Интеллектуальные транспортные cистемы ИТС (ITS)

На текущий момент в мире насчитывается
более 17 млн. км благоустроенных дорог,
в том числе в Российской Федерации - более 1 млн км. Дорога, транспортное средство и человек — это три основных компонента автотранспортной системы, которыми необходимо управлять, чтобы обеспечить их бесперебойное и эффективное функционирование.

ИТС - Система, интегрирующая современные информационные, коммуникационные и телематические технологии, технологии управления и предназначенная для автоматизированного поиска и принятия к реализации максимально эффективных сценариев управления транспортно-дорожным комплексом региона, конкретным транспортным средством или группой транспортных средств с целью обеспечения заданной мобильности населения, максимизации показателей использования дорожной сети, повышения безопасности и эффективности транспортного процесса, комфортности для водителей и пользователей транспорта.

Текущий статус развития ИТС в мире и РФ показывает высокий уровень государственного интереса к созданию собственных интеллектуальных транспортно-дорожных систем, а также формированию условий для общего объединения разрозненных локальных и корпоративных систем.

Большая часть процессов, функций, интерфейсов, протоколов обмена данными, требований к оборудованию и другим аспектам ИТС уже стандартизована на международном уровне соответствующими органами (ISO ТС204/ТС22, CEN, ETSI, IEEE-SA, SAE).

Жесткие требования к скорости передачи информации в ИТС требуют специальной архитектуры протокола связи (уменьшения стека протоколов, физического, канального и прикладного уровня, поверх которых определены профили приложений).

Стандартизованная CEN (European Committe for Standardization)
технология DSRC (Dedicated Short-Range Communications) использует частоту 5,85…5,925 ГГц
и представляет собой надежное и эффективное средство связи для решения многих задач
в условиях безостановочного движения ТС по одной или нескольким полосам движения,

Например, для целей:

· Взимания платы

· Контроля доступа в зоны с ограничениями движения (центр города, парковка и др.)

· Оплаты парковки

· Проверки весогабаритных характеристик большегрузных ТС

· Контроля безопасности ТС

· Обеспечения приоритета пассажирского и специального транспорта

· Потокового сбора данных с ТС (SmartTacho (онлайн-тахограф) и DSRC модуля)

· Предупреждения при проезде железнодорожного переезда.

В настоящий момент реализовано около 10 модификаций, отличающихся по цвету, символам, разъемным соединениям и коммутируемым сигналам.

Технология DSRC (ITS-G5) уже включена в Европе в следующие нормативные документы:

· Directive 2004/52/EC, EC Decision 2009/750/EC and Directive (EU) 2019/520 - основные документы в области EETS
(European electronic toll service - Общеевропейская система электронного взимания платы).

· Regulation (EU) No 165/2014 (Регламент использования тахографов).

· Directive (EU) 2015/719 (Правила контроля предельных размеров и массы ТС).

Данная технология используется более чем в 100 млн. бортовых устройств (OBU) и используется во многих интероперабельных национальных и международных пунктах взимания платы за проезд в Европе не только для обеспечения безопасности дорожного движения (предотвращения столкновений), но для целей оптимизации транспортных потоков и взимания платы.

В настоящее время действуют следующие опубликованные техническим комитетом CEN / TC 278 / WG16, стандарты:

ISO/TS CEN/TS 17419 Classification and management of ITS applications in a- global context.

ISO/TS CEN/TS 17423 ITS application requirements and objectives for- selection of communication profiles.

ISO/TS CEN/TS 18750 Local dynamic maps.

CEN/TS 17425 Data exchange specification for in-vehicle presentation of- external road and traffic related data 127.

CEN/TS 17426 Contextual speeds.

CEN/TS 17429 ITS station facilities for the transfer of information between- ITS stations

ISO/TS CEN/TS 19321 Dictionary of in-vehicle information (IVI) data- structures.

ISO/TS 19091 Using V2I and I2V communications for applications related to- signalized intersections.

Для обеспечения работы DSRC используется следующий набор стандартов беспроводной связи в транспортной среде:

IEEE 802.11p;

серии IEEE 1609.

Такое сочетание протоколов позволяет осуществлять защищенную передачу данных о текущей дорожной обстановке в режиме реального времени.

IEEE 802.11p описывает работу физического и основной части MAC уровня модели OSI (Open Systems Interconnection)
в диапазоне частот 5,9 ГГц.

IEEE 1609.4 описывает многоканальные методы доступа к среде, позволяющие поочерёдно передавать информацию сразу
в двух каналах (в канале для передачи данных и канале контрольных сообщений).

IEEE 1609.3 описывает WSMP (Wave Short Message Protocol), который является альтернативой протоколам TCP/UDP и IP
на транспортном и сетевом уровне соответственно. Также стандарт выполняет дополнительные функции (выбор канала
для передачи данных).

IEEE 1609.2 отвечает за безопасность передачи данных и описывает методы обеспечения безопасности передачи данных. Он основывается на асимметричной криптографии и описывает методы шифрования сообщений и создания цифровой подписи. Т.е., IEEE 1609.2 защищает только данные, являющиеся полезной нагрузкой для протокола транспортного уровня (на заголовки транспортного, сетевого, LLC, MAC и физического уровней защита не распространяется).

Цифровая подпись используется для верификации и идентификации отправителя сообщения и для проверки того, что данные не были изменены сторонним устройством. Проверка подлинности сообщения может быть осуществлена любым устройством, которое знает открытый ключ, соответствующий секретному ключу передающего устройства. Для проверки цифровой подписи необходимо знать только открытый ключ, поэтому можно добавлять цифровую подпись и к широковещательным сообщениям .

Спектр DSRC содержит 7 каналов по 10МГц и полосу защитной зоны 5МГц (всего 75МГц).

Подробнее спектр описан в Таблице.

По центральному контрольному каналу передаются данные с высоким приоритетом, а так же сигналы управления. Остальная информация передается по сервисным каналам – SCH (service channel). Пары каналов 174+176 и 180+182 могут объединяться в один с полосой 20МГц (IEEE 1609/4).

При классификации ИТС по их основной функциональной направленности, можно выделить следующие основные типы:

· системы информирования участников транспортного процесса;

· системы управления транспортными потоками;

· системы управления парками грузового, общественного и других видов транспорта;

· системы обеспечения контроля и безопасности дорожного движения;

· системы взаимодействия ТС с дорожной инфраструктурой и другими ТС;

· системы экологического контроля за выбросами транспортных средств и их минимизации; системы транспортной телематики;

· системы управления парковками;

· системы взимания платы за проезд.

Рассматривая данные варианты, мы выделили 3 направления, которые, по нашему мнению, получат наибольшее развитие в среднесрочной перспективе:

- системы взимания платы за проезд;

- системы обеспечения контроля и безопасности дорожного движения:

- считывание и контроль данных с тахографов;

- обмен данным между ТС и инфраструктурой для предотвращения столкновений и др.

Основные компоненты вышеупомянутых систем:

· OBU (On-Board Unit) – бортовой терминал ТС для обмена данными с инфраструктурой (RSE) и другими автомобилями OBU;

· RSE (Road Side Equipment) - устройство, установленное на дорожной инфраструктуре для обмена данными с автомобилями и облачным сервером;

· DSRC считыватель (REDCR) – устройство для считывания информации с OBU и/или SMART-тахографов (онлайн-тахографов).

СЧИТЫВАНИЕ И КОНТРОЛЬ ДАННЫХ С ТАХОГРАФОВ

REDCR (Early Detection Communication Reader) для правоохранительных органов может быть установлен в кабине или на крыше контролирующего ТС, на обочине дороги (на триподе), на элементах конструкции дорожной инфраструктуры (мостах, столбах и др.).

Основные характеристики и преимущества:

· Компактный размер;

· Мобильная и стационарная установка;

· Возможность автономной работы;

· Захват данных на скорости до 200 км/ч.

· Просмотр полученных данных в режиме реального времени и передача в облако.