=p - P\

gdje su Pk - koordinate korisnika a PS - koordinate satelita

Ako su poznate pozicije triju satelita i točno vrijeme odašiljanja signala sa satelitamože se iz sustava jednadžbi odrediti korisnikova pozicija. Vrlo je značajnavremenska preciznost i kontrola frekvencija jer vremenska pogreška od 1 ns stvarapogrešku udaljenosti od 30 cm. Signal GPS-a primjer je signala proširenog spektra(Spread Spectrum Signal) koji ima znatnu neosjetljivost na smetnje i interferenciju.Sateliti rade na istoj frekvenciji uz dva nositelja

lj = 1575,42MHZ

l2 = 1227,60MHZ

Za modulaciju se koriste dva koda:- P-kod (precision)- C/A kod (Coarse Acquisition)Brzina protoka C/A koda iznosi 1,023 Mb/s i namjera mu je da posluži širokom

krugu korisnika (uz manju preciznost). P-kod ima brzinu protoka od 10,23 Mb/s iveliku preciznost, namijenjen je ponajprije za specijalne korisnike. Kodovima semogu koristiti oni korisnici koji raspolažu generatorom istoga koda kao i satelitskiodašiljač, pri čemu je neophodna sinkronizacija generatora. Iz podataka oputanjama satelita GPS prijamnik odabire četiri najpovoljnija satelita i generiranjihove kodove .

Modul baza podataka digitaliziranih mapa omogućava realiziranje više funkcijasustava za lociranje i navođenje vozila. Da bi to mogao ostvariti sustav trebaosigurati:

1. prikaz mape u čitljivom i razumljivom obliku2. lokaciju ( adresu) odredišta koristeći adresu ulice ili blisku dionicu3. izračunavanje rute putovanja4. vođenje vozača duž izračunate rute5. usklađivanje putanje vozila utvrđenu na temelju senzora na vozilu sa poznatom

mrežom prometnica, određujući točniju poziciju vozila od postojeće, te vršećistalno usklađivanje iste

Page 24: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

231

6. putne informacije vezane za putovanje, informacije o stanju u prometu,hotelima, restoranima i drugim sadržajima pored prometnice

Baza podataka digitaliziranih mapa sadrži informacije koje su date u određenomformatu tako da se informacije mogu obrađivati sa mapama koje su povezanefunkcijama koje osiguravaju identificiranje i određivanje lokacija, razvrstavanjeprometnica, prometnu regulaciju i putne informacije. Stoga mapa predstavljageometriju površine Zemlje, te je neophodno poznavati relevantne koordinatnesustave koji se koriste u različitim bazama mapa radi pravilnog korištenjafunkcionalnih veza između različitih mapa.Uspješno rješavanje kompleksnog problema lokacije i navigacije vozila traži odsustava da prvo ignorira nisku razinu detalja i da se koncentrira na glavninuproblema a nakon toga da se analiziraju detalji. Postupak rješavanja problema odjednostavnijeg koraka do generaliziranja problema je višerazinski zahtjev koji jefokusiran na različite razine detalja.Ova tehnika je veoma uspješna u smanjenju kompleksnosti problema što zahtijevaosiguravanje hijerarhijski organiziranih baza mapa koje imaju četiri organizacijskerazine od razine 0 do razine 3.- razina 0 uključuje sve putove na mreži i povezane informacije neophodne za

navigaciju.- razina 1 uključuje sabirne prometnice, arterije i autoceste- razina 2 uključuje arterije i autoceste- razina 3 uključuje samo autoceste.

Modul za usklađivanje mapa ima veoma važnu ulogu u sustavu lokacije inavigacije vozila. Korištenje digitalnih mapa za sustav pozicioniranja zahtijevapouzdanost i preciznost. Osiguranje podrške vozaču pri manevriranju ili korigiranjupozicije vozila na mapi radi korigiranja grešaka u sustavu lokacije i navigacije vozilazahtijeva precizno poznavanje pozicije vozila.

Usklađivanje mapa je postupak usklađivanja pozicije ili putanje izmjerene ilidobivene od modula za pozicioniranje te povezivanje pozicije sa lokacijom na mapikoja se nalazi u bazi digitaliziranih mapa.

Ova tehnika može povećati točnost za modul pozicioniranja pod uvjetom da jebaza digitaliziranih mapa razumljivo precizna. Tipičan zahtjev za preciznošću naulicama u urbanim područjima je 15 metara.Veće nesuglasnosti u sustavu usklađivanja mapa mogu se odraziti na nemogućnostizračuna pozicije (ili putanje) i njeno usklađivanje sa pozicijom koja je očitana namapi. Kada se ne može odrediti sigurna pozicija vozila na mapi (zaseban segmentputa) može se odrediti opća pozicija te se ponovno izvršiti usuglašavanje sapozicijom na karti. Ovo će eliminirati kumulirane greške do sljedećeg korakausuglašavanja mape. Ovakvo provođenje procesa za svaki uzastopni krug osiguravaveću preciznost određivanja pozicije za vozila.Modul za upravljanje rutom koristi izlaze od modula za planiranje ruta i sustavaza pozicioniranje kojeg koriste vozila na ruti. Sustav za upravljanje vozilom na ruti

Page 25: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

232

putem baze digitaliziranih mapa povezuje se sa modulom za pozicioniranje imodulom za usuglašavanje mapa.Upravljanje rutom je proces koji omogućava vozaču upravljanje vozilom duž rutekoju generira modul planiranja putovanja. On zahtijeva pomoć od preciznogpozicioniranja i baze digitaliziranih mapa koja može prepoznati trenutnu pozicijuvozila te generirati upravljačke upute u realnom vremenu koje se veoma čestomijenjaju.

Slika 8.9. Veze sustava za upravljanje rutom i ostalih modulastava za pozicioniranje i navigaciju vozila

Upravljanje rutom je proces vođenja vozača duž rute generiran od strane modulaza planiranje ruta. Vođenje može biti realizirano prije početka putovanja ili urealnom vremenu tijekom putovanja. Predputno vođenje može biti vozačuprezentirano u obliku pisanog izvještaja koje sadrži podatke o ruti, promjenusmjera, nazive ulica, dionice putovanja. Korištenje baze digitaliziranih mapa,preciznog modula za pozicioniranje, izračunavanja rute u realnom vremenuosiguravaju tražene koristi za korisnike.Modul sučelje čovjek-stroj osigurava korištenje lokacijskog i navigacijskogračunala ili uređaja i njihovog povezivanja sa čovjekom.Dizajn ovog sučelja treba osiguravati sljedeće principe:

1. sučelje mora biti dizajnirano tako da je jednostavna za korištenje2. kontrola i displeji moraju funkcionirati na način kako to očekuju korisnici3. kontrola i prikaz poruke u obliku teksta mora biti od lijeve ka desnoj strani i

od vrha prema dnu4. sučelje može minimizirati potrebe korisnika za pamćenjem5. operacije koje se najčešće koriste i imaju veliki utjecaj na sigurnost moraju biti

jednostavne za korištenje6. informacije koji se zajedno koriste pri upravljanju rutom moraju biti prikazani

redom jedna za drugom.

Page 26: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

233

Modul bežičnih komunikacija je vitalna komponenta za poboljšanje performansi ifunkcioniranja sustava za lokaciju i navigaciju vozila. On osigurava mogućnostprijenosa potrebnih informacija za vozila, uzimajući u obzir podatke neophodne zaupravljanje prometom. Više kvalitetnih servisa omogućava vozačima korištenjekomunikacijskih tehnologija.

Vozač i putem sustava za navigacije u vozilu mogu primati ažurirane informacije oprometu na temelju kojih optimiziraju kretanje na odabranoj ruti. Prometnikontrolni centri stvaraju naredbe i obavijesti za vozila koje se mogu koristiti zastvarnovremensko upravljanje i navigaciju vozila na mreži.

8.2.6. Tehnologije za realizaciju sustava RGN

Ovisno osnovnoj inačici usluge RGN (autonomni, centralno-dinamički ili dualninačin rada) primjenjuju se različite tehnologije rada odnosno tehnička rješenjaprilagođena čovjeku. Neka od tehničkih rješenja dostupna su kao gotovi proizvodina tržištu, odnosno ugrađuju se kao dodatna oprema u vozila. Sučelje čovjek-strojHMI (Human Machine Interface) vrlo su značajna za učinkovitost i sigurnost uslugerutiranja i navigacije.

Autonomni rutni vodič (Autonomous Route Guidance) izračunava optimalne rutena „on-board“ računalnoj opremi u vozilu uz korištenje „on-board“ digitaliziranemape. Vozač upisuje cilj putovanja, a navigacijsko računalo određuje najbolji put natemelju postojeće lokacije vozila (koju daje GPS ili DGPS prijamnik) i digitalnemape. Ako na raskrižju vozač pogrešno skrene, navigacijska oprema to prepoznaje idaje novi plan puta.

Autonomni navigacijski sustav ugrađen u vozilo čine :- navigacijsko (on-board) računalo- GPS (DGPS ili drugi) prijamnik- senzori na kotačima vozila- magnetski kompas- CD ili DVD player- cestovna digitalna mapa (pohranjena na CD-ROM ili DVD-u)

Navigacijsko računalo spojeno sa GPS prijamnikom omogućuje vrlo gruboprostorno pozicioniranje (+/- 100 m). Za preciznije pozicioniranje i lociranje vozilana digitalnoj mapi (uključivo s prikazom ulica) potrebna je dodatna oprema.Tehnikom pozicioniranja određuju se koordinate vozila u odnosu na neku referentnutočku.

Page 27: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

Ako je poznata početna lokacija i sva premještanja vozila u 2D prostoru, moguće jeintegrirati prijeđenu udaljenost i smjer putovanja u odnosu na poznatu lokaciju. Radipostizanja veće točnosti primjenjuju se višesenzorski sustavi s relativnim senzorima(senzori na kotačima, žiroskopi idr.)

Modul digitalne mape podržava funkcije prikaza vektorski kodirane cestovnemreže, lociranje odredišta, prijeđene kilometre, vođenje određenom rutom i davanjeputnih informacija. Određivanje optimalne rute do željenog odredišta (premakriterijima nakraće udaljenosti, najkraćeg vremena itd.) obavlja se na on-boardračunalu temeljem podataka iz digitalne mape.

Visoka razina funkcionalnih zahtjeva koju mora ispuniti sustav autonomnelokacije i navigacije su :1. Sustav treba imati sposobnost prepoznavanja trenutne pozicije 20 m od stvarne

lokacije za 90 % vremena putovanja.2. Sustav treba imati sposobnost da prevede trenutnu lokaciju u koordinate na karti

kao i na početku nadolazeće dionice puta.3. Sustav mora biti sposoban predstaviti poziciju vozila na karti, te osigurati

vidljivost od operatera vozila.4. Sustav mora osigurati primanje odredišta putovanja od operatera i osigurati plan

za najbolju rutu do odredišta.5. Sustav mora osigurati slanje audio i vizualnih uputa za direktno manevriranje

koje zahtijeva planirana ruta.6. Sustav mora osigurati prepoznavanje kada se vozilo nalazi van rute ili van

planirane dionice puta.7. Sustav mora osigurati ispravno funkcioniranje i kada se vozilo nalazi van

planirane rute, te osigurati generiranje nove rute.

U centraliziranom dinamičkom rutnom vodiču ( Centraliesed Dynamic RouteGuidance) obrada zahtijeva obavlja se u središnjem računalu prometnoginformacijskog centra koji raspolaže dinamičkim podacima o stanju prometa. Nakonzahtjeva iz vozila u središnjem računalu izračunava se optimalna ruta a potom skupuputa šalje natrag u vozilo na svakom raskrižju. Vozilo je opremljeno dupleksnimkomunikacijskim sustavom te koristi infracrvene usmjerivače (infrared beacons)raspoređene na gradskim raskrižjima.

Klasični pristup za centralizirani sustav lokacije i navigacije je koncipiran tako dase sve informacije prikupljaju obrađuju i distribuiraju putem glavnog računala (host),dok su na vozilima samo sučelja stroj-čovjek koja osiguravaju prijem i otpremuinformacija (ovisno da li je jednosmjerni ili dvosmjerni sustav komunikacije ).Digitalna mapa u opremi vozila nije neophodna. Centralizirani sustav lokacije inavigacije putem glavnog računala vrši određivanje lokacije i osigurava informacijeza upravljanje ili savjetovanje jednog ili više vozila. Kod jednostavnijih sustav(jednosmjerna komunikacija ) zahtjevi za utvrđivanje lokacije uključuju funkcijulokacije, modul sučelja čovjek-stroj i modul bežične veze. U mnogo kompleksnijimsustavima, glavno računalo može osigurati potpuno dvosmjernu podršku navigaciji

233

Page 28: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

234

vozila (dvosmjerna komunikacija između hosta i pokretnog uređaja), potpunuintegraciju prometnih podataka koja osigurava dinamičko upravljanje na rutitemeljeno na stvarnovremenskim informacijama. Mobilna jedinica može imatifunkcije lokacije i navigacije različite razine.Centralizirani sustav lokacije i navigacije koriste :

- služba poziv za pomoć- služba pomoć na cestama- žurne službe ( policija, protupožarna služba, hitna pomoć)- javni prijevoz (praćenje kretanja autobusa)- privatni servisi (taxi, špedicija,..)- putne informacije (upravljanje vozilima na ruti, servisne informacije,..)

Tri su glavna ograničenja razvoju ovog sustava:- sposobnost lociranja i navigacije- točnost lokacije i učestalost ažuriranja lokacije- izbor tehnologije bežičnih komunikacija

Primarno rješenje treba uvažavati mjesto gdje će biti realiziran zahtjev zalokacijsko i navigacijsko djelovanje. Postoje sustavi gdje se u vozilu nalazi poredsučelja stroj-čovjek i sustav sa bazom digitaliziranih mapa i sustav zausuglašavanje karta tako da se određene operacije obavljaju u host računalu a drugidio operacija se obavlja u samom vozilu.

Centralizirani dinamički rutni vodič dodatno zahtijeva dupleksnu komunikaciju sasredišnjim računalom u prometno informacijskom centru.

Takva komunikacija se realizira :- korištenjem GSM/GPRS veze- bežične (infracrvene) komunikacije s usmjerivačima (becons) smještenim na

raskrižjimaVozač će komunicirati s pozivnim središtem te postaviti zahtjev koji će biti obrađenu središnjem računalu. Instrukcije vozaču mogu biti verbalne ili u drugom obliku prikorištenju nove generacije mobilnih sustava UMTS.Dualni mod Rutnog vodiča (Dual Mode Route Guidance) je kombinacijaautonomnog i centraliziranog rutnog vodiča. Ako autonomni navigacijski sustavdopunjen RDS/TMC prijamnikom tako da se prometne poruke dekodiraju i locirajuna digitalnoj mapi, tada je to dualni mod rutnog vodiča. Takav sustav omogućujeuvažavanje stvarne prometne situacije na ulicama i izbjegavanje ulica i zona sprometnim zagušenjem.9. INTELIGENTNO UPRAVLJANJE PROMETOM I TRANSPORTOM

9.1. Pojam i opće značajke upravljanja prometom i transportom

Rješavanje problema upravljanja prometom itransportom predstavlja jednu odtemeljnih zadaća prometnog inženjerstva. U dosadašnjoj praksi rješavanje tihproblema dominirao je empirijsko-induktivni pristup bez sustavske analize i

Page 29: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

235

sinteze koje bi omogućila bolje razumijevanje problema i korištenje spoznaja izdrugih modova prijevoza. Sintagmu upravljanje prometom i transportomprihvaćamo prvenstveno stoga što se u nas udomaćila iako su vodeći stručnjaciteorije vođenja (control theory), kibernetike i teorije sustava upozoravali neneadekvatnost termina upravljanje kao prijevod angloameričkog termina„management“. Menadžment općenito predstavlja ciljno usmjeren višefazniproces koji čine planiranje, organiziranje, vođenje i kontrola, odnosno skupodluka i akcija kojima se ostvaruju svrha i ciljevi. Tek uz znatno proširenoj iprilagođenoj interpretaciji termina upravljanje i promet, možemo uvjetnoprihvatiti upravljanje prometom i transportom kao prijevod za „traffic andtransport management“.

9.2. Upravljanje prometom u ITS okruženju

9.2.1. Poboljšanja funkcija upravljanja prometom sustavom ITS-a

Upravljanje prometom Mt (management traffic) je vrlo kompleksan zadatakkoji ćemo sustavno proučavati prvenstveno na konceptualnoj i funkcionalnojrazini. U identifikaciji i opisu problema upravljanja prometom treba koristitipoopćene modele koji su neovisni o specifičnoj fizičkoj/tehničkoj realizacijisustava upravljanja. Opći sustavski pristup i načela se kombiniraju sa nizomkonkretnih spoznaja vezanih za određenu mrežu i kontekst. Težište je napodešavanju ponašanja sustava i strukture povezivanja u skladu s postavljenomsvrhom.

Problem upravljanja prometom u postojećoj mreži može se načelno predstavitikao problem podešavanja parametara tako da se postižu željene performancefunkcioniranja prometne mreže kao upravljanog sustava. Upravljačke akcijeizvode se temeljem prikupljanja i obrade podataka, upravljačkih znanja ikonsolidiranih funkcionalnih zahtjeva korisnika i operatora (vlasnika) mreže.Problem upravljanja prometom u ITS okruženju zahtijeva veoma složenuinterakciju brojnih tehničkih podsustava i inteligentnih aktera (ljudi, inteligentniagenti,..) koji utječu na prometne procese.

Upravljanje prometom možemo definirati kao dinamički sustav iupravljačko-informacijski proces kojim se preventivno i korektivno djelujena odvijanje prometa u mreži i pripadajućim sučeljima (terminalima) takoda se postižu željene performance uz prihvatljive troškove.

Page 30: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

Ovisno o prostorno-vremenskom horizontu promatranja, upravljačka rješenjamogu biti u širokom rasponu od kratkotrajnog podešavanja promjenljiveprometne signalizacije (radi smanjenja zagušenja prometa) do strategijskihodluka koje se tiču modalne preraspodjele i strukturne prilagodbe mrežnihkapaciteta.U hijerarhijskom ustroju upravljanja viši slojevi fokusirani su na šire aspekteponašanja sustava i imaju duže razdoblje odlučivanja. Niže razine upravljanjazainteresirane su za lokalne, specifičnije promjene i mogu brže reagirati napromjene.

Uspješnost upravljanja prometom može se procijeniti praćenjem i analizomperformanci kao što su : prosječno vrijeme prijevoza ili prijenosa, protočnost nakritičnim točkama, informiranost sudionika, troškovi prijevoza, kašnjenje javnogprijevoza, kašnjenje žurnih službi, stres sudionika u prometu, emisija štetnihplinova, razina buke, itd. Prostor mogućih rješenja sustava upravljanja prometomu ITS okruženju je znatno proširen u odnosu na klasični prometni sustav. Spletupravljačkih akcija ima širok raspon od upravljanja potražnjom (izboromodredišta, vremena putovanja, moda) i korektivnog preusmjeravanja tokova dostrategija izgradnje kompleksnih upravljačkih sustava na duži rok.Upravljanje prometom općenito sadrži dvije kategorije upravljačkih akcija :

1. Izravne upravljačke akcije koje se provode putem semafora i promjenljivihprometnih znakova2. Neizravne upravljačke akcije koje se provode davanjem obavijesti ipreporuka vozačima prije započinjanja putovanja putem servisa predputnoginformiranja (TV, radio, internet,...), kao i tokom putovanja putem servisaputnog informiranja vozača (promjenljivi prometni znakovi, RDS/TMC)

Kod klasičnog sustava upravljanja prometom bez ITS aplikacija naglasak je naizravnim upravljačkim akcijama koje su podržane putem promjenljivih prometnihznakova i tekstualnih poruka.Upravljanje prometom u ITS okruženju se bazira na „on-line“ prikupljanju podatakao stanju u prometnom sustavu kao i podataka o stanju i promjenama u prometnomokruženju te njihovu obradu uz korištenje umjetne inteligencije i baza znanja.Određena mjerenja vrše institucije koji nisu direktno uključene u upravljanjeprometom kao funkcije ITS-a (meteorološke stanice, policijske službe, auto-motoklubovi i udruženja) koje prikupljene i obrađene podatke povremeno dostavljajucentrima za upravljanje prometom. S druge strane pak određena mjerenja se vršekroz funkcionalnosti ITS-a koje stvarnovremenski prikupljene podatke dostavljajucentrima za upravljanje prometom na lokalnoj odnosno regionalnoj razini iliglavnom centru za upravljanje prometom na državnoj razini koji koordiniraupravljačkim akcijama na nižim razinama te ostvaruje interakciju s drugiminstitucijama.

Centri za upravljanje prometom klasičnog prometnog sustava prikupljajuinformacije o stanju u prometnom sustavu te donose upravljačke odluke operirajućisa prosječnim vrijednostima parametara koji opisuju stanje u prometnom sustavu.

236

Page 31: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

237

Korištenje informacija koje nisu uvijek ažurne i precizne što ograničava mogućnostiupravljanja sustavom u takvom infrastrukturnom i informacionom okruženju.Ovakvi sustavi nisu u mogućnosti pratiti dinamičke promjene stanja prometnogsustava i stvarnovremenski usklađivati upravljačke funkcije sa trenutnim stanjemprometnog sustava.

Slika 9.1. Centar za upravljanja prometom klasičnog prometnog sustava

Centri za upravljanje prometom u ITS okruženju prikupljaju stvarnovremenskeinformacije o trenutnom stanju u prometnom sustavu te na temeljustvarnovremenske obrade trenutnih vrijednosti parametara koji opisuju trenutnostanje prometnog sustava poduzimaju upravljačke akcije kako bi se postiglo željenostanje u prometnom sustavu. Stvarnovremenskim prikupljanjem podataka o stanju uprometnom sustavu, njihovom obradom i distribucijom informacija u ITSokruženju, upravljački centri su u mogućnosti dostaviti točne i relevantneinformacije sudionicima u prometnom sustavu kako bi oni mogli donijeti ispravneodluke. Centri za upravljanje prometom u ITS okruženju imaju prednosti u odnosuna centre za upravljanje prometom klasičnog prometnog sustava koje se ogledaju usljedećem:- Mogućnost modeliranja upravljačkih procesa korištenjem iterativnih algoritamakoji podrazumijevaju korištenje znanja. U procesu odlučivanja mogu se koristitiheurističke metode koje pružaju znatno veće mogućnosti od klasičnih metoda.- Korištenjem korisnički orjentiranog pristupa u sustavu inteligentnog upravljanjaprometom omogućava se razumijevanje funkcionalnosti upravljanja, bez potrebe zakorištenja specijaliziranih programerskih znanja. To omogućava jednostavnijuprilagodbu novim zahtjevima korisnika.

Page 32: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

- Sustav ITS-a omogućava pružanje detaljnih objašnjenja za svaku funkcijuupravljanja i upravljačku odluku generirajući detaljan opis upravljačkih koraka iučinaka koji se njima postižu. To omogućava operaterima u upravljačkim centrimaITS-a da dublje razumiju prometnu situaciju imajući uvid u stanje cjelokupnogprometnog sustava što znatno olakšava donošenje odluka.

Zbog sve snažnijeg integriranja procesa u prometnom sustavu pred sustaveupravljanja prometom u ITS okruženju se postavljaju sljedeći zahtjevi:- Primjenu strateških metoda i funkcija upravljanja visoke razine koje koordiniraju i

usuglašavaju upravljačke funkcije na razini cijelog prometnog sustavauvažavajući lokalne zahtjeve. Postojeći klasični sustavi kontrole i upravljanjaprometom pokazuju ograničenja kada se suočavaju sa kritičnim prometnimuvjetima i zagušenjima.

- Integriranje funkcionalnosti nadzora i upravljanja prometnom infrastrukturom uITS okruženju (napredni sustavi nadzora prometa, detekcija incidenata,individualni i kolektivni sustavi izbora rute, itd.) uz primjenu alata za upravljanjeinformacijama u cilju pružanja podrške operaterima u upravljačkim centrima.

- Pružanje podrške operaterima centara za upravljanje prometom u ITS okruženjuuključuje nezamjenljivu ulogu čovjeka u procesu odlučivanja.

Postojeću tehnologiju upravljanja prometnim signalima i promjenljivim prometnimznakovima potrebno je nadograditi i proširiti njihove funkcionalnosti kako bi sepoboljšale preformance upravljanja prometnim sustavom.

Sustavi za upravljanje prometom u ITS okruženju omogućuju:- prostorno-vremensku procjenu razine prometnog opterećenja na prometnoj

mreži- analizu i razumijevanje prometne potražnje na nekoj ruti ili području

238

Slika 9.2. Centar za upravljanje prometom u ITS okruženju

Page 33: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

239

gdje je

- kvalitativnu procjenu prometne potražnje- detekciju i predviđanje kritičnih prometnih situacija i razrješenje uskih grla- odabir i implementaciju odgovarajuće strategije za sprečavanje odnosno

smanjenje pojave zagušenja na prometnoj mreži- upravljanje sukobljenim interesima različitih sudionika i davanje prioriteta u

različitim područjima i razinama upravljanja

Procesi upravljanja prometom u ITS okruženju zahtijevaju sve veću razinuintegracije pojedinih funkcija uz stalno proširenje područja upravljanja štozahtijeva stalno poboljšanje sustava nadziranja prometa, sustava detekcijeincidenata, unapređenje efikasnosti individualnog i kolektivnog izbora ruta, razvojalata za „on-line“ podršku operaterima u upravljačkim centrima. To rezultira svevećom kompleksnošću programa i alata za upravljanje prometom te usložnjavaproces obrade podataka dobivenih on-line mjerenjem i korištenje dobivenihinformacija. Prometni i sustavski inženjeri koji kreiraju upravljačke funkcijeoperiraju sa stvarnim vrijednostima parametara trenutnog stanja prometnogsustava što omogućava kreiranje efikasnih upravljačkih akcija i optimiziranjeprocesa u ITS okruženju. Ovakvi sustavi upravljanja ne mogu biti zamjenaoperaterima u upravljačkim centrima, ali im mogu biti inteligentna podrška pridonošenju i implementaciji upravljačkih odluka.

9.2.2. Zadaća inteligentnog upravljanja prometom

Vođenje prometnog toka (traffic control) i „inteligentno upravljanje prometom“ uITS okruženju razlikuju se u pristupu, sadržaju i razini inteligencije.

U europskoj i američkoj ITS arhitekturi definirano je posebno funkcionalnopodručje upravljanje prometom MT (manage traffic). Prema europskoj okvirnoj ITSarhitekturi funkcionalno područje upravljenje prometom MT je podijeljeno na petfunkcija visoke razine:

- vođenje prometnog toka- upravljanje incidentima- upravljanje potražnjom- pružanje meteoroloških informacija- upravljanje održavanjem prometnica

Upravljanje prometom (MT) određuje razinu usluge (prvenstveno brzina) kojom seponuđeni prometni volumen (PV) može poslužiti na određenoj prometnici (mreži).Brzina u mreži je određena općim izrazom

vm=f(Cm,PV,MI)t

V - brzina na mrežim

Page 34: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

240

Cm - operativni kapacitet mrežnih elemenata

Page 35: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

241

- ),V

m

C

pv - prometni volumenMT - upravljanje prometomt - vremenski okvir promatranja

Operativni kapacitet prometne mreže određen je razinom investiranja (1 ™ ) iliizgrađenosti osnovne infrastrukture i kvalitetom upravljanja prometom (MT) tako davrijedi

Cm = f(Inv,MT)t

Inteligentno upravljanje prometnim tokom vozila i javnim prijevozom omogućujepovećanje operativnog kapaciteta uz davanje prioriteta određenim vozilima (javnomprijevozu, žurnim službama). Operativni kapacitet u realnosti nije statička negodinamička veličina.

Prijevozna potražnja (D) ovisit će o rasporedu aktivnosti (Akt) (gospodarskih,društvenih itd.) te o razini usluge koju pruža prometnica :

- očekivanoj brzini- čekanjima- sigurnosti- ekološkim čimbenicima

Općenito vrijedi relacijaD = f(Akt,LoS)

Ako se promatra samo brzina ili vrijeme putovanja određenom dionicom (tp

tada je potražnjaDR = f(Akt,Vm)

Inteligentnim upravljanjem povećava se operativni kapacitet tako da vrijedi :

C >C^IM V“'M

odnosnoC

7 _ WM

k rA

M

Inteligentno upravljanje označava pristup, metode i tehnička pomagala kojaomogućuju dinamičko prilagođavanje potražnje, adaptivno vođenje tokova idjelovanje žurnih službi u slučajevima incidenata.

Inteligentna vozila i inteligentne prometnice omogućuju bitno višu razinu mrežnihperformanci i kvalitete usluge za krajnje korisnike u odnosu na dosadašnja vođenjaprometnog toka sa „zelenim valom“ i regulacijom temeljem podataka prikupljenihod senzora

Page 36: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

242

TFC EM PPT PPI

TCF Upravljanje promelrim tok em (Traffic Flow Control)EM- Upravljanje žurnim službama (Emergency

Managmenl)PPT- Prioritet javnog prijevoza (Priority of Public Transport)PPI- Putno i n formi ran |e vozača

Osnovni zadaci upravljanja prometom MTITS u ITS okruženju su:

- kontrola pristupa mreži- ublažavanje posljedica zagušenja na prometnicama i njihovim sučeljima prema

drugim modovima- rješavanje uskih grla zbog incidentnih događaja- postizanje zadovoljavajuće razine sigurnosti u prometu- prometna logistika specijalnih sportskih, političkih, vjerskih, zabavnih

događanja- kontrola nepovoljnih utjecaja na odvijanje prometnog toka (vremenske

neprilike, agresivna vožnja )- preraspodjela modova prema korištenju učinkovitijih modova javnog prijevoza

Nakon identifikacije i specifikacije potreba razrađuje se arhitektura sustava MT zaodređeni prostorno-vremenski obuhvat. Nakon detaljnog dizajna MT ITS

slijedi testiranje prototipa te implementacija cijelog sustava.Osim upravljanja tokovima vozila, MT sadrži upravljanje potražnjom, koordinaciju

urgentnih službi, davanje prioriteta javnom prijevozu, upravljanje incidentnimsituacijama i posebnim događajima (sportske manifestacije, politički skupovi, itd.)

Slika 9.3. Područj e dj elo vanj a upravlj anj a prometom

Sprečavanje zagušenja i adaptivno vođenje toka vozila predstavlja jedno odznačajnijih područja primjene ITS-TM aplikacija.

Važno je uočiti da vođenje prometnog toka (TFC) predstavlja samo jedan odpodsustava upravljanja prometom u ITS okruženju (MTItS ) tako da vrijedi :

Page 37: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

TFC C MTITS

243

To podrazumijeva da se klasična rješenja usmjerena na koordinaciju prometnihsvjetala (semafora), kontrolu pristupa, prilagođavanje brzine, sigurnosne razmake,itd. trebaju integrirati s drugim ITS podsustavima u funkcionalnom području MTITS .

9.2.3. Vođenje prometnog toka u ITS okruženju

Za efektivno i efikasno vođenje prometnog toka potrebno je dublje poznavanjerelevantnih veličina prometnog toka. Produbljeno poznavanje teorije prometnogtoka i temeljnih načela vođenja kompleksnih sustava ključno je za razvoj brojnihITS aplikacija, kako na autocestama i arterijama tako i na drugim dijelovimaprometnog sustava.

Za produbljeno sustavsko razumijevanje upravljanja prometom potrebno jerazumjeti temeljne razlike između individualnog i centraliziranog vođenjaprometnog toka. Ta osnovna podjela vrijedi neovisno o vrsti prometnih entiteta kojise kreću odgovarajućom prometnicom (cestovnom, željezničkom, zračnom,vodenom, elektroničkom-telekomunikacijskom. Osim dviju krajnjih kategorija(centralizirano, individualno) razlikujemo niz prijelaznih inačica.

Iz teorije vođenja i kibernetike je poznato da upravljanje predstavlja korektivnodjelovanje u okviru šire shvaćenog koncepta vođenja koje pokriva i unaprijednovođenje (upravljanje) i vođenje povratnom vezom (automatska regulacija).

Centralizirano ( automatsko) vođenje podrazumijeva:- osiguranje ekskluzivnog korištenja kapaciteta prometnice (gdje neće biti

ometanja drugih)- razmaci između vozila su predeterminirani za sigurno odvijanje prometa- prometni podaci se prikupljaju i obrađuju u realnom vremenu- odluke su programirane i korektivno djelovanje je incidentno

Individualno viđenje podrazumijeva:- zajedničko korištenje raspoloživih kapaciteta prema utvrđenim pravilima- razmaci između vozila ovise o individualnoj procjeni ( vozača,pilota,kapetana )- prometni podaci se individualno prikupljaju i obraduju u realnom vremenu- odluke su trenutačne i nisu programibilne

Centralizirano upravljanje prometom praktično funkcionira tako da na prometnicipostoji ITS senzorska oprema koja prikuplja podatke i određuje upravljačkodjelovanje kao približno determinističko vođenje. Vrijeme putovanja u javnomputničkom prijevozu predeterminirano je voznim redom i odstupanja su minimalnaako nema zagušenja prometa.

Page 38: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

244

Individualno vođenje prometa pojavljuje se kod osobnih automobila, autobusa,brodica, malih zrakoplova. Vođenje bitno ovisi o eksternim čimbenicima i interakcijis drugim entitetima u prometnom toku. Veličina razmaka između prometnih entiteta(h), brzina (v) i vrijeme putovanja ( TP ) su varijabilni i ovise o specifičnimokolnostima.

Vožnja automobila je vrlo kompleksan fenomen koji uključuje i upravljanje iregulaciju u složenoj interakciji koju čovjek može intuitivno naučiti bez dubljegrazumijevanja njihovih algoritama. Odnos protok-brzina za centralizirano iindividualno upravljanje prometom utvrđeno simulacijskim modeliranjem jeprikazano na slici 9.4.

Primjer se odnosi na vozila dužine 6 metara koja se kreću u područjima različitihgustoća tako da su protoci prikazani kao funkcija gustoće vozila. Krivulja kojapredstavlja individualno vođenje prometnog entiteta pretpostavlja da vozač djelujeinteligentno s raspoloživim i uskladištenim znanjem.

Individualno vođenje omogućava nešto veći protok vozila u dobrim vanjskimuvjetima kad je gustoća takva da nema ometajućih interakcija.

Centralizirano vođenje ima nešto manji protok pri manjim gustoćama, noomogućuje bitno veći protok pri većim gustoćama prometa odnosno ,jam“koncentraciji.

9.2.4. Tipovi i posljedice zagušenja na prometnoj mreži

Zagušenje nastaje kad odnos prometnog volumena i operativnog kapacitetatakav da nastaje znatno smanjenje brzine, a ponekad i potpuni zastoj. Sudionici u

Slika 9.4. Krivulja protok-gustoća za individualno i centralizirano vođenje

Page 39: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

245

prometu počinju osjećati smanjenje kvalitete zbog ometajućih interakcija kad sevrijednost prometnog volumena približi polovini kapaciteta. Ako se i dogoditrenutačno prometno opterećenje, takvo stanje ne smije potrajati dulje od kritičnogvremena destabilizacije sustava.

Zagušenje glavnih prometnica je prepoznat kao veoma ozbiljan problem, ali seu bliskoj budućnosti ne nazire njegovo potpuno i cjelovito rješenje. Posljedicazagušenja je svakodnevno povećano naprezanje miliona ljudi koji putuju na posaona zakrčenim prometnicama, što je posebno izraženo u velikim gradovima anastavit će se i u 21 stoljeću.

Nastanak i širenje zagušenja te otklanjanje incidentnih situacija i normalizacijastanja detaljno se razrađuju u okviru ITS rješenja za upravljanje incidentnimsituacijama.

Konkretne nepovoljne posljedice zagušenja su :- produljenje vremena putovanja na određenoj dionici- povećan rizik nezgode- povećana potrošnja goriva- povećano onečišćenje okoliša- frustracije i stres putnika- agresivnost vozača- kašnjenje žurnih službi- povećanje prometa na sporednim cestama (koje za to nisu osposobljene)- dulje vrijeme i veći troškovi dostave

Neke posljedice se mogu izravno prevesti u novčane pokazatelje dok je drugepotrebno obuhvatiti kompleksnijim procjenama.

Troškovi vremenskih gubitaka predstavljeni su izrazom:

Kvo=Nh * Wh

gdje je :KVG- troškovi vremenskih gubitakaNh~ broj izgubljenih sati u čekanjuWh~ novčano izražena vrijednost izgubljenog sata

U prometnim analizama razlikuju se dva osnovna tipa zagušenja:- ponavljajuće (predvidivo ) zagušenje prometa- neponavljajuće (nepredvidivo) zagušenje prometa

Ponavljajuće zagušenje nastaje u očekivanim jutarnjim i popodnevnim vršnimsatima, odnosno predvidivim intervalima vikendom. Ponavljajuća zagušenja potiču

Page 40: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

246

od vršnog sata gdje potražnja nadilazi raspoloživi kapacitet. Ponavljajućazagušenja su poznati događaji na koje se može utjecati različitim mjerama odizgradnje novih prometnica do preraspodjele prometnih tokova na raspoloživekapacitete prometne mreže.A

prestanak-^slobodnog toka

slobodantok

normalan tok

forsiran tokf C

A/ i

zagušenjeB

iiii

A _________— i_____i —►

volumen

Slika 9.5. Odnos brzine i protoka za upravljanje zagušenjem

Ključna upravljačka akcija (unaprijedno vođenje) jest informiranje i savjetovanjeputnika i vozača neposredno prije nastajanja vršnih opterećenja odnosnoprerutiranje prometa na prometnice u kojima postoji najveći rezidualni operativnikapacitetVrijedi izraz :

C R = C

gdje je :CR - najveći rezidualni kapacitet

C - maksimalni operativni kapacitet

- protok

Neponavljajuća zagušenja nastaju od prometnih incidenata, kvarovima navozilima ili drugih uzroka koji smanjuju mobilnost. Neponavljajuće zagušenjenastaje zbog nepredvidivih incidentnih događaja (prometne nezgode, specijalninenajavljeni i nedovoljno pripremljeni događaji)

brz ina(km /h )

propusna ponuđeni prometnimoc

Page 41: Lokacijske i navigacijske ITS usluge

247

Postoji povezanost ponavljajućih i neponavljajućih zagušenja i uzroka nastankaprometnih nezgoda. Uvjeti prometnog zagušenja su jedan od najvažnijih uzrokanastanka prometnih nezgoda, jer povećanje gustoće izaziva međusobno ometanjevozila i češću potrebu za promjenom voznog traka što ugrožava mobilnost isigurnost sudionika u prometu. Oba tipa zagušenja su problem urbane sredine alipostaje sve važniji i za prigradska područja.