Empleo de comunicaciones seguras de la red Tetra de  la Generalitat Valenciana (COMDES).

Sin duda ha sido un gran reto el poder emplear comunicación de datos a través de esta red, dada la prácticamente nula experiencia a nivel español en el desarrollo de servicios sobre esta red. Uno de los principales proveedores de tecnología a través de redes Tetra es EADS. Ellos nos han manifestado que la Comunidad Valenciana está bastante por delante que el resto de España en instalación de red Tetra. Por otro lado a nivel Español no les consta el desarrollo de soluciones tan pioneras como la que hemos realizado. Por tanto, el haber tenido la oportunidad de interactuar con esta red nos ha resultado muy provechoso sobre todo por el conocimiento adquirido por su uso. Toda la comunicación de datos se desarrolla a través de estos sistemas. En todo el desarrollo del proyecto, no hemos detectado carencia de servicio. Aunque hemos previsto un uso alternativo de comunicación de información a través de la red de telefonía convencional (GPRS), al no detectar carencia de servicio, entendemos que la misma garantiza un servicio óptimo. No obstante las pruebas se limitan a un escenario de Valencia ciudad.

Por tanto, las comunicaciones de datos de localización y otra información útil para el servicio, se basan en las plataformas de comunicación segura Tetra de la red Comdes de la Generalitat Valenciana.

Todos los cuerpos de Policía, Bomberos y también las ambulancias, van a hacer uso de esta red, de forma paulatina. Bomberos Valencia ya hace pleno uso de la misma, Policía Local Valencia está migrando sus sistemas de voz de forma paulatina. La idea es que se generalice su uso en toda la comunidad. Por tanto la apuesta por el desarrollo de servicios con este tipo de tecnología es clara.

Mejorar la precisión de los datos base para la asistencia

Hemos desarrollado algoritmos para la mejora en la estimación de los datos relativos a la posición de la unidad en emergencia, y de la velocidad del vehículo.

Posición longitud, latitud.

En la plataforma de satélites que podemos emplear actualmente (GPS) existe un error típico en la localización. Normalmente este error es de 5 a 20 metros, e incluso mayor. El error depende de muy diferentes factores: numero de satélites que nos pueden dar posición, condiciones atmosféricas, rebotes de la señal que nos pueden dar los edificios de la ciudad, y que falsea la posición. También en el transcurso del trayecto en una ciudad, cuando llegamos a un cruce de calles, lo mas probable es que parte de los satélites que nos estaban dando posición ya no lo hagan porque la edificación los tapan, y comenzamos a recibir información de nuevos satélites. En ese momento tenemos un tiempo de incertidumbre, donde obtenemos saltos de posición no deseados.

Como solución al problema hemos desarrollado un sistema que contempla diferentes parámetros.

  • Las últimas posiciones recibidas y sus ajustes calculados (histórico de posiciones del vehículo).
  • Aproximaciones de posición realizadas en la zona en otras ocasiones(si existen).
  • Eje de calle ( si se dispone).
  • Dirección del vehículo.

Con todo ello podemos aproximar la posición.

La situación se complica mas dado que, en las comunicaciones de datos vía Tetra, la información de posición de la unidad en movimiento se ofrece cada cierto tiempo. En este tipo de redes, se pretende economizar al máximo el ancho de banda del canal de comunicación de datos. Por este motivo, y dependiendo de diferentes factores, recibimos una nueva posición dentro un rango de tiempo que varía de entre varios segundos entre dos comunicaciones, hasta varios minutos.

En una situación de emergencia, debemos conocer en todo momento donde está el vehículo, hacia donde se dirige, y a que velocidad lo hace. Esta información probablemente no se tenga en el momento que se precisa. Por tanto efectuamos una extrapolación de la posición.

Otros sistemas de localización (caso de los que utilizan protocolo NMEA) nos ofrecen la información de forma continua, y se reciben varios datos por segundo).

Velocidad del vehiculo.

Se trata de una situación equivalente a la del cálculo de la posición anteriormente citado. La precisión de la velocidad que recibimos está condicionada al número de satélites, a las condiciones atmosféricas, a los rebotes de la señal que nos pueden dar los edificios, al paso por cruce de las calles…

Como solución al problema hemos desarrollado un sistema que contempla diferentes parámetros.

  • Las últimas velocidades recibidas y distancia recorrida entre ellas (histórico de velocidades del vehículo).

El dato de la velocidad en el último punto conocido, el histórico de velocidades, el lugar de destino que va el vehículo, la geometría de las calles por las que circula, nos permite conocer el tiempo estimado de llegada al próximo semáforo ó cruce de calles.

Reducir la situación de peligro del resto de conductores de la vía ante el paso del vehiculo en emergencia.

Ante una situación de emergencia, debemos de facilitar en la medida de lo posible, el paso del vehículo en emergencia en su tránsito por la ciudad. Los puntos delicados son los cruces de semáforos. Si el semáforo está rojo y se encuentran otros vehículos parados a la espera de verde, y otros tantos vehículos se encuentran cruzando con preferencia en verde. Ante ese caso, debemos conocer el hecho de situación del semáforo en rojo para el vehículo en emergencia con la suficiente antelación a la llegada del mismo al semáforo.

El objetivo es saber en que momento en el tiempo se debe de cambiar el color al semáforo a verde para que la perdida de tiempo total del vehículo en emergencia sea la menor posible, dando tiempo para que los vehículos que circulen se adecuen a la nueva situación. La situación ideal sería que el vehículo en emergencia no tuviese que detenerse ni aminorar su velocidad. No obstante entendemos que ese objetivo es difícil de alcanzar.

El ajuste de la posición del vehículo al eje de calle por la que circula, junto con la aproximación del dato de velocidad a un escenario más real en función de las condiciones de las vías hacen que el dato velocidad sea mas preciso, y por tanto el tiempo necesario para la aproximación al siguiente cruce ó semáforo. Si unimos esto a la probabilidad de densidad de tráfico esperada en el semáforo siguiente, podemos definir el momento de apertura del semáforo con precisión, de forma que los tiempos de espera del vehiculo en emergencia se minimicen, y también las consecuencias del cambio de color del semáforo de forma anticipada por parte de los demás vehículos de la calzada sea la menor posible. Todo esto forma parte de un complejo algoritmo que contempla todas las circunstancias descritas y que infiere el momento en el que el semáforo debe de cambiar de color, en el caso de estar en rojo para el vehículo en emergencia.

Para estos cálculos contamos con los siguientes datos

  • -Conocemos el destino al que se dirige el vehículo en su servicio. Esta información es indicada previamente antes de que el vehículo inicia su recorrido de emergencia.
  • -Conocemos la velocidad y posición estimadas, a partir de los algoritmos descritos anteriormente.
  • También tenemos en cuenta la densidad de tráfico estimada, en función de históricos. Estos históricos se deben de tener en cuenta por tramos horarios, por días de la semana, y por zona por la que se transita.

Sistema que aprende de su experiencia.

Toda la información de actividad, tanto en situación de emergencia como en situación de no emergencia, queda registrada: las posiciones y sus correcciones, las velocidades y sus correcciones.

El sistema va a aprender de su experiencia. Dispondrá de toda la información que se va generando en el transcurso de situaciones de emergencia, y otras situaciones rutinarias. Esto va a permitir que se auto adapte con el objeto de ser mas eficiente. Aprenderá de sus decisiones, y esta experiencia le va a permitir ajustar mejor los parámetros de cálculo.

Asistir en una situación de emergencia, con el objeto de disminuir el tiempo de trayecto al lugar de destino de la emergencia.

El sistema desarrollado asiste en todo momento en la situación de emergencia, proporcionado alternativas al trayecto que el vehículo va a tomar, con el objeto de que el tiempo empleado en el trayecto sea menor. Para ello hemos implementado un algoritmo de cálculo de ruta óptima que se adapta en todo momento a la ruta que sigue el vehículo. Nos basamos en dos conocidos algoritmos:

Algoritmo de vector de distancias de Bellman – Ford, que genera el camino más corto

Algoritmo de  Dijkstra.

A estos algoritmos hemos ponderado los costes de las rutas de forma dinámica, teniendo en cuenta factores de densidad de tráfico, de selección de ruta manual por parte del usuario. Estos factores penalizan ó mejorar los tiempos de recorrido de ciertos tramos de calle, a parte de la penalización que cada una de las calles dispone por su distancia. También tenemos en cuenta el tipo de vía: Existen determinadas vías que no suelen ser transitadas por los vehículos en emergencia.

Como mencionábamos anteriormente los parámetros que ponderan los tramos de la calle estarán en constante evolución y se adaptarán con la experiencia.

Optimizar los recorridos realizados en la emergencia (origen / destino).

Calculo del camino más corto en el tiempo, teniendo en cuenta no solo la distancia a recorrer sino otros parámetros como la densidad de tráfico en las calles. Este dato hace penalizar los trayectos conflictivos, a favor de los más despejados. Esta densidad de tráfico es un parámetro vivo y cambiante. También tenemos en cuenta la preferencia del trayecto que escoge conductor. El sistema puede recomendarle un trayecto concreto, pero el conductor podría tomar un camino distinto. El sistema recuerda esta preferencia, dando más valor a ese camino frente a otros.

Ofrecer información en tiempo real del trayecto recorrido hasta llegar al lugar de emergencia.

A través de un servicio que sobre un mapa presenta el desarrollo de la situación de emergencia.

Esta información resulta muy útil para contrastar los resultados de los algoritmos diseñados. Igualmente resulta muy útil para el seguimiento de la emergencia en tiempo real por parte de los responsables de servicio público.

 

Financiado por

Proyecto subvencionado por elPROGRAMA DE

INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

2008-2009

 

 

Título del proyecto:

 

Investigación y desarrollo de modelos novedosos y mejora de algoritmos que implementen un sistema de gestión de las unidades móviles de policía, bomberos y ambulancia en situación de emergencia.

 

 

Proponemos la creación de un novedoso modelo de gestión de emergencias para policía, bomberos y ambulancias.

Estos modelos permitirán, aprovechando las nuevas infraestructuras de comunicación segura, interactuar en tiempo real con las centrales de gestión de tráfico de los ayuntamientos, con los centros de control de policía, bomberos, etc. Para hacer una gestión más eficiente y automatizada de la situación de emergencia. Reducirá situaciones de peligro del resto de conductores de la vía, reducirá el tiempo de llegada al foco de emergencia, optimizará los recorridos necesarios, descubrirá y propondrá mejoras en la gestión de tráfico, mejorará el servicio al que va destinada la emergencia.

 

Emplear las más modernas infraestructuras de comunicación segura que la Generalitat Valenciana pone a disposición de la policía, bomberos y ambulancias (TETRA, a través de su red COMDES). En esta toma de contacto se deben de analizar los estándares en lo que se basa su sistema TETRA.

Análisis de los estándares que estén relacionados con los sistemas de comunicación de datos digitales.

Analizar los aspectos relativos a funcionalidad de los aparatos de comunicación.

Definir el modelo de gestión de emergencias que mejor atienda a las necesidades identificadas.

Estudio e implementación de los nuevos modelos de gestión de emergencias necesarios y que respondan a las necesidades de gestión de emergencia requerida.

Analizar los factores que intervienen en la situación de emergencia

  • Densidad de tráfico
  • Señalización de semáforos.
  • Ruta óptima a seguir.

Definición un modelo de acción que permita favorecer al vehículo en emergencia, tal como cambio de color de semáforo a favor del vehículo en emergencia: cuando debe de cambiar de color en función de la velocidad, ruta, densidad de tráfico.

Determinación de los parámetros de corrección en el proceso de localización del vehículo ó persona en situación de emergencia.

 

Definición de los parámetros transmisión de datos para maximizar la autonomía del equipo portátil de usuario.

Estudiar las alternativas de comunicación de datos a la de Tetra. (GPRS, WiMAX, WiFi.) Estas alternativas entran a formar parte del sistema cuando se detecta una carencia mediante la transmisión a través de Tetra.

Reducir la situación de peligro e incertidumbre del resto de conductores de la vía cuando se produce una situación de emergencia.

Anticipar un conjunto de acciones destinadas a disminuir el tiempo empleado en el tránsito hasta el lugar de destino de la incidencia objeto de la emergencia.

El problema

Actualmente cuando estos vehículos están en situación de emergencia en la cuidad, avisan con sus sirenas al resto de conductores para que estos cedan el paso, en la medida de sus posibilidades. Cuando el vehiculo en situación de emergencia llega a un cruce de semáforos y no tiene preferencia (el semáforo está en rojo), debe de esperar y confiar que los conductores que tiene delante vayan reaccionando y cediendo el paso. Muchas veces, tanto estos conductores si preferencia de paso, como los que están cruzando con preferencia, no saben bien como reaccionar, pasando un tiempo hasta que el vehículo en emergencia puede cruzar. Esta situación, por su criticidad, se puede convertir en un peligro para todos los conductores implicados.

Proyecto Financiado por: