GNSS for INnovative road Applications GINA Evaluación de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones de EFC/RUC. Procedimiento, Metodología y resultados 11-13/05/2010 X Congreso Español ITS, Madrid X Congreso ITS España, Madrid

CONTENIDOS Introducción El proyecto GINA FOTs GINA Diseño Ejecución Análisis Resultados Conclusiones GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010 X Congreso ITS España, Madrid

GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones de EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y resultados INTRODUCCIÓN X Congreso ITS España, Madrid

INTRODUCCIÓN (I) Los retos de un sistema GNSS dentro de una aplicación de EFC están relacionados con los conocidos errores presentes en los sistemas GNSS actuales (p.ej GPS) Estos errores todavía presentes en sistemas GNSS actuales degradan sus prestaciones frente a los requisitos de una aplicación EFC Todavía no existen unas prestaciones claras y definidas para las aplicaciones EFC. En términos de estandarización las ultimas conclusiones son: 1) Charging Availability: “ … geo-objects are guaranteed to be successfully recognized with a success rate of at least 99.99%.” 2) Overcharging Probability: “False recognition of a geo-object should be less than 1 in 106 1) 2) Frente a estos requisitos los sistemas de GNSS deben garantizar que sus prestaciones en termino mediante diferentes posibles soluciones Integración de Sensores extra Garantizacion de la Integridad de la posicion La garantia de la Integridad es llevada a cabo mediante el uso de algoritmos específicos y PLs (p.ej EGNOS). Error GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodología y Resultados 11/05/2010

INTRODUCCION (II) Cordón Toll Collector Virtual Gantry Segmento Las bases de una aplicación de EFC basada en un sistema GNSS serian las siguientes: GP0 GP1 GP2 GP3 GP4 GP5 Cordón Virtual Gantry Segmento Toll Collector 1 Extensión de la aplicación EFC 2 Definicion de áreas de cobro + tarifa Protection Level Error Service Provider 1 OBU EFC + VAS 2 Calculo PVT + PLs 3 Detección de zonas de cobro con integridad de posición GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones de EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y resultados EL PROYECTO GINA X Congreso ITS España, Madrid

INFORMACIÓN GENERAL GINA: proyecto financiado bajo el Call 1 de Galileo en FP7 por la GSA / EC y coordinado por GMV GINA: Nuevo proyecto de I+D en el area de aplicaciones GALILEO como anteriores proyectos de otros FP como ADVANTIS, GIROADS, etc… Datos claves de GINA: Collaborative Project 24 meses de duracion 2.2 M€ (~1.3 M€ funded) 12 socios de 7 nacionalidades GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

OBJETIVOS Objetivos principales: Análisis del contexto, mercado y aplicaciones potenciales Trials: Demostrador a gran escala de un sistema de pago por infraestructura a escala nacional + VAS con el sistema holandés del KPS como referencia. Diseminación: contribución a la adopción del GNSS en los sistemas de pago por infraestructura Constituye un paso más para la adopción real del uso de los sistemas GNSS (EGNOS, Galileo) en el sector de la carretera OBUs con GNSS+EGNOS proporcionando integridad de posición Aplicación “Real”: requisitos reales (KPS) y usuarios comerciales (ARVAL) Los resultados obtenidos y las metodologías empleadas pueden dar un paso mas hacia la implantación a gran escala de estas aplicaciones GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

ARQUITECTURA 1 Arquitectura EFC 2 Arquitectura Trials GINA GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones de EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y resultados FOTs GINA X Congreso ITS España, Madrid

Vehiculos/ Conductores INTRODUCCION Implementación de un demostrador a gran escala de una aplicación EFC + VAS basado en GNSS, Escala nacional (Holanda) Voluntarios “reales” Cumplimiento de los requisitos determinados reales Diferentes tipos de test + análisis Evaluación de objetivos técnicos, funcionales y comerciales de las distintas funciones presentes Demostración de la validez de un sistema EFC basado en GNSS Implementación de un modulo VAS en la misma plataforma EFC Validación de las prestaciones del sistema GNSS Valor añadido de los sistemas EGNOS (GALILEO) a la solución GNSS Metodología de evaluación de sistemas GNSS Descripción de los test a realizar y principales características de los mismos FOTs Numero vehiculos Duracion Vehiculos/ Conductores VAS Sistema de Referencia CAN BUS Evaluacion Escenarios Globales 100 6 meses aprox Voluntarios (ARVAL) Si No Alto nivel Variables y no controlados Exhaustivos 2 4-5 semanas Controlados por el proyecto Prestaciones GNSS Definidos en el proyecto GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

OBJETIVOS Exhaustivos Extensivos o globales Exactitud Posición Evaluación de las prestaciones de la aplicación con respecto a los requisitos definidos por ABvM Evaluación de las prestaciones GNSS Riesgo de Integridad Disponibilidad de PLs Recabar opinión de usuarios finales sobre la funcionalidad del servicio y sus beneficios Prestaciones de calculo de distancias recorridas Exactitud Distancia Identificación Correcta/Incorrecta Evaluación de prestaciones de las OBUs ante distintos geo-objects y configuraciones Identificación de Geo-Objects Efectos sobre calculo de distancias Media de precisión de cargos y distancias /zona Implementación y demostración del valor añadido de otros servicios (VAS) sobre la plataforma EFC Análisis de las prestaciones de cobro Prestaciones de cobro Integridad de cobro GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

GINA: Evaluación de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones de EFC/RUC. Procedimiento, Metodología y resultados DISEÑO X Congreso ITS España, Madrid

FUNDAMENTOS+DISEÑO TEST GLOBALES Los test globales se centran en la viabilidad a alto nivel de una aplicación EFC + VAS escala nacional Los usuarios harán sus recorridos normales con las OBUS grabando datos Los usuarios podrán comprobar sus cobros y sus datos a través de un portal web El feedback obtenido de los usuarios servirá para comprobar la aceptación de la iniciativa Configuraciones de GNSS con y sin EGNOS serán recogidas y evaluadas Los vehículos no serán controlados de ninguna forma por el proyecto (rutas, planning, etc..) 1. OBU sistema GNSS 2. Escala Nacional 3.Definicion geobjects GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

FUNDAMENTOS TEST EXHAUSTIVOS Los test exhaustivos se centran en las prestaciones aportadas por el sistema GNSS frente a requisitos establecidos Es necesario por tanto disponer de la información de referencia para contrastar prestaciones Las prestaciones del sistema deben de ser evaluadas en un ambiente real, de campo Los recorridos deben suponer una muestra de situaciones difíciles para el sistema GNSS Las zonas de cobro (geo-objects) tienen que simular diferentes, áreas y zonas para evaluar Prestaciones del GNSS en su identificación Análisis de la mejor metodología para definir geo-objects de forma eficiente Diferentes configuraciones del sistema GNSS y la OBU deben de ser probadas en las mismas condiciones para estudiar la variación en el cumplimiento de requisitos 1. OBU sistema GNSS 2. Sistema Referencia GNSS 3. Rutas de Evaluación 4.Definicion geobjects GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

DEFINICION TEST EXHAUSTIVOS I El Objetivo de los test exhaustivos es la evaluación del sistema GNSS frente a una referencia para evaluar las prestaciones, guardando los siguientes datos en las OBUS (1 x segundo) Posición Distancia PLs La OBU grabara los datos de las cuatro posibles configuraciones: Solución GNSS Solución GNSS + EGNOS (SISNET) Solución GNSS + CANBUS Solución GNSS + EGNOS + CANBUS Se producirá un archivo de datos de salida x recorrido para cada configuración El sistema Novatel SPAN (GNSS + IMU) es la referencia usada Se montará en el mismo vehículo de la OBU Grabará datos del mismo recorrido Se compararán las diferencias entre los valores medidos vs la OBU Los datos del sistema de referencia serán considerados como la “verdad” en la fase de análisis GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

DEFINICION TEST EXHAUSTIVOS II 1 Ruta Test Amsterdam 2 Ruta Test La Haya 3 Ruta Test Rotterdam Distancia – 82 Km Duración – 1h 30 min Tipo: Urbana, Autopista Distancia – 34.7 Km Duración – 1h 25 min Tipo: Urbana Distancia – 57.9 Km Duración – 1h 25 min Tipo: Urbana, Autopista Las rutas han sido definidas y validadas antes de los test con objeto de buscar desafíos al sistema GNSS Toda clase de situaciones relativas a errores de multipath, cañones urbanos, carreteras paralelas, túneles,etc… Cada ruta recorrida un numero de 20+ con objeto de generar suficiente valor estadístico en los resultados GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

DEFINICION TEST EXHAUSTIVOS II Sucesión de puntos Lat, Long en WGS84 Diferentes tipos de geobjects como segmentos, cordones, áreas, etc.. Distintas metodologías de definir el geo-object empleadas para evaluar cómo afecta a las prestaciones Situados en zonas conflictivas para las prestaciones de un sistema GNSS Cada recorrido graba un archivo de datos crudos GPS, CAN y EGNOS El post proceso produce un archivo por cada configuración con los datos de posición, distancia, PLs, Identificación geobjects, número de satélites, etc.. Estos archivos son la base del posterior proceso de análisis GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

GINA: Evaluación de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones de EFC/RUC. Procedimiento, Metodología y resultados EJECUCIÓN X Congreso ITS España, Madrid

PROCEDIMIENTO TEST GLOBALES El procedimiento de los test globales tiene la primera fase de instalación y comprobación de las OBUS La segunda fase consiste en la recogida de datos y monitorización de problemas en el sistema con mínima intervención por parte del SP sin un planning definido por el consorcio Producción Obús GINA (100+) Configuración OBUS + sistema GINA Envió + Instalación OBUS en vehículos Inicio secuencial de las pruebas Recogida de datos (automática) x 6 meses Recogida dinámica de feedback usuarios Análisis de datos grabados y resultados GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

PROCEDIMIENTO TEST EXHAUSTIVO Una vez definidos los objetivos, requisitos y materiales a ser usados en los test exhaustivos el último paso es llevar a cabo las tareas necesarias. Se utiliza un procedimiento diario que se repite durante el número necesario de días para cubrir el número de recorridos esperado por cada ruta. Inicializar OBU GNSS y Referencia Inicio grabación de datos ( 1 x seg) Simular TTFF desconectando señal GNSS Procedimiento de test diario Repetir N veces hasta grabar los recorridos necesarios x ruta Inicio Recorrido de ruta elegida x 4 Finalización Recorrido Ruta x 4 Post Procesado Datos grabados x 4 Análisis de Datos de salida x 4 GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

GINA: Evaluación de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones de EFC/RUC. Procedimiento, Metodología y resultados ANÁLISIS RESULTADOS X Congreso ITS España, Madrid

EJEMPLOS DE RESULTADOS I GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

EJEMPLOS DE RESULTADOS II GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

GINA: Evaluación de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones de EFC/RUC. Procedimiento, Metodología y resultados CONCLUSIONES X Congreso ITS España, Madrid

CONCLUSIONES Grandes retos en el sector de la carretera: seguridad, financiación, congestión & contaminación El uso de la navegación por satélite presenta grandes ventajas respecto a otras tecnologías en las aplicaciones de pago por uso en particular por su flexibilidad y bajo coste. No obstante el sistema GPS tiene algunas debilidades El uso de la integridad aparece como la solución más eficiente y flexible para asegurar la corrección del cobro y proteger al usuario frente al cobro indebido La viabilidad técnica y económica mediante una demostración a gran escala es la base del proyecto GINA Análisis exhaustivo prestaciones del sistema Evaluación y análisis de diferentes configuraciones del sistema GNSS para evaluar mejora de las prestaciones Evaluación del procedimiento de definición geo-objects a usar buscando maximizar las prestaciones del sistema GNSS Las actividades, objetivos y procedimientos empleados en los test exhaustivos pueden servir como ejemplo a estudiar de cara a definición de metodologías de Evaluación de sistemas GNSS Validación/ certificación de sistemas para EFC Definición de rutas y geobjects de test El futuro estudio de los datos procesados permitirá mejorar las prestaciones y configuraciones de los sistemas GNSS usados, avanzando el objetivo de su implementación a gran escala Los requisitos de los sistemas EFC también pueden usar estos datos para valorar su posible modificación o revisión GINA: Evaluacion de Sistemas GNSS/GALILEO en el marco de aplicaciones EFC/RUC. Procedimiento, Metodologia y Resultados 11/05/2010

Gracias Jose Maria Martin Bobis – jmmartin@gmv.com X Congreso ITS España, Madrid