5G-kompatibilis automatizált parkolósegéd-szolgáltatás

Kommunikáció és autonóm vezetés

Az autonóm járművek beépített rendszerekkel rendelkeznek, amelyek megkönnyítik a helyi érzékelést és döntéshozatalt a közeli objektumokról érzékelt adatok felhasználásával. Ezt korlátozza az érzékelő hatótávolsága, az akadályok, a rossz időjárás vagy más vezetők ismeretlen szándéka.

A Cellular Vehicle-to-Everything („Mobiljármű-mindenhez”) vagy az 5G integrálása lehetővé teszi az érzékelés, a feldolgozás és a döntéshozatal külső rendszerekre való feltöltését, amelyek jobb képességet és nagyobb kapacitást kínálnak. Ez új lehetőség az autonóm vezetés felhasználási eseteinek a megvalósításában, a helyi érzékelés és számítástechnika korlátainak megkerülésével.

V2X Felhasználási esetek

Az 5G és a V2X felhasználási esetei változatosak [1], és sikeres bevezetésükhöz számos műszaki, gazdasági, pszichológiai és szabályozási akadályt kell leküzdeni. Ebben a tekintetben bizonyos felhasználási esetek, mint például a helyi veszélyekkel kapcsolatos infor­mációk és a megosztás, a távirányítású vezetés vagy az AVP, alacsonyabb akadályt jelenthetnek a telepítés előtt.

Az automatizált parkolósegéd-szolgáltatás típusai

Az automatizált parkolósegéd (Automated Valet Parking – AVP) egy olyan felhasználási eset, amikor a jármű automatikusan parkol, így a felhasználónak nem kell elvégeznie ezt a fárasztó, unalmas tevékenységet. Az AVP-t a parkolási létesítmények ellenőrzött környezetében fogják alkalmazni, ahol az autonóm járművek vezetésével kapcsolatos számos kockázati tényező nincs jelen.
Az AVP-nek két típusa van, amelyek abban különböznek, hogy az intelligencia és az érzékelő hol helyezkedik el [2].
Az 1-es típusú AVP esetében az intelligencia és az érzékelők a járműbe vannak beépítve. A jármű saját érzékelőivel és döntési képességével parkol le. Ennek a megközelítésnek a hátránya az autonóm járművek képességeinek változatossága és az ebből fakadó lehetséges bonyolultság. Ehhez azonban nincs szükség speciális parkolóhelyekre vagy kommunikációs infrastruktúrára.
A 2. típusú AVP abban különbözik az 1. típustól, hogy a járműveknek nem kell autonómnak lenniük, mivel a parkolási létesítmény egy intelligens alkotóelem. A járműveknek csak távirányításúaknak kell lenniük, és 5G-n keresztül kell tudniuk kommunikálni, ami a 2. típusú AVP-berendezés alapvető eleme, és amivel megbízhatóan kell működnie.
A cikk további részében az AVP a 2-es típusú AVP-re fog hivatkozni.

Az AVP 2. típus előnyei:

• A technikai bonyolultság az AVP szolgáltató oldalán van, így könnyebb és olcsóbb a telepítés és a karbantartás. A nagy tel­je­sít­ményű érzékelők egyszerűen és gazdaságosan telepíthetők egy helyi szerverrel vagy a Multi-access Edge Computing segítségével, amely kezeli az érzékelő bemeneteinek feldolgozását és a pályaszámításokat.
• Az AVP létesítményben a környezet szabályozható, így kevesebb változót kell figyelembe venni.
• Az AVP-tanúsítvánnyal rendelkező járművekre vonatkozó követelmények alacsonyabbak, nincs szükség érzékelőkre vagy ADAS-ra.
• Az üzleti helyzet egyértelmű, mivel a beruházási és üzemeltetési költségek főként az AVP létesítmény üzemeltetőjét terhelik, a bevételt pedig a felhasználók által a járműveik parkolásakor fizetett parkolási díjak jelentik.

AVP rendszerarchitektúra és interfészek

Az AVP rendszerarchitektúra a parkolási lehetőséget, a jármű távirányítóját, a felhasználói interakciót stb. kezelő alkotóelemekből áll. Az 1. ábrán egy egyszerűsített AVP alkalmazásszintű rendszer­architektúra látható.

1. ábra Egyszerűsített AVP alkalmazásszintű rendszerarchitektúra

Az AVP alkalmazásszintű rendszerarchitektúra összetevői a következők:

• Az AVP rendszer: gondoskodik az infrastruktúráról, például parkolókapukról és érzékelőkről. Kezeli a parkoló rendelkezésre állását, ellenőrzi a jármű és a parkoló kompatibilitását, a járművet vezető nélküli üzembe helyezi, a jogosultságot átadja a felhasználónak. Feldolgozza az érzékelő bemeneteit, hogy ki­számítsa a jármű manőverpályáját, ezután utasításokat ad a járműben lévő OEM alkalmazásnak a VMC logikai interfész segítségével.
• Az OEM Alkalmazásszerver (Application Server – AS): szolgáltatásokat kínál a járműveknek, vezetőinek és utasainak az OEM alkalmazással való kommunikáció révén.
• Felhasználói alkalmazásszerver (AS): szolgáltatásokat kínál a végfelhasználók számára – a felhasználói alkalmazással kommunikálva, például a felhasználó okostelefonjára telepítve.
• OEM App: integrálja az OEM AS által kínált szolgáltatásokat a járművekbe. Az AVP szolgáltatásnál a VMC logikai interfészen keresztül kapott manőverutasítások alapján hajtja végre a jármű fedélzeti műveleteit.
• Felhasználói alkalmazás: a User SP AS által kínált szolgáltatásokat nyújtja a végfelhasználónak.
• Csomópont: szükséges az AVP SP-k felfedezésének automatizálásához és az AVP SP AS-k és az OEM AS-k közötti kommunikáció bővítéséhez, a teljes mesh-kapcsolat elkerülése érdekében.

Az AVP számára fontos logikai interfészek a következők:

• Automatizált parkolósegéd-vezérlés (AVPC): az AVP-szolgál­tatások közötti kommunikáció kezelésére és vezérlésére szolgál, például hitelesítés, szolgáltatáskeresés vagy foglalás.
• Vehicle Motion Control (VMC – Jármű-mozgásvezérlés): a jármű mozgásvezérlési információinak (pl. vezetési parancsok és utasítások) kommunikálására szolgál.

Az AVP működési eljárása

Hogy jobban megértsük, nézzük meg az AVP műveletet két különböző szemszögből. A felhasználó nézőpontjából az AVP egy egyszerűen használható szolgáltatást hoz, amely javítja a kényelmet, a következő fázisokkal [3] [4]:

AVP szolgáltatás felfedezése, ahol a felhasználó ellenőrzi a parkolóhely elérhetőségét és lefoglalja azt.

• Az AVP létesítményhez való vezetés és a leszállási zónában való megállás.
• A felhasználó kiszáll a járműből, és átadja a jogosultságot az AVP rendszernek.
• Filmnézés, repülés vagy hasonló tevékenységek.
• Az AVP létesítménybe való visszatéréskor a felhasználó kéri a jármű visszahelyezését a felvételi zónába.
• A felhasználó visszakapja a jogosultságot, beül a járműbe és elhajt.

Az AVP rendszer szempontjából az alábbi fázisokat látjuk:

• Parkolási igény lekérdezése és foglalásának feldolgozása.
• A jármű felelős átvétele és a jármű vezetése a területről a parkolóhelyre.
• Szükség esetén újraparkolás, akár a helykihasználás optimalizálása, akár a jármű felvételre való előkészítése érdekében.
• A jármű behajtása az átvételi területre és a jogosultság visszaadása a felhasználónak.

Mindezeket a fázisokat a 2. ábra egyesíti, amely a teljes eljárást mutatja az érintett felek számára.

2. ábra AVP műveleti sorrend

Az AVP tesztelése

Az AVP tesztelési elrendezése tükrözi a rendszer architektúráját, különös tekintettel az AVP rendszer és az OEM-alkalmazás közötti kommunikációs útvonalra, lehetővé téve a végpontok közötti tesztelést.

A tesztelési elrendezés a következőkre használható:

• Mindkét végpont korai megvalósításának interoperabilitási tesztjei;
• a felhasználó és járműrendszer, vagy az AVP rendszer fejlesztése és integrációs tesztelése;
• a parkolólétesítmény-kialakítás különböző módjainak megértése. Például a különböző 5G-hálózatok kiépítési stratégiáiból származó link QoS megfigyelésével, vagy az érzékelősűrűség és -minőség távoli vezetési teljesítményre gyakorolt hatásának értékelésével.

Tesztelési elrendezés

A tesztelési elrendezés méretezhető tesztkörnyezetet kínál, amely kiterjedhet az AVP-értékeléshez szükséges tesztelési mennyiségre. A tesztbeállítás összetevői a 3. ábrán láthatók:

• PC-alapú szimulált környezet: digitális ikerként szimulálja mind a parkolót, mind a járművet. Előállítja az érzékelő jeleit, amelyeket az AVP rendszerbe lehet betáplálni feldolgozás céljából, és tükrözi az AVP rendszertől vagy a járműtől érkező állapotváltozási visszajelzéseket. Az 5G Network Simulator (Hálózati szimulátor) és a Network Impairment Simulator (Hálózati zavar szimulátor) egyaránt vezérli, így egységes felületet biztosít a forgatókönyvek automatizálásához.
• 5G Network Simulator: lehetővé teszi a tesztelést különböző PHY/MAC/RLC rétegkonfigurációkban, mobilitási forgatókönyvekben, beleértve a sarok eseteket és a szokatlan forgatókönyveket.
• A Network Impairment Simulator a közlekedési hálózatot reprezentálja a parkolólétesítmény és az AVP rendszer között, ha azok nincsenek egy helyen. Képes olyan negatív hatásokat szimulálni, mint a csomagvesztés, jitter és késleltetés.

3. ábra AVP tesztelési elrendezés

AVP rendszer, valamint felhasználói és OEM alkalmazások

Ezek a végpontok, amelyek vagy tesztelés alatt állnak, vagy kommunikációs partnerként szolgálnak a tesztelt rendszerhez:

• Az AVP rendszer kezeli a felhasználói alkalmazások kommunikációját. Megkapja a szenzoradatokat a szimulációs környezetből, és kiértékeli azokat, hogy kiszámítsa a jármű röppályáját, és VMC-parancsokat generáljon, amelyeket az 5G kapcsolaton keresztül küld el az OEM alkalmazásnak.
• Felhasználói alkalmazás kezeli a parkolóhely felderítését és lefoglalását az 5G Uu felületen keresztül.
• Az OEM-alkalmazás megkapja a VMC-parancsokat, és ezeket irányító utasításokká alakítja. Ezután visszajelzést küldhet a szimulált környezetbe a Restbus-on keresztül.

Tesztmegoldás: MT8000A

Az Anritsu MT8000A egy 5G NR rendszerszimulátor, amely támogatja a rádiófrekvenciás, protokoll- és funkcionális tesztelést. Támogatja a 6 GHz-től 43 GHz-ig terjedő frekvenciákat (milliméteres hullám), szélessávú jelfeldolgozással és nyalábformáló (beamforming) technológiával.
Az átviteli sebesség, a várakozási idő vagy az újraküldés különböző PHY/MAC/RLC rétegkonfigurációkban értékelhetők. Szoftveresen definiált architektúrája azt jelenti, hogy a jövő technológiáinak megfelelően bővíthető. Könnyen automatizálható, lehetővé téve a zökkenőmentes integrációt más alkatrészekkel.

Következtetés

Az AVP 2 egy olyan felhasználási eset, amikor a jármű automatikusan, távirányítóval parkol egy speciálisan berendezett parkolóban. Az ilyen ellenőrzött környezetben történő telepítés számos kockázati tényezőt csökkent, és mérsékeli a sikeres tömeges bevezetés akadályait. Mielőtt azonban ez megtörténhet, még mindig kiterjedt, teljes körű tesztelésre van szükség. A bemutatott tesztbeállítás tartalmazza az összes szükséges összetevőt, beleértve az 5G hálózati szimulátort is, amely lehetővé teszi a teljes alrendszer valósághű tesztelését.

Hivatkozások

[1] 5G Automotive Association, “A visionary roadmap for advanced driving use cases, connectivity technologies, and radio spectrum needs,” 5G Automotive Association, Munich, 2022.
[2] NTT DATA, “Automated Valet Parking (AVP),” NTT DATA, 2022.
[3] 5G Automotive Association, “Automated Valet Parking Technology Assessment and Use Case Implementation Description,” 5G Automotive Association, Munich, 2022.
[4] ISO Technical Commitee 204 Intelligent transport systems, “ISO/FDIS 23374-1 Intelligent transport systems — Automated valet parking systems (AVPS) — Part 1: System framework, requirements for automated driving and for communications interface,” ISO, 2023.

Szerző: Pavol Polacek –
Wireless Specialist, Anritsu

www.anritsu.com