DIN EN 16803-1-2016 Space - Use of GNSS-based positioning for road Intelligent Transport Systems (ITS) - Part 1 Definitions and system engineering procedures for the establishment .pdf

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1、Dezember 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 20DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 03.220.20; 33.060.30; 35.240.60!%Ls_“2418060www.din.deDIN EN 16803-1Raumfahrt Anwen

2、dung von GNSS-basierter Ortung fr Intelligente Transportsysteme (ITS) im Straenverkehr Teil 1: Definitionen und Systemtechnikverfahren fr die Festlegung und berprfung von Leistungsdaten;Deutsche und Englische Fassung EN 16803-1:2016Space Use of GNSS-based positioning for road Intelligent Transport S

3、ystems (ITS) Part 1: Definitions and system engineering procedures for the establishment and assessment of performances;German and English version EN 16803-1:2016Espace Utilisation de la localisation base sur les GNSS pour les systmes de transport routiers intelligents Partie 1: Dfinitions et procdu

4、re dingnierie systme pour ltablissement et la vrification des performances;Version allemande et anglaise EN 16803-1:2016Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 90 SeitenDDIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL)DIN EN 16803-1:2016-12 2 Nationales Vo

5、rwort Dieses Dokument (EN 16803-1:2016) wurde im Technischen Komitee CEN/CLC/TC 5 Raumfahrt“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN (Deutschland) gehalten wird. Das zustndige deutsche Normungsgremium ist der Arbeitsausschuss NA 131-06-02 AA Interoperabilitt von Informations-, Kommunikations- und Nav

6、igationssystemen (Spiegelausschuss zu CEN/CLC/TC 5)“ im DIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL). Entsprechend Beschluss 57/9 des Technischen Ausschusses des Beirats des DIN-Normenausschusses Luft- und Raumfahrt (NL) sind die europischen Luft- und Raumfahrt-Normungsergebnisse zweisprachig, in De

7、utsch und Englisch, in das Deutsche Normenwerk zu berfhren. Aus diesem Grund wurde der Deutschen Fassung dieses Dokuments die Englische Fassung hinzugefgt. Dieses Dokument wurde speziell zur Behandlung von Raumfahrtsystemen erarbeitet und hat daher Vorrang vor jeglicher Europischer Norm, die denselb

8、en Anwendungsbereich hat, jedoch ber einen greren Geltungsbereich (z. B. Luft- und Raumfahrt) verfgt. EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 16803-1 Oktober 2016 ICS 49.140 Deutsche Fassung Raumfahrt Anwendung von GNSS-basierter Ortung fr Intelligente Transportsysteme (ITS) im Straenve

9、rkehr Teil 1: Definitionen und Systemtechnikverfahren fr die Festlegung und berprfung von Leistungsdaten Space Use of GNSS-based positioning for road Intelligent Transport Systems (ITS) Part 1: Definitions and system engineering procedures for the establishment and assessment of performances Espace

10、Utilisation de la localisation base sur les GNSS pour les systmes de transport routiers intelligents Partie 1: Dfinitions et procdure dingnierie systme pour ltablissement et la vrification des performances Diese Europische Norm wurde vom CEN am 1. Juli 2016 angenommen. Die CEN und CENELEC-Mitglieder

11、 sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angab

12、en sind beim Management-Zentrum des CEN-CENELEC oder bei jedem CEN und CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN und CENELEC-Mitglied in eigener Verantw

13、ortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN- und CENELEC-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute und elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschla

14、nd, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Ts

15、chechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brussels 2016 CEN/CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN und den Mitgl

16、iedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 16803-1:2016 D EN 16803-1:2016 (D) 2 Inhalt Seite Europisches Vorwort 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich . 7 2 Begriffe 7 3 Beschreibung der generischen Architektur eines GNSS-basierten ITS fr den Straenverkehr 14 4 Definition der Leistungsmetriken fr Ortu

17、ngsendgerte 16 5 Einsatzszenarien 25 6 Sensitivittsanalyse 29 7 PVT-Fehlermodelle . 34 (informativ) Grundprinzip der Metriken fr die Ortungsleistung . 38 Anhang AA.1 Allgemeines . 38 A.2 Leistungsmetriken 38 A.2.1 Genauigkeitsmetriken . 38 A.2.2 Integrittsmetriken 39 A.2.2.1 Integrittsrisiko . 39 A.

18、2.2.2 Leistung des Protection Levels . 40 A.2.3 Verfgbarkeitsmetriken . 40 A.2.4 Leistungsmetriken der Zeitsteuerung . 41 A.3 Einfhrung in die Leistungsanforderungen . 43 Literaturhinweise . 46 Bilder Bild 1 Die zwei Hauptkomponenten eines ITS fr den Straenverkehr. 4 Bild 2 Logik des Ansatzes zum Ge

19、samtleistungsmanagement . 5 Bild 3 Generisches Verfahren der Leistungszuweisung 6 Bild 4 Generische Architektur eines ITS fr den Straenverkehr 14 Bild 5 Grundlegendes Prinzip der Sensitivittsanalyse 31 Bild 6 Abbildung zufallsgenerierter degradierter Trajektorien . 35 Bild 7 Konformittsbeurteilung v

20、on PVT-Fehlermodellen . 37 Bild A.1 Beispiele fr horizontale Genauigkeitsanforderungen und Ortungsendgerte, die diese erfllen oder nicht erfllen 44 Bild A.2 Genauigkeitsbezogene Leistungsklassen fr ein bestimmtes Szenario . 45 DIN EN 16803-1:2016-12 EN 16803-1:2016 (D) 3 Europisches Vorwort Dieses D

21、okument (EN 16803-1:2016) wurde vom Technischen Komitee CEN-CENELEC/TC 5 Raumfahrt“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis April 201

22、7, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis April 2017 zurckgezogen werden. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CEN und/oder CENELEC sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu id

23、entifizieren. Dieses Dokument wurde unter einem Mandat erarbeitet, das die Europische Kommission und die Europische Freihandelszone dem CEN erteilt haben. EN 16803, Raumfahrt Anwendung von GNSS-basierter Ortung fr Intelligente Transportsysteme (ITS) im Straenverkehr besteht aus den folgenden Teilen:

24、 Teil 1: Definitionen und Systemtechnikverfahren fr die Festlegung und berprfung von Leistungsdaten; Teil 21): Leistungsberprfungen von GNSS-basierten Ortungsendgerten; Teil 31): Sicherheitsaspekte von Leistungsberprfungen. Entsprechend der CEN-CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsins

25、titute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, die ehemalige jugoslawische Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norweg

26、en, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Trkei, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. 1) In Vorbereitung DIN EN 16803-1:2016-12 EN 16803-1:2016 (D) 4 Einleitung Die zivilen Anwendungen der Geo-Ortung erfahren derzeit eine sp

27、runghafte Entwicklung. Die aktuellste Marktanalyse bezglich Globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) zeigt zwei Hauptanwendungsgebiete auf, die zusammengenommen praktisch den gesamten Markt unter sich aufteilen: Intelligente Transportsysteme (ITS, en: Intelligent Transport Systems), berwiegend

28、im Bereich der ITS fr den Straenverkehr; Standortbezogene Dienste (LBS, en: Location Based Services), zugnglich auf Smartphones und Tablets. Wenn ein ITS fr den Straenverkehr GNSS-Ortung erfordert, was bei den meisten dieser Systemen der Fall ist, stellt sich die Frage nach der Auswahl des Endgertet

29、yps und seiner mindesterforderlichen Leistungsfhigkeiten, um den endgltigen Systemanforderungen auf Benutzerebene zu entsprechen. Um diese Anforderungen erfllen zu knnen, beinhaltet das System ein datenverarbeitendes Modul, welches als ITS-Anwendung fr den Straenverkehr bezeichnet wird und die Ausga

30、ben (PVT = Position Geschwindigkeit Zeit; en: Position Velocity Time) eines GNSS-basierten Ortungsendgertes (GBPT, en: GNSS-based positioning terminal) verwendet, um den Dienst mit einer bestimmten End-zu-End-Leistung bereitzustellen. Diese hngt folglich von der Qualitt der Ortungsausgaben ab, die j

31、e nach Systembetriebsbedingungen, aber auch in Abhngigkeit von der Leistung der ITS-Anwendung fr den Straenverkehr selbst, in hohem Mae variieren kann. Bild 1 zeigt die Einteilung von ITS fr den Straenverkehr in die zwei Hauptkomponenten. Bild 1 Die zwei Hauptkomponenten eines ITS fr den Straenverke

32、hr Die hiervon hauptschlich betroffenen Intelligenten Transportsysteme fr den Straenverkehr sind: GNSS-basierte Nutzungsgebhrensysteme fr den Straenverkehr (Straen, Parkpltze, Stadtgebiete, usw.); lokalisierte Notrufe (eCall-Systeme); elektronische Fahrtenschreiber; Taxameter; Systeme fr regulierten

33、 Gterverkehr (Gefahrstoffe, Viehtransport, usw.); Versicherungen nach dem Pay-as-you-drive“-Prinzip; Verkehrsleitsysteme, Verkehrsinformationssysteme; Fahrerassistenzsysteme (FAS); usw. DIN EN 16803-1:2016-12 EN 16803-1:2016 (D) 5 Manche ITS fr den Straenverkehr werden als sicherheitskritische Syste

34、me“ angesehen, da ihr Versagen zu Todesfllen oder Verletzungen fhren kann; andere sind kritisch bezglich der Haftung“, da sie finanzielle und behrdliche Aspekte einschlieen. In manchen Fllen steht ihre Entwicklung in Abhngigkeit von einem offiziellen Zertifizierungs-/Zulassungsprozess. Insbesondere

35、bei diesen Systemen besteht die starke Notwendigkeit, beweisen zu knnen, dass sie die Anforderungen an ihre End-zu-End-Leistung hinsichtlich der Ortung tatschlich erfllen. Allerdings ist derzeit keine Norm vorhanden, die einen solchen Zertifizierungsprozess untersttzt. Der in dieser Europischen Norm

36、 vorgeschlagene Ansatz zum Leistungsmanagement beruht auf einem klassischen Systemtechnikverfahren und stellt eine Untersttzung fr Ingenieure dar, die vor der Problemstellung der Handhabung von Leistungen eines ortungsbezogenen ITS fr den Straenverkehr whrend der gesamten Systementwicklung stehen. D

37、ieser Ansatz zum Gesamtleistungsmanagement kann wie folgt zusammengefasst werden: Bild 2 Logik des Ansatzes zum Gesamtleistungsmanagement Der Ausgangspunkt eines jeden Leistungsmanagements von ortungsbezogenen ITS fr den Straenverkehr sollte in der Definition und eindeutigen Darlegung der End-zu-End

38、-Leistungen bestehen, die durch das gem Kundenangaben zu konstruierende und/oder zu prfende System zu erfllen sind. Im Rahmen der vorliegenden Europischen Norm entspricht die Aufteilung des Systems in Komponenten der oben beschriebenen Aufteilung: das GNSS-basierte Ortungsendgert (GBPT); die ITS-Anw

39、endung fr den Straenverkehr. DIN EN 16803-1:2016-12 EN 16803-1:2016 (D) 6 Als Schnittstelle zwischen diesen beiden Komponenten wird die PVT-Information vorausgesetzt, zusammen mit weiteren Hilfsinformationen, wie z. B. Informationen bezglich der Integritt bei GBPTs, welche die Bereitstellung solcher

40、 Merkmale untersttzen. Leistungsanforderungen werden im Allgemeinen als Anforderungen an die Ausgaben einer bestimmten Systemkomponente festgesetzt, unter der Voraussetzung, dass die anderen Komponenten, die diese Komponente mit Eingabeinformationen versorgen, ihre eigenen Leistungsanforderungen erf

41、llen. Demzufolge sollte eine Leistungszuweisung der E2E-Leistungen zwischen den Systemkomponenten nach dem untenstehenden Gesamtschema erfolgen: Bild 3 Generisches Verfahren der Leistungszuweisung Die Leistungsanforderungen an ITS-Anwendung fr den Straenverkehr stimmen mit den End-zu-End-Leistungsan

42、forderungen des Systems berein, jedoch nur unter der Bedingung, dass das GBPT bestimmte Leistungsanforderungen respektiert. ANMERKUNG Abhngig von der Anwendung kann es sein, dass die Leistungsanforderungen nur auf die Positionsausgabe oder nur auf die Geschwindigkeitsausgabe durch das GBPT gelegt we

43、rden mssen. Aufgrund der Besonderheiten von GNSS-Leistungen, deren Festlegung statistisch erfolgen muss, und die in hohem Mae von den Einsatzbedingungen abhngig sind, sollten Fehlerspielrume bei den Leistungszuweisungen eingeplant werden, damit das System auch dann seine Leistungsanforderungen erfll

44、en kann, wenn eine der Komponenten unter gewissen Umstnden seine eigenen Anforderungen nicht erfllt. DIN EN 16803-1:2016-12 EN 16803-1:2016 (D) 7 1 Anwendungsbereich EN 16803-1 behandelt die Endstufe des Ansatzes zum Leistungsmanagement, d. h. die berprfung der Leistung des gesamten mit einem bestim

45、mten GBPT ausgestatteten ITS fr den Straenverkehr unter Anwendung der Sensitivittsanalysemethode. EN 16803-1 behandelt die berprfung der GBPT-Leistung, da sie die in der Definition der GBPT-Leistungsanforderung anzuwendenden Ortungsleistungsmerkmale und -metriken identifiziert und definiert. Diese E

46、uropische Norm gibt Definitionen fr verschiedene Betrachtungseinheiten, die bei der Festlegung eines Einsatzszenarios zu beachten sind und stellt eine Methode zum przisen Vergleichen zweier Umgebungen unter Bercksichtigung ihrer Auswirkungen auf die GNSS-Ortungsleistung zur Verfgung. Diese Europisch

47、e Norm stellt Definitionen der wichtigsten in diesem Dokument genannten Begriffe auf und beschreibt die Architektur eines GNSS-basierten ITS fr den Straenverkehr fr die in dieser Norm vorgesehenen Zwecke. Diese Europische Norm behandelt nicht: die Leistungsmetriken, die zur Definition der Leistungsa

48、nforderungen des ITS fr den Straenverkehr verwendet werden, diese hngen stark vom Anwendungsfall und dem Wunsch des Systembesitzers ab; die Leistungsanforderungen der verschiedenen Arten von ITS fr den Straenverkehr; die notwendigen Prfungen zur GBPT-Leistungsberprfung (Einsatzprfungen fr diesen Zweck werden in den Dokumenten EN 16803-22)und EN 16803-32)behandelt). 2 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 2.1 Allgemeine Begriffe 2.1.1 digitale Karte digitale Beschreibung des Straennetzes und einer bestimmten Anzahl von Attributen, die