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ITSプラットフォームの提言 - 高度測位社会基盤研究フォーラム
ＩＴＳプラットフォームの提言 長谷川孝明 埼玉大学 2 本講演のベースとキーポイント（１） • ＩＴＳの基本： 人と物のモビリティ → 定義 • 考察のスタート： エンドユーザトライアングル • システム創成： 理工学から人間社会への３階層モデル と社会的受容性 • 社会的受容性の高いシステム創成の基本三要素： 機能、コスト、マイグレーション • B by C問題のクリア： プラットフォームオリエンテッド • プラットフォーム： 有形無形の共通基盤、有限個でなく 無限個のＩＴＳアプリケーションの創成 • プラットフォームの基本構造：ヘテロジーニアスシステム “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 3 本講演のベースとキーポイント（２） • プラットフォームを提供する機能で分類： 第１種ＩＴＳプラットフォー ム、第２種ＩＴＳプラットフォーム • システムの位置づけ・目的の明確化：ＩＴＳペンタゴン • 具体的ＩＴＳプラットフォーム： EUPITS (Evolutional Ubiquitous Platform for ITS；ユーピッツ) • 【通信】ヘテロジーニアスネットワーク • 【測位】高精度・リアルタイムポジショニングサブプラットフォーム： M-CubITS (M-sequence Multimodal Marker for ITS; M3CubITS; エ ムキュービッツ) • 【HMI】WYSIWYAS (What You See Is What You Are Suggested; 見たままお進みください。ウィジウィアス)ナビ • システム指向で再考察と課題 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 4 ＩＴＳのいろいろ • ITS(Intelligent Transport Systems) • “高度道路交通システム” • “最先端の情報通信技術を用いて人と道路と車両とを 情報でネットワークすることにより、交通事故、渋滞な どといった道路交通問題の解決を目的に構築する新し い交通システム” • ルーツは７０年代、自動運転なら４０年代 • インターモーダルな物の輸送 • インターモーダルな人の移動 →移動という本質的な観点から陸海空一元的な取り扱 い “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 5 ＩＴＳの再検討 • 社会に定着するシステム（社会的受容性の高い システム） • 要素技術・サブシステムの進歩 – 通信：端末を含めた種々の移動通信システムの普及 – ポジショニング：ＧＰＳ(The Global Positioning System)の 安価な受信機器の普及 • ライフスタイルや価値観の変化 →一般的なシステム創成の観点を含めて再度ＩＴＳ を考察 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 6 ＩＴＳの定義の提案 • 人間と物のモビリティが本分野の本質であり、陸上・ 海上・航空含めて全てモビリティの手段 →“ITS(Intelligent Transport Systems)とはＩＴ (Information Technology)で高度化される人や物の 移動システム” “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 7 ＩＴＳのエンドユーザによる分類の試み • システムは費用便益効果(B/C)の問題をクリアし、 社会に定着することが第一 • 直接的にはキャリアの便益となる場合も、最終的 にはエンドユーザがコストを勘案してシステムを 選択 →エンドユーザがいくらコスト負担をするかが問題 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 8 ＩＴＳエンドユーザトライアングル • エンドユーザの分類（互いに排他的ではない） • ユーザと系（システム）の対応づけ 安全運転支援系 “エンドユーザ トライアングル“ 【運転者・操作者】 【移動する人】 【移動する物】 （荷主受け取り主を含む） テレマティクス・ ロジスティクス系 インターモーダル系 図１ ITS(Intelligent Transport Systems)の分類 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 9 系別分類 【安全運転支援系】 【制御系・自動運転系】 【情報提示系・警告系】 【テレマティクス・インターモーダル系】 【ロジスティクス系】 【広域の位置コンシャスな情報処理・通信系】 【仕分け系】 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 10 安全運転支援系 • 機能を提供するサブシステムへの大きく異なる要 求 – 位置情報の精度・リアルタイム性 – 通信の精度・リアルタイム性・ロバスト性 • プローブカーとしてのインターネットＩＴＳ対象車 →テレマティクス・インターモーダル系のプラットフォー ムが存在すれば、情報提示系・警告系との共用 は可能 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 11 ロジスティクス系 • 機能を提供するシステムへの大きく異なる要求 – 仕分けシステム – 広域の位置コンシャスな情報処理・通信システムでは • 後者はテレマティクス・インターモーダル系プラッ トフォームとの共用が可能 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 12 プラットフォームの観点からのＩＴＳ再分類 【安全運転支援の制御・自動走行系プラットフォーム】 【安全運転支援の情報・テレマティクス・インターモーダル・ ロジスティクスの情報系プラットフォーム】 【ロジスティクス仕分け系プラットフォーム】 • ここで述べたプラットフォームとは有形・無形の汎用的 共通基盤を意味し、必ずしも大がかりな物理的インフ ラを意味するものではない • 人間の位置と体の向きを提供するユビキタスコンピュー ティングプラットフォームはそのまま歩行者ＩＴＳに共通 • ＭＩＴに本部を置くAuto-ID CenterやユビキタスIDの RFIDタグ “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 13 システム創成の位置づけ • 理工学から人間社会への３階層モデル 集合的 システム的 システム的IT（大のIT）など HSL 細分的 要素的 人間・社会層 SIL システム創成層 HTL ハイテク層 アルゴリズム等要素 工学・科学技術諸分野 技術的IT（小のIT） 図２ 理工学から人間社会への３階層モデル “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 14 システム創成 • 先頭国の責務とリトマス試験紙 • ２：８ • システムを創成する際に手本がなく、確率的にビジネ スが成立 • システムには進歩の早いハイテクが要求される時代 • 科学技術の本質を見抜く能力をベースに人間社会に 受容性の高いシステムを創出する手法を探求するこ の分野の重要性 （MOT (Management of Technology)、Engineering Management、IT Managementに近い） “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 15 システム創成と社会的受容性 • 社会的受容性は費用便益効果(B by C) • システムの社会への定着パターン 【第１種ヒット条件】あるサービスを受けようとしたときに、 他では機能の代替できないため、そのシステムを選択 【第２種ヒット条件】他で機能の代替できるが、しばらく使っ た後になくなると非常に不便を感じる場合、結局そのシ ステムを選択 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 16 コストの考え方 性能 • 確定的コスト削減： トランジスタ６個から３個へ • 確定的ら確率的へ： 千三つから千六へ（先頭者 利益） • ヘテロジーニアスシステム：0.999=1-0.13、複数の 手法による実現は本当に高価か？ 1- 0.001 = 0.999 1- 0.1×0.1×0.1 = 0.999 コスト “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 17 プラットフォームとコスト • コンピュータのＯＳのような共通のプラットフォー ム上でアプリケーションを構築すれば、プラット フォームのコストは大きいものであっても、一つの アプリケーション当たりのコストは小さい • B by C問題とプラットフォームオリエンテッド：有 限個のアプリ→無限個のアプリ “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 18 プラットフォームの創成 • 特殊→一般→特殊 • M個のITSアプリケーションを共通に載せられる ITSプラットフォームからM+1個目が容易に実現 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 19 ITSプラットフォームの創成 AP 1 ・・・・・・・・・・・・ AP 3 AP 50 AP 1 AP 2 ・・・・・・・ AP 2 ＩＴＳプラットフォーム • 50のITSアプリからの創成 AP 50 AP 51 新たなAP AP 52 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 20 筋の良いプラットフォームの創成 • 考慮する重要なポイント – 機能 • プラットフォーム自体 • その上で創成されるアプリケーション – コスト – マイグレーション “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 21 マイグレーション サービスの品質 • プラットフォーム自体のマイグレーション • サブプラットフォームのマイグレーション • ユーザのライフスタイルのマイグレーション サービス地域 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 22 マイグレーションの考慮 • 完成したプラットフォーム上で，多くの新しいアプリケー ションが比較的簡単に創成され続け得ること • 部分的な機能を用いたサービス開始要求に対し、構築 途中という意味のマイグレーションでもそれぞれの段 階で機能するような基本設計 • ＩＴＳプラットフォームでは、通信機能やポジショニング 機能がその基本機能となり、各種情報通信システムや 各種ポジショニングシステムがプラットフォームを支え るサブシステムとして組み込まれるが、これら自身の マイグレーションが早い、機能を提供するサブシステム が次々と変わっていった場合も、プラットフォーム上の アプリケーションはほとんど変更せずに動作し続けら れる基本設計 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 23 ライフスタイルの変化と携行品の変化 • 時を経てライフスタイル・標準装備品・携行品も大 きく変わる • 携帯・PHSの急激な普及と簡易なGPSレシーバ の普及 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 24 プラットフォームオリエンテッド • 予想外のシステムの創成・発展を妨げないマイグ レーションを考慮した設計 →従来のシーズオリエンテッドやニーズオリエンテッ ドとは異なる基本コンセプト“プラットフォームオリ エンテッド” • ある分野にとってプラットフォームオリエンテッド が妥当であるかどうかの判断は極めて重要 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 プラットフォームオリエンテッドの妥当 性 • プラットフォームオリエンテッドが妥当なのは、プラット フォームが提供すべき機能がどこまで共通化できるか による • 検討されてきたＩＴＳ開発分野から要求される機能 – 通信 – ポジショニング – その他（ＨＭＩ，車両制御情報，時刻情報、センシング、地理情報な ど） • 実現の手段 – 公衆系移動通信、専用狭域通信、無線LAN、ＧＰＳ、マーカ、画像 センサ、レーザレーダ、ミリ波レーダ、タッチパネル・・・ “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 25 26 第１種と第２種のITSプラットフォーム • 【安全運転支援系】 – 【制御系・自動運転系】 – 【情報提示系・警告系】 第１種ITSプラットフォーム （リアルタイム・シームレス通信とリアルタイム高精度ポジショニング） • 【テレマティクス・インターモーダル系】 • 【ロジスティクス系】 第２種ITSプラットフォーム （準リアルタイム・シームレス通信と準リアルタイム高精度ポジショニング） – 【広域の位置コンシャスな情報処理・通信系】 – 【仕分け系】 第３種ＩＴＳプラットフォーム （ＲＦＩＤタグ系のポジショニング機能と通信機能） “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 27 ＩＴＳペンタゴン • 目的を５点に整理、システムの位置づけの明確化 安全性 効率 環境 快適 利便性 娯楽性 図３ ITS(Intelligent Transport Systems)ペンタゴン “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 Evolutional Ubiquitous Platform for ITS (EUPITS)の提案 28 • 進化し続け、殊更でなく快適なITSプラットフォー ム“EUPITS（ユーピッツ）”の概容 ITS ITS ITS ITS ITS AP 1 AP 2 AP 3 AP 4 AP 5 ITS ・・・・・ AP 50 ・・・ ITSプラットフォーム その他 カメラ ＰＨＳ マーカ ＧＰＳ その他 専用網 携帯電話 ポジショニング サブPF ＩＰ網 ＤＳＲＣ 無線ＬＡＮ ＰＨＳ 携帯電話 情報通信 サブPF その他の サブPF （HMIサブPF，車 両制御情報サブ PF，時刻情報サ ブPFなど） （QoSによる通信要求） “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 29 情報通信サブプラットフォーム • 第２種ITSプラットフォーム用 – – – – – – 携帯電話（第２世代、第３世代） PHS（レギュラー型、データ通信用カード） 無線LAN 専用狭域通信（DSRC） IP網 専用網 • 第１種ITSプラットフォーム実現にはシームレスリ アルタイム通信を担う次世代DSRCかまたは上記 のいずれかで同等の機能提供が必要 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 30 ポジショニングサブプラットフォーム • 第２種ITSプラットフォーム実現のためにはGPS等の電 波によるポジショニングで可能な場合が多い – GPS – PHS – 携帯電話 • 電波での計測は直接波の到来時間（差）の利用が基 本であり、マルチパスやシャドウイングはポジショニン グには深刻な影響 • 位置推定誤差∆pと観測時間∆tの積∆p∆tが性能を決定 • 第１種ITSプラットフォーム実現のためには赤外光以上 の周波数の可視光・非可視光の利用が不可欠（直進 性・解像度） – マーカ（マルチモーダルマーカ） “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 – カメラ 2003/7/11 31 ポジショニング機能に要求される条件 • • • • • • • リアルタイムポジショニング 高精度ポジショニング 近接だけでなく遠方でも 歩行者ITSにも利用可 位置と方向のいずれも特定可 豪雨・積雪・濃霧など気象条件に依存しにくい 高層ビル街、陸橋、多階層道路、トンネル内、多 階層駐車場・地下駐車場等あらゆる場所で利用 可 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 32 実現上考慮されるべき事項 • 設置上従来の車道・歩道・駐車場・駅構内・建物 内で考慮されるべき事項 – 完全に新しいマーキング：新たな表示や発光体・反射体 を利用 – 従来の白線等表示に影響を与えない上位コンパチビリ ティのマーキング：非可視光の利用 • 自動車や歩行者は車載カメラ、携帯電話やPDA 付属のカメラは大多数が持つ方向で進化 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 Ｍ系列マルチモーダルマーカポジショ ニングシステム“M-CubITS”の提案（１） 33 • M-sequence Multimodal Marker for ITS (M3 for ITS; M-cubed for ITS; M-CubITS;エムキュービッ ツ)のマーカ素子 （ref.:PNCMM） 有色部 紫塗料、紫色反射板、紫色発光体、 蛍光塗料、高摩擦材など非可視光材 有色部 橙色塗料、橙色反射板、橙色発光体、 蛍光塗料、高摩擦材など非可視光材 白色部 白色塗料、低摩擦材など非可視光材 白色部 白色塗料、高摩擦材など非可視光材 設置方法 塗装、埋め込み、シール 設置方法 塗装、埋め込み、シール 0 1 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 Ｍ系列マルチモーダルマーカポジショ ニングシステム“M-CubITS”の提案（２） 34 【M-CubITS】 • 前述のマルチモーダルマーカ素子をM系列上に通行 区分線上、路側帯、路側、駐車場、通路等に配置した ポジショニングのためのマーカシステム 【M-CubITSのポジショニング方法】 • カメラによるM-CubITS素子の検出とその並びからの 位置の特定 • 乗り物（自動車・バイク・鉄道・航空機）の場合：搭載カ メラによる位置検出 • 歩行者の場合：携帯電話やPDA等の常に持ち運ぶカ メラによる位置検出 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 Ｍ系列マルチモーダルマーカポジショ ニングシステム“M-CubITS”の提案（３） 35 • 特長のまとめ – マーカの至近距離ではなく、マーカから離れた場所からの精確な リアルタイム位置特定が可能 – 範囲が限られた場所では連続した数チップの観測で位置特定が 可能なことより事実上あらゆる場所で瞬時の位置特定が可能 – 歩行者・自転車・バイク・自動車の共用、鉄道、航空機、室内、地 下での特定も可能 – 軽いインフラ投資と端末に既に普及しているカメラと通信機能があ ればよい（限られた範囲内のアプリであれば通信も不要） – 景観重視の場所では非可視光による実現も可（ただしこのときは 非可視光対応端末が必要） “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 M-CubITSとアプリケーションイメージ （１） • 道路にて(歩行者・自動車・バイク) • 車にあっては – 白線検知によるレーンキーピングをロバストにし、さらにハードウェ ア的な追加なしに精確な位置情報が得られる “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 36 M-CubITSとアプリケーションイメージ （２） • 歩行者にあっては – 自分の歩いてゆくべき方向を指示してくれるWYSIWYAS 歩行者ナビの提案。（カメラ付き携帯電話やカメラ付き PDAを前提として） 矢印の方 向に進ん でねっ！ (WYSIWYG: What You See Is What You Get に対応する概念で， WYSIWYAS: What You See Is What You Are Suggested) “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # 2003/7/11 37 M-CubITSとアプリケーションイメージ （３） • 地下駐車場や階層型の駐車場・道路にて – いたる所での位置と方向の把握だけ出なく、駐車場内での空きス ポットへのビジュアル案内（駐車場内のローカルな通信とポジショ ニング機能で実現可）をするWYSIWYASナビ “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 38 39 いろいろな場所でのM-CubITS • 積雪地帯（豪雪地域・都市域）の道路にて – 豪雪地帯：路側へM-CubITS素子を設置 – 都市部：道路に埋め込み温度差による赤外線検出 • 地下街、建物内、遊園地、駅構内等にて – 非可視光型による景観保全 • 鉄道線路にて – 枕木上にペイント、積雪地帯では非可視光型 • 空港にて – 空港建物内（人間、荷物の自動搬送）および滑走路等（航空機・自 動車用） “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 40 いくつかの考察（１） • 機能の実現方法について – 基本的なシステムの入出力関係、すなわち機能に着目 し、意識的に実現方法はブラックボックス化する。その 後、実現方法は考えればよい。 →同一機能の全く異なった実現方法 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 41 いくつかの考察（２） • 突発事象検出システムの実現方法 – 路側カメラ監視 – リアルタイムで高精度なポジショニングと情報通信 • 異常軌跡をイベントドリブンで通信 • 常に軌跡を通信 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 42 いくつかの考察（３） • ETC(DSRC)の通信範囲の実現方法 – 位置がわかれば範囲内のデータのみ有効とする • (位置,時刻,データ)のセットで • 電波による通信範囲→位置情報による通信範囲 • 電波系への要求を下げる “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 43 いくつかの考察（４） • 基本設計コンセプト“統一化”の是非：複数の手法 による実現は本当に高コストか？ – １０万円の一つにまとめられたアンテナより、３千円の３ つの個別アンテナの方が合理的な場合がある。 – 無線LANカードによる通信、PHSのデータ伝送用定額制 カードによる通信、携帯電話のイベントドリブンな通信、 他に利用できるものの流用・共用：要求されるQoSを満 たす通信機能が実現できれば手法はどれでもよい。 • 通信メディアの単一化・アンテナの統合化の正当 性は？ – ヘテロジーニアスシステム “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 44 いくつかの考察（５） • 情報通信系サブPLとポジショニング系サブPL 次世代DSRC 無線LAN PHS 携帯電話 マーカ GPS “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 45 むすびの前に（１） • キラーアプリ探しの正当性は？ – Winのキラーアプリは？ – プラットフォームオリエンテッド • 再検討に際しては？ – システム指向による機能と実現方法：単なる自動化で 十分？ – 機能とコストとマイグレーション – 協調と競争 • 移動する人と物のポジショニングと通信の基盤の 確立 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 46 むすびの前に（２） • ＩＴＳの本質に向けて – モビリティオリエンテッド 人と物のモビリティ インフラ系 乗り物系 情報通信系 ・・・・・・・ コンピュータ ネットワーク 通信方式・伝搬 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11 47 むすび • ＩＴＳとシステム創成の考察 – ＩＴＳの定義 – エンドユーザトライアングルからプラットフォームオリエンテッドへ – 異なるリクワイアメントから第１種ＩＴＳプラットフォーム、第２種ＩＴＳプラットフォーム • 具体的な提案として、進化し続け、殊更でなく快適なモビリティ環境を提 供するＩＴＳプラットフォーム“EUPITS”を提案し、その要素技術とアプリケー ションを含めて考察 – 携帯電話、PHS、無線LAN等をサブプラットフォーム構成要素とする情報通信サ ブプラットフォームにおいては要求QoSに応じてメディアを選択する方式、そして 次世代DSRCのとの関係 – ＧＰＳやマーカをサブプラットフォーム構成要素とするポジショニングサブプラット フォームではM系列マルチモーダルマーカによるポジショニングシステム“MCubITS”を提案 – M-CubITSを前提としたEUPITSによるＩＴＳアプリケーションの例を挙げ，このひと つとしてWYSIWYASナビを提案 – いくつかの考察と進めるべき課題の提示 “ＩＴＳプラットフォームの提言” 長谷川孝明 2003/7/11