Elektronisk Trafikoplysningssystem

Transkript

1 Elektronisk Trafikoplysningssystem Elektronik & Elektronikteknik B209 Aalborg Universitet 2004

2 Titel: Elektronisk trakoplysningssystem Tema: Virkelighed og modeller Projektperiode: P1, efterårssemesteret 2004 Projektgruppe: B209 Deltagere: Martin Bo Neergaard Thomas Lindberg Andersen Anders Grauballe Allan Østergaard Hansen Morten Egelund Jensen Jesper Kjær Nielsen Vejledere: Ole Kiel Jensen Henrik Riisgaard Oplagstal: 14 Sidetal: 82 Appendiks: 8 Bilags antal og art: CD Afsluttet den: 20 december 2004 Det Teknisk-Naturvidenskabelige Basisår Elektronik og Elektroteknik Strandvejen Telefon Fax Synopsis: Følgende rapport omhandler hastighedsnedsættelse ved hjælp af elektroniske vejskilte. Først ses der på problemet med for høj hastighed på de danske veje. Dette viser at en hastighedsnedsættelse vil kunne redde liv og spare samfundet for mange penge. Derefter udarbejdes et løsningsforslag som skal få bilister til at overholde hastighedsgrænserne. Dette gøres ved at se på eksisterende systemer og undersøge udformningen af disse produkter, da de skal belaste bilisten mindst muligt under kørslen. Her konkluderes at det mest eektive system vil vejlede bilisten ved hjælp af en speederpedal med modstand og et display som viser den gældende hastighedsgrænse. Kritiske trakinformationer som vejarbejde og passerende udrykningskøretøjer skal sendes fra lokale sendere med en rækkevidde på 100m. Med udgangspunkt i løsningsforslaget fremstilles et blokdiagram over produktet, hvorefter der måles, simuleres og fremstilles enkelte elementer af blokdiagrammet. Målingerne stemmer til en vis grad overens med de opstillede krav, og påviser dermed at de udvalgte elementer er korrekt fremstillet. Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men oentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfatterne.

3 Forord Denne rapport er udarbejdet af gruppe B209 i forbindelse med P1-projektet med temaet Virkelighed og modeller med elektroniske apparater i hverdagen som undertema. Af 23 mulige projektforslag valgtes emnet Elektroniske vejskilte. Rapporten er rettet mod studerende med baggrundsviden, der svarer til studerende ved det Tekniske Naturvidenskabelige Basisår ved Aalborg Universitet. Opgivne kilder i rapportteksten er angivet efter Harvardmetoden. Alle i rapporten relevante elektroniske kilder samt rapporten er vedlagt på CD'en. Generel baggrundsviden til behandlede emner er placeret bagi rapporten i et appendiksafsnit. Der skal rettes en tak til gruppens hovedvejleder Ole Kiel Jensen og bivejleder Henrik Riisgaard for hjælp til udarbejdelsen af projektet. Derudover takker gruppen trakpsykolog Mette Møller for vejledning vedrørende psykologimodeller og trakforsker Michael Sørensen for at afholde en gæsteforelæsning omkring emnet traksikkerhed. For svar på udsendte spørgsmål takkes de trakpolitiske ordførere: Morten Homann fra Socialistisk Folkeparti, Martin Lidegaard fra Det Radikale Venstre, Poul Andersen fra Socialdemokraterne og Tove Videbæk fra Kristendemokraterne. I

4 Indhold 1 Indledning Initierende problem Anvendte metoder i problemanalysen Implementeringsanalyse Bilistens behov og krav Hastighed og ulykkers omfang Bilistens forhold til hastighedsgrænser Bilistens incitament Opsummering Samfundets behov Erfaringer med elektroniske trakoplysningssystemer Samfundsøkonomisk besparelse ved hastighedsnedsættelse Politisk interesse Opsummering Trakoplysningssystemets udformning Sikkerhedsmæssige krav Lovgivning for udstyr i biler Krav vedrørende datasikkerhed Opsummering Præsentation af trakinformationer Psykologisk model af bilist Andre systemers påvirkning af bilist Trakinformationens indhold Oplysningsmetode Opsummering Overførsel af hastigheds- og positionsinformation Trådløse transmissionsmetoder Civile positionsbestemmelsessystemer Opsummering Problemformulering Krav til lokal trådløs forbindelse Valg af transmissionsmetode Problemafgrænsning II

5 INDHOLD 3.6 Sender- og modtagerblokkene Konstruktion af dataregenereringsblok Indledning Radiobølgers udbredelse i rummet Teori Analyse af målinger Krav til dataregenereringen Generel beskrivelse Funktionskrav Metodevalg Begrebsdenitioner Signalstyrkedetektor Formål og krav Signalstyrke detektorens virkemåde Konstruktion Simulering Test og målinger Opsummering Filter og forstærker Formål og krav Konstruktion Simulering Test og målinger Opsummering Digitalisering Formål og krav Konstruktion Simulering Test og målinger Opsummering Firkantgenerator Formål og krav Konstruktion Simulering Test og målinger Opsummering S/P-konverteren Afrunding Diskussion Konklusion Perspektivering III

6 Indhold Litteraturliste 53 A Beregningsgrundlag for samfundsøkonomisk besparelse 55 B Spørgsmål til politikere 60 C Målejournal for radiobølgers udbredelse på kort afstand 61 C.1 Formål C.2 Apperatur liste C.3 Måleopstilling C.4 Målebeskrivelse C.5 Målinger C.6 Evaluering af målinger D Den medkoblede komperatorer 64 D.1 Den ikke-inverterende medkoblede komperator D.2 Den inverterende medkoblede komperator E Peak-detektoren 67 F Det aktive lavpaslter 68 G Firkantgeneratoren 69 H Målejournal for dataregenereringsenhed 72 H.1 Formål H.2 Apparaturliste H.3 Måleopstilling H.4 Målebeskrivelse H.5 Målinger IV

7 Figurer 2.1 Højhusanalogi Dødsrisiko ved påkørsel model over samfundsøkonomisk besparelse ved hastighedsnedsættelse Psykologisk model af bilist baseret på Freuds psykoanalyse Limit Advisor Model for den totale kognitive kapacitet Ir sender / modtager GPS bestemmelse af X,Y,Z position Overordnet blokdiagram over den lokale opdateringsenhed Afgrænset blokdiagram over lokal opdateringsenhed Dipolantennens udbredelseskarakteristik Den direkte og reekterede bølge Total reeksion af bølger Bølgeteori og målte resultater Blokdiagram over dataregeneratoren samt synkronisatoren Signalstyrke og DC-spænding Symbolske konventioner Foreløbigt diagram over signalstyrkedetektoren Endeligt diagram af signalstyrke detektoren Triggerniveauer på den ikke-inverterende indgang Passivt lavpaslter Diagram over lter PSpice-simulering Digitaliseringskredsløbet Aadning af kondensatorer i peakdetektoren Skop-billede af savtandsformet indgangssignal og rkantformet udgangssignal Diagram over rkantgeneratoren Endeligt diagram over rkantgeneratoren, med alle komponentværdier Indgangsspændinger Udgangsspændinger C.1 Figur af måleopstilling D.1 Den ikke-inverterende komperator V

8 Figurer D.2 Den inverterende komperator E.1 Peakdetektoren og grafer over input- og outputspændingerne F.1 Diagram over den inverterende oprationsforstærker G.1 Firkantgenerator H.1 Forsøgsopstilling til måling på dataregeneratorkredsløb VI

9 Tabeller 2.1 Ulykkesfaktorer Hastighedsnedsættelse i IMITA Filters overføringskarakteristik Udgangsspændingens duty-cycle C.1 Måleresultater H.1 Måledata for aktivt lters overføringskarakteristik VII

10 Kapitel 1 Indledning Mange bilister bliver hvert år enten dræbt eller kommer svært til skade i trakken. Dette kan blandt andet skyldes for dårlig infrastruktur, vejrforhold eller fejl fra bilisten. Eventuelle fejl kan skyldes manglende erfaring, for dårligt overblik, fokus på andet end selve kørslen eller overdreven tro på egne evner. Hvis en af ovenstående faktorer er til stede og der opstår en uheldig situation, kan det medføre en færdselsulykke. Derfor ville det være ideelt at begrænse antallet af begåede fejl hos bilisten. Dette kan eventuelt løses ved at øge bilistens opmærksomhed på vejens udstyr og derved øge bilistens overblik, hvilket skal gøres uden at nedsætte fokus på andre vigtige aspekter under kørslen. En vigtig del af vejens udstyr er færdselskilte, da de skal gøre bilisten opmærksom på de gældende regler for den strækning bilisten færdes på. Der kan opstilles den hypotese, at uerfarne bilister ikke både kan aæse alle færdselsskilte og samtidigt holde øje med vejens forløb, hvorfor traksikkerheden mindskes. 1.1 Initierende problem I hvilket omfang er det muligt at øge traksikkerheden ved at præsentere informationer fra færdselstavler inde i bilen, og hvilke informationer er relevante at præsentere? Hvilke krav stilles der til et sådant system, og hvordan kan det mest hensigtsmæssigt udformes? I hvilket omfang er der behov for elektroniske færdselstavler? Hvilke typer bilister vil benytte sig af systemet og hvordan vil det påvirke deres adfærd? Hvilken lovgivning skal overholdes? Hvilke andre produkter er der på markedet, og hvordan påvirker de bilisterne? 1.2 Anvendte metoder i problemanalysen Der er skaet information til problemanalysen fra relevante rapporter, spørgeskemaer, statistikker og hjemmesider. De anvendte materialer er tilgængelige på den vedlagte CD-rom. I problemanalysen tages udgangspunkt i bilistens og samfundets behov for systemet, som undersøges i implementeringsanalysen. Kapitlet undersøger mulighederne for at indføre et elektronisk trakoplysningssystem enten frivilligt eller påtvungent af staten. Bilisternes behov undersøges ved at nde artikler og statistikker, der kan belyse bilistens grunde til at investere i et elektronisk trakoplysningssystem. Samfundets behov undersøges ved dels at lave en overslagsmæssig samfundsøkonomisk beregning for besparelsen ved indførelse af et elektronisk trakoplysningssystem. For at nde ud af om der er politisk interesse adspørges de danske partiers trakpolitiske ordførere. Lovgivningen belyses ved opslag i relevante lovsamlinger, mens præsentationens form og indhold undersøges ved hjælp af psykologiske modeller, som Freuds psykoanalyse og en model for 1

11 1 Indledning bilistens mentale belastning. Desuden er andre systemers metoder til at påvirke bilister blevet belyst ved at læse rapporter og spørgeskemaer. I afsnittet om overførsel af hastighed og positionsinformation er de gennemgåede emner blever afdækket ved at bruge faglitteratur fra hjemmesider. Problemformuleringen anvendes som kravsspecikation, da systemet skal have begrænsninger på visse punkter. Disse krav bruges herefter til at vælge den bedste tekniske løsning for projektet. 2

12 Kapitel 2 Implementeringsanalyse I dette kapitel skal det undersøges hvorvidt der er et behov for et elektronisk trakoplysningssystem og hvordan det bedst kan udbredes. I kapitlet tages der udgangspunkt i en undersøgelse af bilistens behov for et elektronisk trakoplysningssystem og bilistens krav til dette. Herefter undersøges samfundets behov for et elektronisk trakoplysningssystem. I den forbindelse vil der opstilles en simpel model for de samfundsøkonomiske besparelser og den polistiske vilje til at indføre systemet undersøges. 2.1 Bilistens behov og krav I dette afsnit skal der ses på bilistens krav til og behov for et elektronisk trakoplysningssystem. Det skal undersøges, om et sådant system kan appellere til den enkelte forbruger. Undersøgelsen tager sit udgangspunkt i en vurdering af, om bilisten har behov for et elektronisk trakoplysningssystem. Da det er svært at måle traksikkerhed kvantitativt, ses der alene på hastighedens betydning i den forbindelse, idet det forudsættes, at hastigheden har stor indydelse på tra- ksikkerheden. Derefter undersøges bilistens forhold til hastigheden, og det undersøges, hvorfor mange bilister vælger at overtræde hastighedsgrænserne. Afsnittet afrundes med en vurdering af det elektroniske trakoplysningssystem salgbarhed Hastighed og ulykkers omfang Øget hastighed fører til relativt meget større ulykker, men risikoen for at dø i trakken er stadig forsvindende lille. De næste to afsnit forsøger at afdække dette trakale paradoks. De este vil nok anerkende, at risikoen for trakdrab er lille ved ingen bevægelse og bliver større ved øget hastighed. De færreste er klar over, hvor meget dødsrisikoen ændres ved en hastighedsændring. Det viser sig, at sammenhængen mellem hastighed og risiko for dødsulykke tilnærmet kan beskrives efter følgende matematiske model: trakdræbte efter trakdræbte før = ( ) gennemsnitshastighed efter 4 gennemsnitshastighed før (2.1) [Sørensen, 2004] Eksempelvis vil en hastighedsforøgelse på 5% medføre en forøget dødsrisiko på ca. 22%. Dødsrisikoen stiger altså kraftigt med en forholdsvis lille hastighedsforøgelse, hvorfor hastigheden er en vigtig faktor i en trakulykkes omfang. Dette kan også belyses af højhusanalogien se gur 2.1. Påkøres en fodgænger med en hastighed på 40 km/t, svarer det til et fald fra anden sals højde, mens en påkørsel med 80 km/t svarer til et fald fra ottende sal. Tilsvarende kan overlevelseschancen udregnes ved påkørsel, hvilket er afbildet i gur 2.2. Her ses det, at dødsrisikoen hurtigt stiger, og der ikke skal ret store hastigheder til, før ulykker kan få alvorlige konsekvenser. De gennemgåede eksempler viser, hvor afgørende hastigheden er for ulykkens omfang. Ses der på dødsrisikoen for en bilist i trakken, så er den lille. Gennemsnitligt skal en bilist køre km 3

13 2 Implementeringsanalyse Figur 2.1: Højhusanalogi. Dødsrisiko for fodgænger ved påkørsel. [Aalborg Universitet, 2003] årligt i år for at blive dræbt i trakken og 550 år for at blive kvæstet [Sørensen, 2004]. Det næste afsnit afdækker yderligere grunde til at bilister kører for stærkt Bilistens forhold til hastighedsgrænser Højere hastighed øger altså alvorligheden af ulykkerne, men alligevel viser undersøgelser, at danskerne i gennemsnit kører hurtigere end hastighedsgrænsen tillader [Aalborg Universitet, 2003]. Der ndes ere forskellige faktorer, der lægger til grund for dette, hvor der her kun anføres de vigtigste. Bilen har udviklet sig meget og er med mange elektroniske systemer gjort mere sikre. Herunder kan blandt andet nævnes ABS-bremser, air-bags, servostyring og generelt hele komforten. Alt dette har sammen med meget støjsvage motorer og lydisolerede kabiner medført, at hastigheden ikke opleves på samme måde mere. Bilisten føler, at han eller hun er i stand til mere og har fuld kontrol over situationen. 4

14 2.1. Bilistens behov og krav Figur 2.2: Dødsrisiko ved påkørsel [Sørensen, 2004] Det er socialt acceptabelt at overskride hastighedsgrænserne med 10 15%, da alle andre også gør det [Sebbelov, 2004]. Bilister følger bare strømmen og kommer på den måde til at fungere som et okdyr. Dette underbygges af et forsøg i Nordsjælland, hvor der blev opsat et skilt, som i procent angav antallet af bilister, der kørte efter hastighedsgrænsen. Det viste sig, at bilister var mere tilbøjelige til at sætte farten ned, når skiltet angav, at mange kørte efter hastighedsgrænsen [Schmidt, 2004]. Vejene er blevet bedre, bredere og mere sikre [Sebbelov, 2004]. Omvendt ndes der også en række faktorer, der burde få bilisten til at sænke hastigheden. Tilsyneladende er det ikke risikoen for at køre galt, der er den største grund. Risikoen for at få en bøde eller miste sit kørekort er især blandt unge bilister en større motivation for at lette foden fra speederen [Sebbelov, 2004]. Desuden spiller trakkulturen ind - specielt den trakkultur bilisten er blevet opfostret med, men også ens omgangskreds har betydning for valg af hastighed [Rådet for Større Færdselssikkerhed, 2004] Bilistens incitament De to forrige afsnit har vist, at bilisten bør sænke hastigheden af hensyn til traksikkerheden, men at bilisten ikke føler, det er nødvendigt. Derfor undersøges der i dette afsnit, om bilisten vil være interesseret i at købe et elektronisk trakoplysningssystem, som blandt andet kan sænke gennemsnitshastigheden. I analysen af bilistens incitament til at benytte et trakalt oplysningssystem tages der udgangspunkt i en webbaseret spørgeskemaundersøgelse, der er udarbejdet i forbindelse med INFATIprojektet[Jensen, Lahrmann, Nielsen and Raguse, 2001]. Knap 2000 personer udfyldte spørgeskemaet, hvis resultater generelt viste, at hastighedsnedsættelse ikke er et incitament i sig selv til at benytte et trakalt oplysningssystem for den overvejende del af de adspurgte personer. Således er ca. 30% enige eller delvist enige i, at det bliver mere behageligt og afslappet at køre bil med hastighedskontrol installeret, og 50% var enige eller delvist enige i, at køreglæden bliver 5

15 2 Implementeringsanalyse mindre. Næsten 60% ville føle sig overvåget, hvilket i høj grad står i kontrast til det frihedssymbol, som bilen er [Vejle Amts Folkeblad, 2003]. Desuden blev hastighed vurderet til at være den lavest medvirkende faktor blandt en række opstillede ulykkesfaktorer (se tabel 2.1). Bilister I meget lille udstrækning Alkohol og narkotiske stoer 0,2 1,4 11,6 14,4 72,2 0,3 100 Dårlige køreegenskaber 1,2 4,3 30,8 29,0 34,4 0,3 100 Træthed 1,0 4,5 34,7 34,2 25,3 0,4 100 Uopmærksomhed 0,6 1,9 23,9 35,4 38,0 0,3 100 Høj hastighed 3,9 13,7 39,4 22,6 20,0 0,4 100 Hensynsløshed 2,3 6,8 24,0 28,3 38,2 0,4 100 Fejlbedømmelser 1,2 6,6 37,9 30,0 23,6 0,8 100 Tabel 2.1: I hvilken udstrækning vurderer du, at følgende faktorer bidrager til trakulykker? Respondenternes procentvise svar (N = 1815). [Jensen et al., 2001] skal altså opnå andre fordele end hastighedsnedsættelse, hvis et trakalt oplysningssystem skal være attraktivt. En mulig optimering kunne være, at samarbejde med et forsikringsselskab om nedsættelse af forsikringspræmien ved brug af systemet, og alternativt kunne nedslag i bødestørrelsen også anvendes. I INFATI-projektet udføres forsøget med unge bilister i samarbejde med et forsikringsselskab, og at dømme ud fra tilmeldingerne, så tegner det til at blive populært [Winther, 2004]. I nogen udstrækning I meget stor udstrækning Intet svar Total Opsummering Øget hastighed har stor betydning for traksikkerheden. Således vil for eksempel en 5% forøgelse af den gennemsnitlige hastighed øge dødsrisikoen med cirka 22%. Bilisterne vurderer derimod ikke, at hastigheden har den store betydning for omfanget af ulykkerne, hvorfor det bliver meget svært at indføre et trakalt oplysningssystem frivilligt. Derfor undersøges i næste afsnit muligheden for at tvangsindføre et trakalt oplysningssystem. 2.2 Samfundets behov Der blev i forrige afsnit konkluderet, at der ikke er vilje blandt enkeltpersoner til at købe et elektronisk trakoplysningssystem. Derfor vil der i dette afsnit blive undersøgt, hvorvidt der er 6

16 2.2. Samfundets behov et samfundsmæssig behov for et elektronisk trakoplysningssystem, og om der er politisk vilje til at indføre et system af denne type. Behovet undersøges ved at se på andre systemers resultater med hensyn til hastighedsnedsættelse. Disse resultater bruges til at give et overslag over samfundets mulige økonomiske besparelse udfra en simpel opstillet benetanalyse. De trakpolitiske interesser undersøges for at vise de langsigtede politiske målsætninger, samt den aktuelle politiske holdning til et elektronisk trakoplysningssystem. Der skelnes mellem re typer at påvirke bilisten på. Det informerende system viser bilisten, hvor hurtigt, der må køres, det vejledende system hjælper bilisten med at overholde hastighedsgrænsen ved for eksempel at øge modstanden i speederpedalen, det advarende system advarer bilisten, hvis hastighedsgrænsen overskrides og det styrende system sørger for, at hastighedsgrænsen ikke kan overskrides Erfaringer med elektroniske trakoplysningssystemer I dette afsnit vil vi undersøge hvorvidt andre eksisterende elektroniske trakoplysningssystemer så som INFATI, ISA og IMITA er i stand til at sænke gennemsnitshastigheden. Disse systemer er valgt, da de repræsenterer de tre grundlæggende former for systemer der ndes. INFATI med det informerende system, IMITA med det vejledende system og ISA-England med det styrende system. Ud fra disse systemers resultater vil der blive overvejet om det kan betale sig at bruge elektronisk trakoplysningssystem. INFATI [Aalborg Universitet, 2003] Det danske system har vist sig er at være ganske eektivt. Det har resulteret i en hastighedsnedsættelse på 4-5km/t. Systemet er informerende og advarende, idet køreren ved hjælp af lyd og lys oplyses og advares. IMITA [IMITA, 2002] Det svenske system viste også en nedgang i hastigheden. Systemet er informerende og vejledende, idet hastighedsgrænsen vises og modstanden i speederpedalen øges ved overskridelse af hastighedsgrænsen. Resultaterne kan ses i tabel 2.2. Det vurderes at risikoen for ulykker Tilladt hastighed [km/t] Nedsat med [km/t] 30 0,6 50 1, , Tabel 2.2: Hastighedsnedsættelse i IMITA [IMITA, 2002] med døden eller alvorlig kvæstelse til følge vil blive nedsat med 15 20% og at en national indførsel af systemet vil medføre en nedsætning af hastigheden på 20 25% ISA-England [University of Leeds, 2004] Det engelske system viste at dødsulykker og ulykker med alvorligt kvæstede blev nedsat 7

17 2 Implementeringsanalyse med 14 18% med det informerende system, 15 26% med det informerende og vejledende system, og 29 48% med det styrende system. Det styrende system er et system, der aktivt begrænser topfarten, dette gøres ved at mindske brændstoftilførelsen til motoren, så hastigheden ikke kan overstige den aktuelle grænse. Efter at have undersøgt eksisterende systemer kan det konkluderes, at der generelt er en hastighedsnedsættelse på omkring 3km/t, og at risikoen for ulykker med døden og alvorlige kvæstelser til følge bliver nedsat med ca 15%. Disse tal kan dog gøres bedre som det kan se i det engelske system, hvor det styrende system gav en risikonedsættelse på op til 48% Samfundsøkonomisk besparelse ved hastighedsnedsættelse I dette afsnit undersøges systemets maksimale pris for implementering. Det gøres ved at lave en simpel analyse af de samfundsøkonomiske besparelser. Denne analyse vil kunne give et indblik i hvor mange penge der på landsplan vil kunne spares og derved i den anden ende ville kunne bruges på implementeringen af systemet. Dog bliver det en tilnærmet analyse, da det i denne sammenhæng vil være for omfattende at lave en fyldestgørende analyse. Besparelsen ved en generel nedsættelse af hastigheden kan ses på gur 2.3. En nærmere forklaring på hvordan grafen er lavet kan ses i appendiks A. I korte træk viser modellen en mulig udvikling for samfundets økonomiske besparelse ved en generel nedsættelse af hastigheden. I forrige afsnit blev der vist, at det er muligt at nedsætte risikoen for trakulykker med døde eller svært tilskadekomne med cirka 15%, hvilket svarer til en hastighedsnedsættelse på cirka 5% ifølge ligningen 2.1. Besparelsen ved denne hastighedsnedsættelse på 5% er omkring 800 millioner kroner per år. Denne besparelse er dog delt ud over ere forskellige oentlige myndigheder såsom sundhedsmyndighederne, så besparelsen er ikke ensbetydende med at systemets omkostninger kan tages direkte fra én myndighed, der ved indførelsen får ere penge til rådighed. Derfor vil det kræve en politisk beslutning af få omfordelt disse penge, så de kan bruges på implementering af systemet Politisk interesse I dette afsnit vil der blive undersøgt hvilke trakpolitiske målsætninger der gælder på nuværende tidspunkt, samt hvorvidt der er politisk vilje til at implementere et elektronisk trakoplysningssystem, for at oplyse folk om den aktuelle tilladte hastighed og hvorvidt det skal påbydes. Målsætninger Målsætningerne for traksikkerheden i Danmark er beskrevet i Hver ulykke er én for meget [Færdselssikkerhedskommisionen, 2000]. Rapporten beskriver de traksikkerhedsmæssige målsætninger i Danmark fra år 2001 til For at kunne designe et system der stemmer overens med de traksikkerhedsmæssige målsætninger, uddrages rapportens væsentlige målsætninger med hensyn til reducering af motorkøretøjers fart. 8

18 2.2. Samfundets behov Figur 2.3: Konservativ model over samfundsøkonomisk besparelse ved generel hastighedsnedsættelse. Den overordende traksikkerhedsmæssige målsætning for perioden er, at antallet af dræbte og alvorligt tilskadekomne skal nedbringes med 40%. For at nå dette mål er der fokus på re nøgleområder: Sprit, fart, cyklister og kryds. Grunden til at der fokuseres på de re nævnte områder er at 85% af alle ulykker har mindst én af de re ulykkesfaktorer. Færdselssikkerhedskommisionen vurderer, at hastighed er dét af de re områder, hvor der er størst mulighed for at nedsætte antallet af dræbte og svært tilskadekomne. Derfor vil det være et naturligt område at koncentrere sig om, med hensyn til systemets funktion. I rapportens afsnit Køretøjers indretning og sikkerhed, nævnes det at der er en stærk udvikling indenfor elektroniske kommunikationssystemer til trakbrug. Færdselssikkerhedskommisionen er generelt positiv indstillet med hensyn til brug af disse systemer til at løse færdselssikkerhedsproblemer, men systemerne skal udformes så de ikke fjerner bilistens opmærksomhed fra trakken. Det betyder at der inden udformningen af produktet skal gøres overvejelser for hvordan man præsenterer relevante informationer på en traksikker måde. Altså skal bilisten have informationen uden at skulle fjerne opmærksomhed fra trakken. Holdninger For at få indført elektroniske vejskilte er det nærliggende at undersøge og spørge politikerne hvorvidt der er politisk vilje til at indføre et system i fremtiden. Andre emner det kunne være interessant at vide noget om, kunne være på hvilket niveau og i hvilket omfang det skulle indføres. Spørgsmålene kan ses i appendiks B 9

19 2 Implementeringsanalyse De politikere der svarede tilbage inden for en uge, var alle positivt stemte over for et eventuelt kommende system. Svarene viste at systemet kunne være obligatorisk i alle biler, være informerende for bilisten og virke aktivt begrænsende mht. hastigheden. En enkelt mente, at det passende kunne bruges som road-pricing og erstatte de grønne ejerafgifter. Der var ikke nogen, der direkte gik ind for at systemet skulle være kontrollerende, udover at road-pricing vil være en slags overvågning. Det vil altså sige at der er politisk opbakning omkring systemet. Undersøgelsen skal tages med forbehold, da holdninger der ligger til grund for svarene på ingen måde er bindende for politikerne. Desuden har ingen partier fra den nuværende regering svaret. Altså er der generel velvilje blandt de trakpolitiske ordførere, der svarede, til at indføre et elektronisk trakoplysningssystem. Systemet må dog ikke være kontrollerende Opsummering Ud fra dette afsnit kan det konkluderes at der er et samfundsmæssigt behov for et elektronisk trakoplysningssystem. Samfundet kan spare omkring 800 millioner kroner årligt ved en hastighedsnedsættelse på 5%. Endvidere ser det ud til at der er bred politisk opbakning om indførelsen, dog med det forbehold at bilisten ikke må kontrolleres. 10

20 Kapitel 3 Trakoplysningssystemets udformning Forrige afsnit viste at et elektronisk trakoplysningssystem kan indføres på samfundsplan. I dette kapitel undersøges trakoplysningssystemet udformning. Derfor bliver der behandlet emner som lovgivning med hensyn til placering af produktet og sikkerhed. Der vil blive set på hvilke informationer der skal præsenteres og hvordan dette gøres på den mest hensigtsmæssige måde. Derfor ses på eksisterende systemer og der opstilles en psykologisk model af en bilist og dennes mentale kapacitet bestemmes. Herefter er det muligt at bestemme hvilken teknisk løsning der vil påvirke bilisten på den mest hensigtsmæssige måde. Til sidst i kapitlet vil forskellige trådløse transmissionsformer undersøges for at kunne nde den ideelle måde at transmittere data fra sender til modtager. 3.1 Sikkerhedsmæssige krav Hvis produktet skal fremstilles, er det nødt til at overholde alle lovkrav. Derfor ses der i dette afsnit nærmere på hvilke lovkrav, der gør sig gældende med hensyn til et elektronisk trakoplysningssystem. En anden vigtig faktor er overvågning, som også undersøges i dette afsnit Lovgivning for udstyr i biler Der ndes krav, som det tekniske produkt skal overholde for at blive lovliggjort. Lovgivningen har relevans for sikkerheden og brugbarheden af produktet, da det ikke skal være ulovligt eller farligt at køre med. De nedenstående bestemmelser er hentet fra Detailforskrifter for køretøjer 2004 [Færdselsstyrelsen, 2004] ELEKTRISKE ANLÆG GENERELLE BESTEMMELSER forsvarligt fastgjort ikke kortsluttes ved brug velisolerede UDSYN, RUDER M. V GENERELLE BESTEMMELSER direkte udsyn fremad og til siderne SYNSFELT i førerens synsfelt må der ikke være anbragt genstande, der reducerer udsynet unødigt 11

21 3 Trakoplysningssystemets udformning [Færdselsstyrelsen, 2004] De udvalgte dele af Detailforskrifter for køretøjer 2004 er dem der skal tages hensyn til, når den elektroniske løsning skal udtænkes. Ud fra det ovenstående kan man konkludere at systemet ikke må kortslutte ved normal kørsel, og det skal være velisoleret, så det ikke er til fare. Det vigtigste er dog, at det ikke er placeret i førerens udsyn Krav vedrørende datasikkerhed For at brugeren af produktet ikke skal føle at alle kan følge med i hvad han har foretaget sig, for eksempel hvor han har været henne eller hvor stærkt han har kørt, skal problematikken omkring overvågning undersøges. Problemet med overvågning kan komme, hvis produktet skal sende informationer omkring bilens og derved også førerens position. Der ville ikke være nogle problemer med overvågning, hvis produktet ikke sendte informationer om for eksempel positionen, men hvis produktet bliver nødt til at sende positionen, skal lovgivningen omkring sikkerheden af denne information undersøges. Regler om overvågning i vores samfund er spredt ud over mange forskellige love. Brevhemmeligheden og bestemmelserne om aytning af telefoner er eksempler på sådanne love. Det kræver en dommerkendelse at aytte telefoner eller bryde brevhemmeligheden. Overvågning af ansatte på arbejdspladsen ved hjælp af for eksempel videokameraer ndes der også veldenerede regler om. Mindre kendt er databehandlingsafsnittet i Persondataloven [Justitsministeriet, 2000], der har en række bestemmelser, som har betydning for de rammer, en overvågning må foregå under. Databehandlingsafsnittet fastsætter, at der ved registrering af personfølsomme oplysninger, som for eksempel ens position, skal foreligge skriftlige forskrifter over, hvilke oplysninger der registreres, og hvad de skal anvendes til. Disse forskrifter skal være kendt af de personer, der registreres - ellers er det ikke lovligt at registrere oplysninger. Datatilsynet kan påtale, hvis der alligevel foregår registrering, og der kan idømmes bøde og fængselsstraf, hvis ikke forholdene bringes i orden. [PROSA (Forbundet af IT-professionelle), 2001] Hvis bilen skal sende dens position, skal der ligge skriftlige forskrifter for hvad denne information må bruges til. Hvis der sker registrering eller behandling af denne data uden forskrifter, er det strafbart Opsummering Fra dette afsnit ses det, at de vigtigste regler, som er gældende for det elektroniske trakoplysningssystem, er, at det ikke må være placeret i førerens udsyn, og at det ikke sender nogle informationer om brugerne og bilens position. For at brugeren skal kunne føle sig tryk er det bedst, hvis det elektroniske trakoplysningssystem ikke sender nogle informationer overhovedet. 3.2 Præsentation af trakinformationer I dette afsnit vil det undersøges hvilken præsentationsform trakinformationssystemet skal benytte og hvilke informationer dette skal præsentere. Informationerne, der skal præsenteres, forsøges undersøgt ved at opstille en psykologisk model for, hvordan en bilist reagerer på forskelligartet 12

22 3.2. Præsentation af trakinformationer input. Efterfølgende ses, med udgangspunkt i den psykologiske model, på hvordan andre trakinformationssystemers præsentationsform har påvirket testpersonerne. Endeligt undersøges hvilke informationer, der skal præsenteres Psykologisk model af bilist For at bestemme hvilken form for påvirkning, der vil være ideel, bliver der i dette afsnit udarbejdet en psykologisk prol af en bilist. Dette gøres ved hjælp af en model til analyse af menneskers reaktionsgrundlag fremstillet af Sigmund Freud [Wikipedia, 2004b]. I gur 3.1 ses der først på Figur 3.1: Psykologisk model af bilist baseret på Freuds psykoanalyse. hvilke ydre påvirkninger en bilist møder, når denne færdes i trakken. Derefter beskrives hvilke sanser som bliver påvirket. Alle disse indtryk bliver så behandlet i hjernen, som består af et super-ego, et ego og id'et. Super-ego'et symboliserer de normer og regler mennesket har indlært igennem blandt andet samfundet og familien. Id'et er de instinkter alle mennesker har og det er denne del som får bilister til at køre for stærkt. Ego'et er den handling, der foretages alt efter hvor meget vægt der er lagt på enten super-ego'et eller id'et. For at produktet skal være mest eektivt, skal det enten gå ind og dæmpe id'et eller øge bestemte dele af super-ego'et, da det vil være svært at påvirke punkter som opdragelse og kulturel baggrund. Det ideelle vil være at øge bilistens opmærksomhed på trakreglerne, som ligger i super-ego'et. Dermed vil fokus forhåbentlig fjernes fra id'et og dermed fjernes bilistens lyst til at køre stærkt. Dermed kan det konkluderes at det, ideelle system vil gå ind og informere bilisten om den gældende hastighedsgrænse, for at styrke bilistens super-ego og samtidig dæmpe bilistens id nok til at super-ego'et tager over og fortæller føreren at det ikke er forsvarligt at overskride denne grænse. Det skal bemærkes, at modellen ikke er ens for alle personer, hvorfor bilister reagerer forskelligt i trakken. For eksempel vil nye bilister have mere selvtillid end deres erfaring berettiger [Silcock, Smith, Knox and Beuret, 2000]. 13

23 3 Trakoplysningssystemets udformning Andre systemers påvirkning af bilist I dette afsnit ses der på bilisters reaktioner på intelligente hastighedssystemers præsentationsformer og sammenligner præsentationsformens påvirkning med psykologimodellen i gur 3.1. Der er blevet udvalgt tre eksempler, som påvirker bilisten på hver deres måde. INFATI-systemet er informerende og advarende, ISA-Sverige har brugt et advarende system og IMITA's Limit Advisor er informerende og vejledende. Desuden beskrives en række alternative løsningsmuligheder til præsentationsform, der kunne sikre at bilisterne rent faktisk sænker hastigheden. INFATI-systemet gør brug af et display, der konstant viser den tilladte hastighedsgrænse og af en kvindestemme, der informerer hvert 6. sekund om den gældende hastighedsgrænse ved en hastighedsoverskridelse. Displayet har også en indbygget informerende funktion, hvor en rød og en grøn lysdiode viser bilisten om hastighedsgrænsen overholdes. Dette betyder at INFATI har forsøgt at forstærke super-ego'et fra gur 3.1, idet det øger bilistens fokus på de gældende trakregler. Hvis et menneske konstant får at vide han foretager sig noget forkert, appellerer systemet til bilistens samvittighed. INFATI er blevet afprøvet på 20 testpersoner i Aalborg Kommune for at teste om systemet virker efter hensigten og hvad brugerne syntes om at køre med dette, og om de ville være interesserede i at investere i sådan et produkt til deres bil. 13 af de 20 forsøgspersoner var efter testen positivt stemt overfor systemet og mente, at det førte til nedsat hastighed, mens fem personer syntes systemet var irriterende, men mente det førte til nedsat hastighed. De sidste to testpersoner mente systemet var irriterende og ikke førte til nedsat hastighed. Forsøget viste, at bilisterne nedsatte deres hastighed med 5-6 km/t. Dette betød dog ikke, at de ikke overskred hastighedsgrænsen, men overskridelserne var ikke så store som før. Mændene havde en større tendens til at overskride hastighedsgrænserne oftere end kvinderne både før og under forsøget [Nielsen and Boroch, 2001]. For at gøre INFATI-systemet mere attraktivt overfor den yngre skare af bilister, har INFATI indgået en aftale med forsikringsselskabet Topdanmark om at nedsætte udvalgte bilisters forsikringspræmie med op til 6000 kr. om året, hvis de får systemet installeret i deres bil. Dette skal lokke de mange unge bilister med egen bil, der betaler en meget høj forsikringspræmie på grund af deres alder [Winther, 2004]. ISA-projektet i Sverige har set på et advarselssystem, der ved hjælp af lyd eller et visuelt input fortæller føreren, at der køres for stærkt. Dette system påvirker kun bilistens id på næsten samme måde som INFATI, idet han kun bliver gjort opmærksom på, at der bliver gjort noget forkert og dermed appelleres til samvittigheden. Forsøgspersonerne har ment, at advarselssystemet sænkede hastigheden, og der har generelt været positive reaktioner fra testkørerne. Systemet har også været med til at få bilisterne til at se på deres speedometer i meget højere grad end før. Hver femte af de adspurgte forsøgspersoner har dog ofte haft lyst til at slukke for lyden, og har syntes, at systemet har krævet for meget opmærksomhed [ISA-Sverige, 2002]. Med IMITA's Limit Advisor er der blevet fremstillet et farttilpasningssystem, hvor der er valgt at fokusere på følesansen. Har bilisten IMITA's system installeret, vil speederen yde et modtryk, hvis hastighedsgrænsen overskrides. Modstanden kan dog overvindes, hvorfor systemet ikke er begrænsende. IMITA viser også den aktuelle hastighedsgrænse på et display inde i bilen, så bilisten til alle tider kan se den. Fordelen ved dette system er, at bilisten ikke behøver at rette sin visuelle opmærksomhed mod et display og den muligt irriterende stemme undgås. Ses der igen på den psykologiske påvirkning, 14

24 3.2. Præsentation af trakinformationer Figur 3.2: Limit Advisor [IMITA, 2002] vil dette system øge dele som fokus på trakregler på samme måde som i INFATI, men systemet er også opdragende, idet det forsøger at hjælpe bilisten med at overholde færdselsgrænserne. Her dæmpes id'et, idet spændingen ved at køre bil nedsættes [IMITA, 2002]. IMITA's system blev også anvendt i det svenske ISA-projekt, hvor 700 bilister deltog i forsøget. Her mente 15% at modstanden i speederen var for stor, og at speederen ofte gik i stykker. En større andel af de testpersoner, der havde den aktive speeder installeret, mente, at det nedsatte det sjove ved at køre bil end den andel af testpersoner, der havde et display installeret. Testpersonerne skulle ikke bruge mere tid på at komme fra det ene til det andet sted, når de kørte med den tilladte hastighed [ISA-Sverige, 2002]. Der er også blevet undersøgt en metode, hvor hastigheden registreres, hvis bilisten til trods for sekunders advarsler fortsætter med at overskride hastighedsgrænsen. Denne form for system vil kunne bruges i rmaer, som for eksempel beskæftiger sig med persontransport, da selskabet på den måde er sikre på, at deres chauører overholder hastighedsgrænserne. Hastigheden blev nedsat uanset hvilket intelligent farttilpasningssystem, der blev anvendt. Hovedparten af testpersonerne blev irriterede på systemer, der påvirkede bilisten via høresansen, og var mest positive over for displaysystemerne. Disse testpersoner foretrak også at benytte informative systemer frem for styrende systemer, da frihedsgraden prioriteres højt. Grunden til dette, set fra den psykologisk vinkel, er at bilisternes id bliver dæmpet ved at fjerne spændingen i kørslen, dette medfører irritation og en følelse af frihedsberøvelse. Ud fra disse betragtninger er det muligt at konkludere, det psykologisk mest fordelagtige system vil være lig IMITA's som øger super-ego'et Trakinformationens indhold Som nævnt i tidligere afsnit er hastigheden en vigtig faktor i trakulykker. Derfor er det oplagt at undersøge måder at informere om den gældende hastighed. En anden grund til at ulykker opstår, kan være vejens tilstand. Dette kan for eksempel være for dårlig skiltning, dårligt udsyn, vejrforhold osv. Derfor er dette to meget relevante emner at gå ind og informere bilisten om. 15

25 3 Trakoplysningssystemets udformning Hastighed Bilisten er nødt til at være bevidst om, hvor hurtigt denne må køre og derfor er præsentationen af hastigheden et vigtigt element, når produktet skal fremstilles. Idet den gældende hastighedsbegrænsning præsenteres, vil bilisten aldrig være i tvivl om hvor hurtigt, der må køres på den pågældende strækning. Uanset hvilken måde man vælger at gå ind og hjælpe føreren med at overholde hastighedsbegrænsningen, vil det altid, fra bilistens side, være muligt at opveje om denne hjælp er nødvendig, hvis den tilladte hastighed er oplyst. En mulig ulempe ved dette kan være, at de bilister som benytter sig af dette system, vil blive for afhængige af det og derfor vænne sig til ikke at orientere sig ordentligt i trakken og derfor bare stole på de oplysninger der modtager fra det elektroniske trakinformationssystem. Kritiske informationer For at kunne hjælpe bilisten med at undgå trakulykker, kan produktet også informere bilisten om eventuelle farer på den strækning der køres på. Dette kan være islag, tåge, vejarbejde, udrykningskøretøjer, kødannelse og lignende. Hvis disse informationer præsenteres, vil det derfor også være relevant at komme med et forslag til hvor hurtigt bilisten maksimalt bør køre i det pågældende område. Problemet med dette system er, at det konstant skal holdes opdateret, idet bilisten skal vide det er 100% pålideligt for at kunne stole på, at det er nødvendigt at nedsætte hastigheden i det pågældende område. Hvis systemet får bilisterne til at nedsætte hastigheden uden grund, vil de ikke være tilbøjelige til at stole på det næste gang det for eksempel fortæller der er islag og informationerne er korrekte. For at bilisten ikke kommer til at køre for stærk, er det vigtigt at gældende hastighedsgrænser præsenteres. Traksikkerheden kunne yderligere øges, hvis kristiske informationer om trakale forhold præsenteres Oplysningsmetode Bilistens kognitive kapacitet I dette afsnit undersøges bilistens kognitive(mentale) kapacitet. Undersøgelsen skal bruges til at nde den bedste metode at påvirke bilisten på. Bilistens kognitive kapacitet kan bedst beskrives ved hjælp af teorien om indlæring. Som det Figur 3.3: Model for den totale kognitive kapacitet [Cooper, 1998] kan ses på gur 3.3 er den samlede belastning styret af væsentlige belastninger og uvæsentlige belastninger. De væsentlige belastninger er den del af den kognitive kapacitet, som skal bruges 16

26 3.3. Overførsel af hastigheds- og positionsinformation i trakken, hvorimod den uvæsentlige belastning er den del, der bruges på indtryk, som ikke er væsentlige for færdslen i trakken. Hvis summen af de to belastningstyper overstiger bilistens totale kognitive kapacitet, vil det resultere i, at der vil blive underskud i total kapacitet, og bilisten får svært ved at overskue situationen. Elimineres enten nogle af disse uvæsentlige belastninger eller rutineres bilisten, vil den samlede kognitive belastning falde. Hvis der for eksempel er tale om en rutineret bilist, er der overskud af mentale ressourcer. Det elektroniske oplysningssystem skal derfor øge den uvæsentlige belastning mindst muligt samtidig med, at systemet assistere føreren ved at præsentere de vigtigste informationer, således at den væsentlige belastning formindskes. Forrige afsnit viste, at mange forsøgspersoner var irriterede over den verbale påvirkning, hvorfor den uvæsentlige belastning øges unødigt. Mange var derimod glade for displayet, som bruges til at vise de vigtigste informationer. Forsøgene viste også, at testpersonerne var trætte af den aktive speederpedal. Dette skyldtes til dels, at den ofte gik i stykker, men også, at den begrænsede bilistens frihedsgrad. Speederpedalen er en elegant måde at informere bilisten om hastighedsoverskridelse, men kan i nogle tilfælde øge den uvæsentlige belastning Opsummering Ud fra dette afsnit kan det konkluderes at det vil være relevant at præsentere informationer vedrørende gældende hastighedsgrænser og kritiske informationer. Præsentationen skal ske således at bilisten udsættes for mindst mulig kognitiv belastning. Dette kan gøres ved at vise de vigtigste informationer på et display, hvilket kan suppleres med en aktiv speederpedal for at sænke hastigheden. 3.3 Overførsel af hastigheds- og positionsinformation I dette afsnit undersøges og beskrives forskellige teknologier, der kan bruges til overførsel af informationer. Da datatransmissionen typisk foregår til køretøjer i bevægelse, vil trådløs transmission være mest hensigtsmæssigt Trådløse transmissionsmetoder Der startes med kortfattet at undersøge forskellige trådløse transmissionmetoders fordele og ulemper. Radioforbindelse Det vil være nærliggende at tage udgangspunkt i en allerede brugt teknologi til overførsel af små datamængder, nemlig RDS via FM-båndet. De este radioer er i stand til at modtage frekvenser, der ligger i FM-båndet, som er fra 87,5MHz til 108MHz. I FM-båndet ligger alle FM-radiokanalerne på analog form. Foruden selve lydinformationen udsendes der også RDSinformationer(Radio Data System), som er digital information omkring fx klokken eller hvilken sang der spilles. FM-signalet udsendes fra en central radioantenne og modtages i bilen med en antenne.[wikipedia, 2004a]. Bitraten på RDS er 1187, 5bit/s [Adrio Communications Ltd., 2004]. 17

27 3 Trakoplysningssystemets udformning Rækkevidden afhænger af sendestyrken, hvor højt senderen er placeret og hvilken frekvens der sendes med. Rækkevidden af signalet er ca. 75km. FM er udbredt over det meste af verden og RDS vil være en god metode at sende data med. Radiosignalet kan nemt gøres retningsbestemt, ved at udforme antenne som en retningsbestemt antenne. På grund af den allerede eksisterende infrastruktur, vil det være oplagt at benytte FM-båndet til at udsende data på til generelle opdateringer. Infrarød forbindelse Den infrarøde forbindelse benytter infrarødt lys, som er usynligt for det menneskelige øje. Det fungerer ved at der sendes lys-impulser fra en sender (infrarød lysdiode) igennem luften til en modtager (fotodiode). Se gur 3.4. Princippet er kendt fra fjernbetjeninger til TV og andre elektriske apparater. Fordelen ved at bruge en infrarød forbindelse er, at selve signalet i sig selv Figur 3.4: Ir sender / modtager [Jensen, 2004b] allerede stort set er digitaliseret, da det sendes ud i impulser. Ulempen er at signalet er retningsbestemt og ikke kan sende om hjørner og gennemtrænge andet materiale. Derfor kunne man forestille sig, at hvis lysdioden ville blive smudset til ville den ikke have optimal virkning. Derudover er udbredelsen af signalet begrænset, da det afhænger af størrelsen på af arealet på lysdioden og fotodioden samt eventuelt anvendt optik. [Jensen, 2004c] og [Radio Design Group, 2004] Ultralydsforbindelse Ultralyd er ikke en kommunikationsform der er brugt særlig meget. Kort sagt er ultralyd lydbølger med en frekvens på 30 40kHz. Dette ligger over den menneskelige høretærskel på omkring 20kHz. Rækkevidden for ultralyd er mindre end radiobølgers rækkevidde [Jensen, 2004c]. Det har ikke været mulighedt at nde relevante informationer om ultralydskommunikation, så denne transmissionsmetode frasorteres Civile positionsbestemmelsessystemer Ovenstående teknologier kan bruges til lokal udsendelse af hastighedsinformationer, og kræver derfor at der placeres mange decentrale sendere. En anden mulig løsning er at benytte posi- 18

28 3.3. Overførsel af hastigheds- og positionsinformation tionsbestemmelse, hvor bilen nder sin position og udfra et elektronisk kort nder den aktuelle trakinformation. I dette afsnit beskrives en teknologi til positionsbestemmelse. GPS til positionsbestemmelse GPS står for "Global Positioning System". Systemet består af tre elementer: et rumelement, et kontrolelement og et brugerelement. Rumelementet er et antal satellitter, der kredser omkring Jorden. Kontrolelementet er de stationer på Jorden, som styrer og overvåger satellitterne, og brugerelementet er de forskellige former for GPS-modtagere. Rumelementet består af 24 satellitter i 6 baner. De bender sig i km højde og når 2 gange rundt om Jorden på et døgn. Satellitterne udsender hele tiden radiosignaler med information om deres position og tidspunkt for udsendelsen. Satellitterne er udstyret med ekstremt præcise atom-ure, der har en nøjagtighed helt ned til 3ns. Denne præcision er nødvendig, da bare en lille tidsfejl vil give en stor afstandsfejl (en fejl på 1µs vil give en afstandsfejl på 300m) [Dansk Rumforskningsinstitut, 2002a]. Ved samtidigt at modtage signaler fra mindst 4 satellitter, kan modtageren bestemme sin egen position og tid. I princippet ville 3 satellitter være nok til at bestemme positionen i 3 retninger, men den fjerde satellit er nødvendig, fordi modtagerens ur ikke er nær så præcis som satellittens ur. Signalet fra den fjerde satellit gør det muligt også at fastsætte tiden. Figur 3.5: Målinger af ankomsttider fra mindst 4 satellitter er nødvendigt, for at bestemme positionen X, Y og Z samt fastlægge tiden T [Dansk Rumforskningsinstitut, 2002a] GPS har på nuværende tidspunkt en nøjagtighed mellem 1 til 100 meter [Dansk Rumforskningsinstitut, 2002b], men denne nøjagtighed kan variere. Der er en række faktorer der har ind- ydelse på præcisionen, hvor den vigtigste er antallet af satellitter hvorfra der modtages signal. 19

29 3 Trakoplysningssystemets udformning Opsummering Ud fra det beskrevne i dette afsnit bestemmes det at GPS systemet benyttes til positionsbestemmelse, da der ikke er fundet et reelt alternativt. På grund af den i forvejen udbredte brug af GPS-systemer i biler, kan man med fordel videreudvikle brugen af denne teknologi. GPS kan bestemme bilens position med tilfredstillende nøjagtighed. Endvidere er GPS en allerede eksisterende infrastruktur, hvilket betyder at der ikke er udgifter i forbindelse med opbygning af et nyt system. Vedligeholdelsen af det elektroniske vejkort er betydeligt lettere end at skulle holde sendere på samtlige vejskilte opdateret. 3.4 Problemformulering De hidtidige undersøgelser peger på, at et elektronisk trakoplysningssystem grundlæggende skal opbygges af to dele. Den ene del skal give bilisten hastighedsgrænsen på den strækning, som han eller hun bender sig på, og advare bilisten, når hastighedsgrænsen overskrides. Kravene til denne del ser således ud: Bilens position bestemmes ved hjælp af GPS Hastighedsgrænsen ndes ved at sammenligne bilens position med et elektronisk hastighedskort Det elektroniske hastighedskort skal ligge i bilen Hastighedskortet skal kunne opdateres med hensyn til permanente ændringer ved hjælp af en radioforbindelse, for eksempel RDS Den trådløse forbindelse udsender informationer knyttet til det lokalområde den står i Hastighedsgrænsen præsenteres på et display Hvis hastighedsgrænsen overskrides advares brugeren Systemets advarselsform tilpasses den enkelte bruger Den anden del skal dynamisk og ad-hoc kunne ændre de lokale hastighedsgrænser, samt eventuelt give advarsler afhængigt af ydre omstændigheder som for eksempel: Udrykningskøretøjer Vejarbejde Ulykker Den første del minder meget om allerede eksisterende hastighedssystemer som INFATI og ISA, mens den anden del ikke er at nde i nogen af de eksisterende systemer. Derfor undersøges de tekniske muligheder for en lokal trådløs overførsel af denne information. Dette valg er også delvist begrundet i kravene til projektets faglige indhold. 20

30 3.4. Problemformulering Figur 3.6: Overordnet blokdiagram over den lokale opdateringsenhed. Den halve ramme omkring CPU-blokken indikerer grænsen for selve hastighedssystemet, som CPU-blokken er en del af Krav til lokal trådløs forbindelse Senderdelen monteres eksempelvis på et vejarbejdsskilt eller på et udrykningskøretøj, mens modtageren sidder i bilen. Kravene til systemet fastsættes til: Rækkevidde på 100m Senderen skal repetitivt udsende en datapakke på 50bits bestående af skiltningstypeinformation, retningsinformation og eventuelle kontrolbits. Hvis informationen skal kunne overføres til en bil, der kører maximalt 5m med 180km/t (50m/s), hvilket svarer til at hele datapakken skal overføres på 100ms. Transmissionshastigheden bliver da 500bit/s. Senderen skal kunne monteres på objekter i bevægelse (f.eks. udrykningskøretøjer) eller i stilstand (f.eks. skilte) samt kunne indstilles til at sende retningsbestemt Valg af transmissionsmetode Der ndes forskellige trådsløse transmissionmetoder, hvis egenskaber vurderes i forhold til de opstillede krav i afsnit Infrarød og ultralyd har for kort rækkevidde. Radioforbindelse er klart den forbindelsestype, der vil være mest hensigtsmæssig at bruge i forhold til kravene. En anden vigtig faktor i valget af forbindelsen er at en radioforbindelse er en meget anvendt teknologi, hvorfor eventuelle infrastrukturer som for eksempel antenner på biler kan bruges til systemet. 21