Stato dell’arte dei servizi e delle tecnologie C-ITS a favore dei VRU
A distanza di poche settimane dal Kick-off del progetto SALVM, procedono le attività del T1.1 e relative allo studio dello stato dell’arte circa i servizi e le tecnologie C-ITS esistenti a favore dei VRU. Il task T1.1 ha come obiettivo quello di analizzare le linee guida generali e gli approcci più comuni e già di interesse riguardo all’applicazione della tecnologia C-ITS rispetto agli utenti della strada più vulnerabili. Si delineano, quindi, le procedure più utilizzate in ambito scientifico per la formalizzazione e la validazione delle diverse soluzioni, rispetto anche alle casistiche di situazioni di pericolo più frequenti per l’applicazione di servizi C-ITS, al fine di aumentare la salvaguardia dei VRU.
Si procede dunque con la realizzazione di una review della letteratura sistematica per i servizi C-ITS orientati ai VRU, identificando le limitazioni dei sistemi attuali con l’obiettivo di delineare ulteriori potenziali avanzamenti rispetto allo stato dell’arte. Si procederà inoltre analizzando le tecnologie C-ITS rispetto alle comunicazioni di tutti gli utenti dell’infrastruttura stradale, al fine di aumentare il concetto di cooperazione e collaborazione nei trasporti. L’attenzione è principalmente concentrata sulle modalità di comunicazione tra veicoli ed utenti dell’infrastruttura che non presentano l’aiuto di dispositivi di controllo integrati, come OBU ed RSU. Si delineano, quindi, le modalità di integrazione di tali utenti all’interno dell’ecosistema stradale per migliorare la consapevolezza dell’ambiente circostante e la sicurezza nella circolazione.
L’output di tale attività convergerà nel primo documento tecnico previsto dal progetto, il D1 – SOTA relativo ai servizi C-ITS orientati ai VRU ed alle tecnologie C-ITS abilitanti alle comunicazioni V2X. Esso rappresenta il risultato della review letteraria sistematica fatta sulle tematiche specifiche dei servizi C-ITS orientati ai VRU ed alle tecnologie C-ITS abilitanti alle comunicazioni V2X.
Secondo le linee guida della Charles Sturt University, una revisione sistematica della letteratura si articola in sette fasi principali:
- Formulazione della domanda di ricerca;
- Definizione dei criteri di ricerca;
- Esecuzione della ricerca sistematica sulla base dei criteri stabiliti;
- Definizione dei criteri di inclusione delle pubblicazioni nel campione di studio;
- Valutazione critica degli articoli selezionati;
- Sintesi dei risultati ottenuti;
- Redazione e pubblicazione.
Tali fasi, esclusa la numero 7, sono oggetto corrente del T1.1 i cui risultati preliminari sono stati riportati di seguito. Secondo quanto pubblicato da S. Maaloulet al., è possibile identificare diverse categorie di servizi C-ITS, basandosi su protocolli e meccanismi di QoS (Quality of Service). Lo studio rileva ben 5 classi:
- La prima classe riguarda gli ultra-safety services, come la “Cooperative Collision Avoidance” e/o sistemi classici di avviso. Essendo una classe critica, si deve avere una latenza, relativa allo scambio dei messaggi C-ITS tra le varie entità coinvolte, inferiore ai 10 ms:
- La seconda riguarda i Safety Services (quindi priorità minore della precedente), come ad esempio “Avviso di Pericolo Stradale”. Qui la latenza deve essere inferiore ai 100 ms:
- La terza classe è per i non-safety services, come la “Gestione del Traffico”. La latenza qui non deve superare i 500 ms;
- L’ultima classe riguarda i servizi non richiesti, ovvero quei servizi che magari offrono un comfort in più ma non essenziali. Qui la latenza può superare i 500 ms.
Recenti studi evidenziano sostanziali limiti tra cui quelli relativi alle condizioni ambientali, i quali possono ostacolare il rilevamento dei VRU. Bisogna altresì considerare che fattori come la latenza, l’affidabilità e il throughput possono influire sulle prestazioni dei messaggi scambiati. Dunque, il modo con cui i C-ITS possono supportare i VRU è attraverso una comunicazione real-time, una maggior consapevolezza di ciò che vi è intorno (grazie ad esempio ai VAM – VRU Awareness Message), un’analisi dei dati provenienti dai sensori e una maggiore integrazione degli ADAS. Per evitare collisioni, N. Dasanayakaet al. propongono invece l’utilizzo di dispositivi mobile da parte del VRU per favorire e rendere più efficiente ed efficace la comunicazione. Tra i limiti, il lavoro sottolinea anche che ovviamente non tutti gli utenti della strada sono dotati di dispositivi compatibili e dunque l’efficacia si riduce.
La latenza continua ad essere un parametro fondamentale circa la valutazione dell’affidabilità di un servizio C-ITS. Diversi lavori riportano i valori ottimali da rispettare per la comunicazione V2VRU (Vehicle-to-Vulnerable Road User) basati sugli standards ETSI (European Telecommunications Standards Institute), riassunti a seguire:
| Requisiti | Valori richiesti |
| Range di comunicazione | >= 25 m range quando la comunicazione VRU-infrastruttura è finalizzata alla protezione del VRU >= 75 m range quando il VRU comunica con il veicolo per evitare la collisione con il pedone (pedone fermo e velocità del veicolo a 45 km/h) >= 150 m quando la comunicazione VRU-veicolo serve a evitare le collisioni dei ciclisti (velocità del ciclista a 30 km/h e velocità del veicolo a 90 km/h) >= 300 m quando la comunicazione VRU-veicolo per evitare le collisioni con i motocicli |
| Accuratezza posizione | Richiesta una precisione >= 0.5 m |
| Consapevolezza del contesto | L’accuratezza della previsione del movimento dei VRU deve essere sufficientemente alta da minimizzare l’errore di calcolo di un conflitto. |
| Latenza | Meglio, meno di 100 ms o almeno non superiore a 300 ms |
| Scalabilità | Dovrebbe adattarsi a scenari urbani con casi d’uso che includono fino a 5.000 utenti per intersezione. |
| Progettazione dell’interfaccia utente e dei messaggi di avviso | L’interfaccia utente deve essere progettata in modo da ridurre al minimo le distrazioni e la trasmissione delle informazioni, riducendo i contenuti e il carico di lavoro. |
| Standardizzazione dei messaggi | Norme ETSI: 1. CAM per la comunicazione dello stato del veicolo 2. VAM per la comunicazione dello stato del VRU 3. DENM (Decentralized Environmental Notification Message) per i messaggi guidati dagli eventi Norme SAE (Society of Automotive Engineers): 1. PSM (Personal Safety Message) per la comunicazione di stato di base dei VRU 2. BSM (Basic Safety Message) per la comunicazione dello stato del veicolo Standard di sicurezza: 1. IEEE 1609 [51]: Certificati di sicurezza impliciti ed espliciti 2. Certificati di sicurezza ETSI ITS [52] |
| Dimensione del messaggio (tra due dispositivi) 1. Messaggi di trasmissione periodici 2. Messaggi a evento | 1. 50-300 byte, esclusi i componenti del messaggio relativi alla sicurezza.2. Fino a 1200 byte, esclusi i componenti del messaggio relativi alla sicurezza. |
| Frequenza trasmissione messaggi | Una frequenza massima di 10 messaggi al secondo (cioè 10 Hz) per UE (User Equipment) trasmittente. |
| Sicurezza e privacy | Per evitare falsi positivi, è necessario includere una protezione crittografica per i messaggi. Per evitare falsi negativi, l’attacco deve essere identificato e la fonte dell’attacco deve essere rimossa fisicamente. Per evitare problemi di privacy, i dati personali critici non devono essere inclusi nei messaggi e gli identificatori temporanei del mittente devono essere cambiati periodicamente. |
Ad oggi sono stati analizzati 35 dei circa 50 riferimenti raccolti e selezionati rispetto ai criteri di inclusione / esclusione definiti. Il team è concentrato sul completamento della lettura degli articoli scientifici e nell’uniformare i contenuti estratti ed analizzati. L’obiettivo è quello di consolidare lo stato dell’arte e trarre le dovute conclusioni. Il risultato dell’attività di SOTA sarà il principale input per la specifica formale dei casi d’uso del progetto. Le attività di stato dell’arte (T1.1) e quelle di specifica dei casi d’uso della piattaforma SALVM (T1.2) completano le attività del WP1 spianando la strada alla specifica dei requisiti software e alla progettazione del sistema.
