Top Banner
Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 1 Korszerűsíthető-e Főiskolánk Híradástechnika Tanszékének a közlekedésautomatizálás területén végzett fejlesztési tevékenysége? Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet
49

Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Jan 27, 2016

Download

Documents

MANJIT KUMAR

Korszerűsíthető-e Főiskolánk Híradástechnika Tanszékének a közlekedésautomatizálás területén végzett fejlesztési tevékenysége?. Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet. Tartalom. Bevezetés Tapasztalatok Alkalmazások Továbbfejlesztési lehetőségek. Bevezetés. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 1

Korszerűsíthető-e Főiskolánk Híradástechnika Tanszékének a

közlekedésautomatizálás területén végzett fejlesztési tevékenysége?

Borbély Endre - Gyárfás András

BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Page 2: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 2

Tartalom

• Bevezetés• Tapasztalatok• Alkalmazások• Továbbfejlesztési lehetőségek

Page 3: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 3

Bevezetés

• A KKVMF HITI az 1970-es évektől kezdődően mintegy 20 éven át foglalkozott a szabadtéri optikai illetve infraösszeköttetések fejlesztésével és azok alkalmazásával a közlekedésben.

• Kísérleti üzemben működtek • Számos publikáció és szabadalom valósult meg,• Cél: a korábbiakban kifejlesztett szabadtéri optikai és

infraösszeköttetések eredményeinek rövid összefoglalása,

• Van-e létjogosultsága ezen tevékenység felújításának / korszerűsítésének, figyelembe véve az elmúlt 20-30 évben bekövetkező optoelektronikai és mikroelektronikai elemekben bekövetkező pozitív változásokat?

Page 4: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 4

TapasztalatokModulált infraösszeköttetés

• A fejlesztések egyrészt amplitúdó vagy frekvencia modulált illetve billentyűzött szabadtéri optoelektronikai rendszerek tervezésével foglalkoztak (jel átvitel analóg moduláló jel esetén).

Page 5: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 5

TapasztalatokModulált infraösszeköttetés

• Digitális moduláló jelek (adatok) átvitele esetén

alkalmazott vevő blokkvázlata

Page 6: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 6

Tapasztalatok

• A szabadtéri optoelektronikai összeköttetések előnyei: – rendkívüli egyszerűség, alacsony ár– kellő adatsebesség– nem zavar más rendszereket– létesítéséhez nem szükséges engedély

• hátrányai: – az átvivő közeg (levegő) csillapítás változása, – a háttérsugárzások (pl.: napfény) okozta nem-

linearitás illetve zajnövekedés– szennyeződés okozta csillapítás

Page 7: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 7

TapasztalatokCsillapítás mérleg

• A biztonságos átvitelhez biztosítani kell:

aadó – avevő = (αközeg + α közeg ).l + aszennyezés ahol:– α közeg a közeg specifikus csillapítása (tip. 3dB/km), α közeg és α szennyezés specifikus csillapítás változások

(nehezen becsülhetők meg: pl. α közeg =0…27 dB/km között változhat).

A közlekedési rsz-ekben a rövid távolságok miatt elfogadható értékek

A szennyezés csökkentésére célszerűen kell elhelyezni az adó illetve a vevő készülékeket (ha lehet járművön belül).

Az összefüggésből l hatótávolság , illetve a szükséges aadó adóteljesítmény számítható.

Page 8: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 8

Tapasztalatok A háttérsugárzás hatásának csökkentése

• az erős háttérsugárzás okozta nemlineáris működés (az eszköz karakterisztikájának a telítődése) csökkenthető: – a fotódetektor fényelem üzemmódban való

működtetésével és – rövidzárási üzemben (kis terhelő

munkaellenállás biztosításával) érhetjük el. • Ugyanis a fényelem rövidzárási áram

karakterisztikája lineáris szemben az üres járási feszültséggel, amely telítődő jellegű

Page 9: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 9

Tapasztalatok A háttérsugárzás hatásának csökkentése

Page 10: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 10

TapasztalatokEllentmondó követelmények

– uki = S Popt. R t

– Pmax = Uv / S.Rt–f3dB = 1/(2 . π. Rt . Cd)–<ikT

2> = 4.k.T.B / Rt

Page 11: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 11

TapasztalatokHáttérsugárzás hatásának csökkentése

• A háttérsugárzás hatásának kiküszöbölése két fotelem alkalmazásával történhet, amelyek egy differenciál erősítő két ellentétes bemenetére kapcsolódnak.

• A közös módusu háttérsugárzás nem ad kimeneti jelet, de

• a hasznos információs jel, amely csak az egyik eszközre jut, differenciál módusban vezérli a differenciál erősítőt és jelentős jelet szolgáltat.

Page 12: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 12

TapasztalatokHáttérfény hatásának csökkentése

Page 13: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 13

TapasztalatokHáttérsugárzás csökkentése

• Az erős háttérsugárzás azonban növeli a fotódetektor sörétzaját:

is 2 =2qBI, – ahol q az elektron töltése, B a sávszélesség, és I az

eszköz átlag árama. • Mivel : I=SP ,

– ahol S a detektor érzékenysége, – P a detektort megvilágító optikai teljesítmény,

• látható, hogy a háttérsugárzás P teljesítménye is növeli I átlag fotóáramon keresztül a sörétzaj is 2 négyzetátlagát.

• A háttérsugárzás okozta zajnövekedés csökkenthető,ha a napsugárzást árnyékolással távol tartjuk a detektortól.

Page 14: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 14

TapasztalatokDetektorból, terhelésből és erősítőből álló

rendszer zajhelyettesítő képe

Az erősítő bemenetére redukált teljes zaj:• <iA2> = (1/B).(<ia2>+ |Y(jω) | 2 .<ua

2>).df• a teljes zaj úgy csökkenthető, hogy az | Y(jω) | 2. <ua

2> tagot csökkentjük.

• Y csökkentése pedig R növelésével és C csökkentésével valósul meg.

Page 15: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 15

TapasztalatokHáttérsugárzás okozta zajnövekedés

korlátozása• a PIN diódához kapcsolt FET bemenetű erősítő

szolgáltatta a legjobb eredményt, mivel a FET-nek– kicsi a zajárama és – a nagyobb zajfeszültségéből, a kis bemeneti

admittancia (nagy bemeneti ellenállás és kis bemeneti kapacitás) következtében a lehető legkisebb járulékos zajáram adódik.

• A zaj csökkenthető (a hatótávolság növelhető) a moduláló jel sávszélességének csökkentése révén.A sörétzaj képletéből látható, hogy B sávszélesség csökkenésével a sörétzaj is csökken, így a jel-zaj viszony nő.

Page 16: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 16

TapasztalatokHatótávolság növelése

• A hatótávolság növelhető az adóteljesítmény növelése révén is. Ez– több fénysugárzó dióda sorba kötésével vagy – optika alkalmazásával is megvalósítható.

Ennek következtében előbbinél a sugárzási karakterisztika szélesedik utóbbinál szűkül.

Page 17: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 17

Alkalmazások

• Az alkalmazások közül ismertetjük:– A vészjelző biztonsági berendezés – Vasúti kocsi azonosító rendszer– Trolibusz váltó állító berendezés– Tömegközlekedési járművek elsőbbségét biztosító

infrasugaras bejelentkező rendszer – Tömegközlekedési járművek azonosítása

infrasugárral – Nagytávolságú infraösszeköttetés a forgalomirányító

berendezések közötti zöldhullám biztosítására

Page 18: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 18

Alkalmazások A vészjelző biztonsági berendezés

• Az infravörös érzékelő készlet MÁV záhonyi átrakó pályaudvarára készült fényjelző működtetése céljából.

• Követelmény volt a megbízható működés – erős optikai-, villamos-, és mágneses zavarokkal teli

környezetben, valamint – várható szennyeződések esetén is.

• A követelményeknek megfelelő optikát a MOM cég készítette. • Az infravörös érzékelő egy fénysorompó volt, amely az

elméleti alapok részben leírt szempontok szerint lett kialakítva.

• A zavarok csökkentése céljából modulált -, a zajok csökkentése érdekében szelektív rendszert alkalmaztunk

Page 19: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 19

Alkalmazások A vészjelző biztonsági berendezés

blokkvázlata

Page 20: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 20

Alkalmazások Vasúti kocsi azonosító rendszer

• A VILATI megrendelésére készült az 1970-es évek elején,

• kísérleti üzeme a Lébény-Mosonszentmiklós pályaszakaszon történt,

• csehszlovákiai versenytárgyaláson részt vett.• A vasúti kocsi oldalára szerelt passzív elemekből

(fényvisszaverő prizmákból) álló kocsi készülék (KK) - amelyet a MOM készített (Liszievitz Antal) - a 12 jegyű kocsi számnak megfelelő kódot tartalmazza.

• A pálya mentén elhelyezett leolvasó készülék érzékeli és továbbítja a jelfeldolgozó egységnek. A leolvasott kocsi számokat egy kiíró egység jelenítette meg.

• A kódolás aszerint történik, hogy az MT szaggató tárcsa által szaggatott fehér fényű lámpa mely összetevőjét veri vissza a kocsi készülékben lévő kódelem (prizma).

Page 21: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 21

Alkalmazások Vasúti kocsi azonosító rendszer

Page 22: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 22

Alkalmazások Vasúti kocsi azonosító rendszer

• Négyféle kódelem lehetséges aszerint, hogy a fehér fényből a nem látható infravöröst, a látható részt, mindkettőt, vagy egyiket sem veri vissza.

• Egy számjegyhez két, egy függőlegesbe eső prizma tartozik.

• A négyfajta prizma 42 =16 feleképpen variálható, amelyből 10 variáció a számjegyeket, egy az iránykódot képviseli. A többi 5 variáció nincs kihasználva.

• Csak a legalább két egyest tartalmazó kombinációk szerepelnek szinkronjel biztonságos előállítása céljából.

• A prizmaoldalú visszaverő felületek alkalmazása következtében a vasúti kocsi függőleges és oldalirányú billegése egyáltalán nem befolyásolja a visszavert fény útját.

Page 23: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 23

Alkalmazások Vasúti kocsi azonosító rendszer

• A környezeti zavaró fényhatások kiküszöbölésére szolgál az alsó 2x4=8 kompenzáló fotóelem.

• A kompenzáló foto elemek az értékelő foto elemekkel egy függőlegesbe esnek.

• A berendezés kiegészítő számos ellenőrzés mellett, két azonos leolvasási eredményt fogadott el helyes leolvasásnak (A és B oldal).

Page 24: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 24

AlkalmazásokTrolibusz váltóállító berendezés

• a Szegedi Közlekedési Vállalat megkeresésére fejlesztettük ki.

• Egy vonalon 3 különböző trolibuszjáratot kellett megkülönböztetni, amelyek eltérő váltóállítást igényeltek különböző áthaladási pontokon.

• A berendezés blokkvázlata a következő látható. • A trolibuszon elhelyezett adó egy K kapcsolóval

változtatható frekvenciájú oszcillátort tartalmaz, amelynek frekvenciái a váltónál áthaladó lehetséges trolibuszjáratoknak megfelelő.

• Ez a frekvencia modulálja az FSK modulátort, amelynek kimenő jele teljesítményerősítés után hajtja meg az infra LED-et.

Page 25: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 25

AlkalmazásokTrolibusz váltóállító berendezés

Page 26: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 26

AlkalmazásokTrolibusz váltóállító berendezés

• A vevő a váltóhoz közeli helyre van szerelve. • Működés: egy kiszajú, szelektív erősítő erősíti fel az

bemenetére jutó FSK jelet, amely egy FSK demodulátorra jut.

• Ennek kimenetén vissza áll a trolibusz járatra jellemző frekvencia, amelyet három PLL-ből álló frekvencia kiértékelő áramkör felismer és amely megfelelő vezérlő jelet szolgáltat a váltóállításhoz.

• A 3 frekvenciának megfelelően három különböző irányba haladhatnak a járművek

• A készülék 1983 januárjában Szegeden próbaüzemelt és 1232 áthaladásból 3 alkalommal fordult elő sikertelen váltás (99,75 %-os összeköttetési biztonság). A konstrukció 70%-osnak minősült, továbbfejlesztését javasolták.

Page 27: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 27

AlkalmazásokBuszbejelentkezés infrasugárral

• Forgalmi tapasztalat volt, hogy a buszok az utas-csere következtében néhány mp-el lekésik a zöld időt.

• Ebből adódott a gondolat, hogy ha a buszok számára megnyújtanák a zöldidőt néhány másodperccel, akkor a buszok még áthaladhatnának.

• Ez több csomópont esetén már jelentős menetidő csökkenést eredményez.

• Ennek érdekében fejlesztettük ki az infrasugaras bejelentkező rendszert (a Fővárosi Tanács Közlekedési Főosztály, Gyulai Gábor közreműködésével).

• Ennél a tömegközlekedési járműre szerelt infra adó jelét az út mentén (a forgalomirányító lámpa felett) elhelyezett vevőkészülék érzékeli és továbbítja a csomóponthoz tartozó forgalomirányító berendezésnek.

Page 28: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 28

AlkalmazásokBuszbejelentkezés infrasugárral

Page 29: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 29

AlkalmazásokBuszbejelentkezés infrasugárral

• Amennyiben a bejelentkezés a megfigyelt területről a megfelelő időben történik, a jelzőlámpa programja módosul, a zöldidő megnő az áthaladáshoz szükséges néhány másodperccel anélkül, hogy a ciklusidő megváltozna.

• A rendszer alkalmas a különböző járatok járműveinek a megkülönböztetésére a bejelentkezés eltérő frekvenciájának (kódjának) kiértékelésével.

• Amennyiben egy jármű 100 m-ről bejelentkezik, mikor a lámpa már sárgára váltana, és a busz 36 km/óra =10 m/s sebességgel halad, a zöldidőt t=s/v=100m/10m/sec=10 mp-el kell megnyújtani.

• A rendszer elvi felépítése a trolibuszváltó állító rendszerhez volt hasonló, csak konstrukciója volt eltérő.

Page 30: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 30

AlkalmazásokBuszbejelentkezés infrasugárral

• A rendszer adatai: hatótávolság: 80-100 m; adó sugárzási szög: 20, vevő érzékelési szög: 10 , állítható frekvenciák a járatok megkülönböztetésére: f1=1111Hz, f2=1000 Hz, f3=909 Hz; adó tápfeszültség:24VDC, vevő tápfesz:220VAC/24VDC.

• A rendszer próbaüzeme a 4-es busz vonalán volt. • 19 buszra helyeztek el adót és 8 kereszteződésben vevőt. • Mérési sorozatot 1982 júniusától kezdődően végeztek a

BKV szakemberei 6 adó és 6 vevő felhasználásával a budai oldalon.

• A mérési módszer „utazási mérés” volt 20 oda-vissza út során. A menetidő nyereség 1perc 20 mp volt, amely 14%-os csókkenést jelentett (Czégel Sándor BKV ).

A bejelentkezések megbízhatósága 80 % volt.

Page 31: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 31

AlkalmazásokTömegközlekedési járművek azonosítása

infrasugárral • A tömeg közlekedési járművek azonosítása révén

– felmérhető a járművek mozgása, – összehasonlíthatóvá válik a menetrenddel,– megvalósíthatóvá válik a járművek menetrendnek

megfelelő indítása. – számos információval szolgáltathat az üzemeltetőnek

és a megállókban várakozó utasoknak. • A következő ábrán látható a BKV részére kifejlesztett, a

villamosok azonosítására szolgáló végállomási rendszert.

Page 32: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 32

Alkalmazások Tömegközlekedési járművek azonosítása

infrasugárral

Page 33: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 33

Alkalmazások Tömegközlekedési járművek azonosítása

infrasugárral• A villamosokra szerelt kód adók a villamosokra jellemző

4 karaktert sugározzák ki. • Az üt mentén elhelyezett infra vevők a kapott jeleket

érzékelik, dekódolják és az MPX multiplexeren keresztül eljuttatják a végállomási számítógépnek.

• A digitális adó, vevő, és MPX multiplexer részletes ismertetése helyett itt csak a rendszerjellemzőket adjuk meg:– Moduláció: keskenysávú FSK (lágy billentyűzés,

koherens),– Adatsebesség. 1200 Baud– Átvitt karakterek száma: 4 (beállítható)

Page 34: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 34

Alkalmazások Tömegközlekedési járművek azonosítása

infrasugárral– Jelformátum: 011110………..Sy jel (és az azt követő

10 információs bit)– Sy jel illetve kódvédelem: speciális 3/10 kód– Optikai jellemzők: =950nm, P0=16mW, α=80, =60,

S=0,5 A/W– Vevő sávszélesség: B=3840 Hz, Q=23,5– Az MPX által kezelt vevők száma: 2, (4-re bővíthető)– HF-ás billentyűzés: (Siemens TST modulok), soros

aszinkron jelsor a központi számítógép felé Kód: 7 bites (+ 1 paritás kód), ASCII kód

– Formátum: STX,1…4 járműszám, helykód, ellenőrző összeg, ETX, illeszkedés a számítógép RS232 bemenetéhez

Page 35: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 35

Alkalmazások Nagytávolságú infraösszeköttetés a

forgalomirányító berendezések közötti zöldhullám biztosítására

• A külső Bécsi úton felállított két egymástól kb.1,5 km távolságban elhelyezett két forgalomirányit berendezés összehangolását kellett megvalósítani a zöldhullám biztosítása céljából.

• Egyirányú, pont -pont közötti infraösszeköttetést létesítettünk kábelfektetés elkerülése érdekében.

• A feladat azonos fázisú szinkronjel átvitele volt.Informálni kellett a távolabbi forgalomirányító berendezést arról, hogy a közelebbi gép mikor biztosit zöld jelzést.

• Erre a célra FSK modulációval néhány különböző frekvenciát vittünk át, amelyeket a vétel helyén PLL áramkörök értékeltek ki.

• A hatótávolság növelésére hatékony optikát alkalmaztunk.

Page 36: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 36

Továbbfejlesztési lehetőségek

• Az elmúlt évek rendkívül nagy fejlődést hoztak mind az eszközök, mind a rendszerek területén. Ez a közlekedés automatizálásban is megnyilvánult.

• Számos informatikai rendszer alakult ki, korszerű járműérzékelő készülékkel.

• Budapesten is működik egy forgalomirányító rendszer, amely induktív hurkok úttestbe építésével méri a járművek forgalmát, és ennek alapján befolyásolja a forgalomirányító berendezések programját.

• Jelen közlemény az említett optikai rendszerekből kiindulva azt vizsgálná, hogy az optika, az elektronikai és a számítástechnika fejlődését figyelembe véve, van-e az említett berendezések illetve rendszerek között olyan, amely korszerűsíthető.

Page 37: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 37

Továbbfejlesztési lehetőségek• A közlekedésben a járművek mozgása miatt csak a

vezeték nélküli összeköttetések kerülhetnek szóba. • A vezetékes rendszerek területén az optikai

szálösszeköttetések létjogosultságot nyertek, • addig a vezeték nélküli kapcsolatoknál a rádiós

megoldások kerülnek előtérben. • A szabadtéri optika összeköttetéseknek azért van mégis

létjogosultságuk, mert nem idéznek elő interferenciás zavarokat, amelyek a meglévő rádiós mobil rendszereket illetve a TV vételt zavarnák.

• Nem szükséges engedély telepítésükhöz• A közlekedési rendszerek, amelynek elemei behálózzák

az egész várost, célszerűen alkalmazhatják az optikai megoldásokat, különösen a perifériákon, amelyek nincsenek bevonva a központi irányításba.

Page 38: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 38

Továbbfejlesztési lehetőségekIrDA technológia alkalmazása

• A számítástechnikában a mobil telefonok és a hordozható számítógépek között, a fájlok átvitelére kifejlesztették az IrDA (Infrared Data Association) technológiát.

• Ez egy szabványos eljárás, amelynek módszerei és elemei alkalmazhatók lehetnek a közlekedésben is.

• A kommunikáció teljesen digitális • Az IrDA-Data eszközöket elsősorban a vezetékes kapcsolat

alternatívájaként kezelhetjük. • Ennél IR eszközökkel, kb. 30 fokos sugárzási szög mellett

mintegy 1m távolságig dolgozhatunk. • kétirányú adatkapcsolatot biztosít és CRC (Cyclic

Redundancy Check) kódolással védi az adatokat.• Az IrDA Data ennek szabványnak a régebbi ága. Ez szolgál

tényleges adatátvitelre 9,6 kbit/sec-től egészen 4 Mbit/sec-ig

Page 39: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 39

Továbbfejlesztési lehetőségekIrDA technológia alkalmazása

• A fizikai rétegre alkalmazott IrLAP (Link Access Protokol) biztosítja a hibajavítást valamit a környezetben lévő készülékek felismerését.

• A számítógépes rendszerekben az információátvitel ilyen módja fokozatosan terjed, (a rádiós eljárások pl. Wi-Fi) mellett is

• Az IrDA szabványos lézer és infravörös fényt alkalmazó adapterei (adó-vevő párok) telepíthetők járművekre is.

• A nagyobb távolság áthidalását lehetővé tévő energiakoncentrálás miatt rendkívül jól irányított, amely szinte teljesen védetté teszi az illetéktelen lehallgatás, illetve külső zavarás ellen.

• Sajnos a láthatósági feltételek miatt az eső, köd, egyéb légköri szennyeződések zavarként jelentkeznek.

Page 40: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 40

Továbbfejlesztési lehetőségek Nagyteljesítményű LED-ek alkalmazása

• Szg-hez kapcsolódó közlekedési rsz létesítése esetén igénybe vehető az IrDA alkalmazásánál a hardver- valamint a driver és szoftvertámogatás (amely az operációs rendszer része, vagy kiegészítésként telepíthető)

• Amennyiben nem az IrDA rsz szabványos adó-vevő elemeit kívánjuk alkalmazni akkor a korszerüsitésre lehetőséget kínál az elmúlt években bekövetkezett fejlődés a LED-ek területén, amely a kisugárzott teljesítmény (lm, W) illetve sugárerősség (Cd, W/sr) jelentős növekedéséhez vezetett

Page 41: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 41

Továbbfejlesztési lehetőségek Nagyteljesítményű LED-ek alkalmazása

A hagyományos és anagyteljesítményű LED konstrukciója

Page 42: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 42

Továbbfejlesztési lehetőségek Nagyteljesítményű LED-ek alkalmazása

• Konstrukciós változtatások:– nagyobb méretű LED-chip.– gyakran több chip található egyetlen házban. – A hosszabb üzemidő érdekében jó hőelvezetésre van

szükség : a chip-et hűtő fémre szerelik, ez biztosítja a rendkívül alacsony termikus ellenállást.

• Ebből adódó előnyök:– Hosszú, 50 000 óráig terjedő üzemi élettartam (egy

év kb. 8800 óra). – 350mA-es megengedhető üzemi áram (szemben a 20

mA-el)– Igen nagy fény teljesítmény

Page 43: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 43

Továbbfejlesztési lehetőségek Nagyteljesítményű LED-ek alkalmazása– Üzembiztos működés – Nincs UV- és infra sugárzás – Alacsony karbantartási- és energiaköltségek – Jó az ütés- és rezgésállósága – Környezetkímélő

Page 44: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 44

Továbbfejlesztési lehetőségek Nagyteljesítményű LED-ek alkalmazása

• Végül megadjuk egy normál és egy nagyfényességű (nagy sugárintenzitású) LED adatait összehasonlítás céljából:

• LE13740Ga Normál LED, Anyag: AsP/GaP, cs=635 nm,UF=1.7… 2.6V, Iv= 25 mcd, Sugárzási szög: 68 fok

• L10URF3333S/S83 Nagy fényességű LED, Anyag : LTSAlGaInP, cs = 625 nm, UF=1.7…2.6V, Iv=7700 mcd, Sugárzási szög: 30 fok

• A kiváló tulajdonságokat az új átlátszó szubsztrát (TS) segítségével érték el.

Page 45: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 45

• A Free Space Optics (FSO) szabadtéri lézer - optikai adat átviteli rendszerek láthatatlan, az emberi szemet nem veszélyeztető fénysugarakat továbbítanak az adótól a vevőig.• Leggyakrabban alacsony energiájú infravörös lézert használnak az adatátvitelhez• A kereskedelemben kapható rendszerek a 100 Mbps - 10 Gbps kapacitásúak

Továbbfejlesztési lehetőségek Lézerek alkalmazása

Page 46: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Korszerüsithető-e... IFFK-Konferencia 2008. szeptember 3-5.

46

Továbbfejlesztési lehetőségek Lézerek alkalmazása

• „Eye Safe” laser megoldás lényege az, hogy a 400 és 1400 nm hullámhosszon kibocsátott lézer esetén a fénysugár átmegy a szaruhártyán valamint a szem lencséken és egyenesen a retinában végződik.

• Az 1400 nm fölötti hullámhosszon viszont a fény jórészt eltűnik a szaruhártyán a és szem lencséken és így nem zavarják a retinát.

• Mindkét tartományban lehet „Eye Safe” laser megoldást készíteni, de 1550 nm esetében 50X nagyobb laser jelerővel lehet dolgozni.

• Ez az 50X faktor igen fontos szempont, 17dB pluszt jelent

• http://www.lasernetworks.hu/index.php?option=com_content&task=view&id=84&Itemid=1

Page 47: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 47

Továbbfejlesztési lehetőségek Lézerek alkalmazása

• Az amerikai FSONA Lézer cég a termékekben adaptív lézerteljesítmény-szabályozó rendszert (Adaptive Power Control – APC) alkalmaznak, ami időjárásnak megfelelően dinamikusan állítja lézerteljesítményt,

• Így intelligensen növeli a szabadtéri optikai vezeték nélküli rendszerek megbízhatóságát.

• Tiszta időben az átviteli teljesítményt nagymértékben csökkenti, ami növeli a lézer élettartamát, rossz időben a lézerteljesítményt az intelligensen és automatikusa növeli, s később, ahogy az időjárás javul, megint csökkenti.

• A lézeres pont-pont összeköttetések ott jöhetnek elsősorban szóba a közlekedésben, ahol a kábelfektetés nem, vagy csak nagyon költségesen valósítható meg.

Page 48: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 48

Továbbfejlesztési lehetőségek Összegzés

• A nagyteljesítményű (nagyfényességű / nagy sugár erősségű) LED-ek, infra LED-ek és lézerek valamint a számítástechnikában illetve a távközlésben létrehozott kommersz, nagy integrálsági fokú kommunikációs IC-k adnak lehetőséget a régen kifejlesztett rendszerek korszerűsítésére.

• Meggondolás tárgya lehet továbbá a PIN detektorok lavina diódával történő kiváltása nagyobb -kon.

• Említett eszközöket, valamint a korábban szerzett tapasztalatokat felhasználva valamennyi felsorolt rsz továbbfejleszthető, nem túl nagy ráforditással.

• Úgy gondoljuk, hogy az infrasugaras bejelentkező, váltóállító, és az azonosító rendszerek korszerűsítésével megbízható és fenntartható rendszerek jelennének meg.

Page 49: Borbély Endre - Gyárfás András BMF-KVK Híradástechnika Intézet

Borbély-Gyárfás: Korszerüsithető-e

IFFK konfer. 2008. szept. 3-5 49

Köszönjük a figyelmüket