DE102009055337A1 - Method for determining traffic conditions in e.g. traffic net, involves determining interpolated traffic data based on traffic data associated to each other, and determining traffic conditions based on interpolated traffic data - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und ein System zum Bestimmen einer Verkehrslage in einem Verkehrsnetz.The invention relates to a method, a computer program product and a system for determining a traffic situation in a traffic network.
Ein Verkehrsnetz, beispielsweise ein Straßenverkehrsnetz, kann auf unterschiedlichen Abschnitten unterschiedlich stark ausgelastet sein, sodass Verkehr zwischen gewählten Punkten des Verkehrsnetzes mehr oder weniger gut fließt. Ein zentrales Problem für das Verständnis von Zusammenhängen im Verkehrsnetz und das Bestimmen einer darauf basierenden Beeinflussung des Verkehrs besteht in der Bestimmung einer Verkehrslage im Verkehrsnetz. Die Verkehrslage kann allgemein als eine Beschreibung einer Fähigkeit des Verkehrsnetzes verstanden werden, einen Verkehrsfluss zu ermöglichen.A traffic network, for example a road traffic network, can be utilized to different degrees on different sections, so that traffic flows more or less well between selected points of the traffic network. A central problem for the understanding of contexts in the traffic network and the determination of an influence on the traffic based thereon is the determination of a traffic situation in the traffic network. The traffic situation can generally be understood as a description of a capability of the traffic network to allow a traffic flow.
Gewöhnlich ist es nicht möglich, ausreichende Daten zu messen, um eine umfassende Beurteilung der Verkehrslage für einen bestimmten Zeitpunkt zu treffen. Daher ist es häufig erforderlich, eine Bestimmung der Verkehrslage auf der Basis der vorhandenen, unzureichenden Daten durchzuführen und fehlende Informationen zu interpolieren.It is usually not possible to measure enough data to make a comprehensive traffic assessment for a given time. Therefore, it is often necessary to carry out a determination of the traffic situation on the basis of the existing, insufficient data and to interpolate missing information.
In
In
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren, ein verbessertes Computerprogrammprodukt und ein verbessertes System zum Bestimmen einer Verkehrslage in einem Verkehrsnetz bereitzustellen.The invention has for its object to provide an improved method, an improved computer program product and an improved system for determining a traffic situation in a traffic network.
Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Ferner wird das Problem gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen eines der Ansprüche 9 oder 10. Unteransprüche geben bevorzugte Ausgestaltungen an.The invention solves this problem by a method having the features of claim 1 and by a system having the features of claim 11. Furthermore, the problem is solved by a computer program product having the features of one of claims 9 or 10. Subclaims specify preferred embodiments.
Ein Verfahren zum Bestimmen einer Verkehrslage in einem Verkehrsnetz umfasst Schritte des Erfassens einer Vielzahl von Verkehrsdaten, wobei die Verkehrsdaten aus mehreren Datenquellen stammen und unterschiedliche räumliche und zeitliche Verfügbarkeiten aufweisen, des Bestimmens von Korrelationsabbildungen zwischen den Verkehrsdaten aus den mehreren Datenquellen, des Bestimmens von interpolierten Verkehrsdaten auf der Basis von einander zugeordneten Verkehrsdaten und der bestimmten Korrelationsabbildungen, und des Bestimmens der Verkehrslage auf der Basis der interpolierten Verkehrsdaten.A method for determining a traffic situation in a traffic network comprises steps of detecting a plurality of traffic data, the traffic data originating from a plurality of data sources and having different spatial and temporal availability, determining correlation maps between the traffic data from the plurality of data sources, determining interpolated traffic data based on inter-related traffic data and the determined correlation maps, and determining the traffic situation based on the interpolated traffic data.
Vorteilhafterweise kann so eine Vielzahl von Datenquellen, wie sie in realen Verkehrsnetzen zu finden sind, verwendet werden, die sich bezüglich ihrer räumlichen und zeitlichen Verfügbarkeiten unterscheiden. Die Vorteile jeder Datenquelle können dadurch verstärkt und eventuelle Nachteile durch Vorteile anderer Datenquellen kompensiert werden. Im Ergebnis kann auf der Basis einer überschaubaren Menge von Verkehrsdaten schnell und mit großer Zuverlässigkeit die Verkehrslage bestimmbar sein. In einer weiteren Ausführungsform können die einander zugeordneten Verkehrsdaten zusätzlich zur Bestimmung der Verkehrslage verwendet werden.Advantageously, it is thus possible to use a multiplicity of data sources, such as can be found in real traffic networks, which differ with respect to their spatial and temporal availabilities. The benefits of each data source can be enhanced and any disadvantages mitigated by the benefits of other data sources. As a result, the traffic situation can be determined quickly and with great reliability on the basis of a manageable amount of traffic data. In a further embodiment, the mutually associated traffic data can additionally be used to determine the traffic situation.
Die Korrelationsabbildungen können in einer in mehreren Abschnitten linearisierten Form über die Wertbereiche der Verkehrsdaten bestimmt werden. Die Verkehrsdaten aus den Datenquellen weisen üblicherweise keine Standard-Normalverteilung auf, sodass eine Regression in mehreren Abschnitten eine bessere Modellierung als eine geschlossene Abbildung darstellen kann. Eine Bestimmtheit und eine Signifikanz der Korrelation bzw. der Korrelationsabbildung kann für jeden Abschnitt separat angebbar sein, wodurch Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Verfahrens gesteigert sein können. Aneinander angrenzende lineare Abschnitte können sich teilweise überlappen. Dadurch können Grenzwertprobleme zwischen aneinander angrenzenden Abschnitten vermieden werden.The correlation maps may be determined in a multi-section linearized form over the value ranges of the traffic data. The traffic data from the data sources usually does not have a standard normal distribution, so regression in multiple sections may represent better modeling than a closed map. Determination and significance of the correlation or correlation map may be separately specifiable for each section, which may increase the accuracy and reliability of the method. Adjacent linear sections may partially overlap. As a result, threshold problems between adjacent sections can be avoided.
Ferner kann das Verfahren ein Gewichten der Verkehrsdaten bezüglich Zuverlässigkeiten umfassen, die den Verkehrsdaten zugeordnet sind, wobei das Bestimmen der Korrelationsabbildungen auf der Basis der gewichteten Verkehrsdaten erfolgt. Dadurch können Begleitumstände, die bei der Erhebung der Verkehrsdaten erfasst werden, in der Verarbeitung berücksichtigt werden, wodurch eine Genauigkeit des Verfahrens weiter gesteigert sein kann.Further, the method may include weighting the traffic data for reliabilities associated with the traffic data, wherein the determining of the correlation maps is on the basis of the weighted traffic data. As a result, the circumstances surrounding the collection of traffic data can be analyzed in the Processing, whereby an accuracy of the method can be further increased.
Ferner kann das Verfahren ein Bestimmen einer Bestimmungsqualität einer der Korrelationsabbildungen auf der Basis von Zuverlässigkeiten umfassen, die den Verkehrsdaten zugeordnet sind.Further, the method may include determining a quality of determination of one of the correlation maps based on reliabilities associated with the traffic data.
Auf diese Weise können bei der Bestimmung der Verkehrslage gezielt solche Korrelationsabbildungen ausgewählt oder stärker berücksichtigt werden, die eine Verbesserung des Bestimmungsergebnisses versprechen.In this way, in determining the traffic situation, it is possible to selectively select or take greater account of such correlation images which promise an improvement in the determination result.
Auf der Basis der Bewertungen der bei der Bestimmung der Verkehrslage verwendeten Korrelationsabbildungen kann ferner eine Bestimmungsqualität der Verkehrslage bestimmt werden. Dadurch können Qualitätsbetrachtungen in der gesamten Verarbeitungskette von den Datenquellen bis zur Bestimmung der Verkehrslage durchgehend verwendet und eine Bestimmungsqualität für die Verkehrslage angegeben werden. Eine folgende Verarbeitung der Verkehrslage kann die Bestimmungsqualität der Verkehrslage mit verarbeiten, wodurch stets bekannt ist, wie vertrauenswürdig ein auf der Basis der bestimmten Verkehrslage bestimmtes Endergebnis sein kann.On the basis of the evaluations of the correlation maps used in the determination of the traffic situation, a quality of determination of the traffic situation can also be determined. As a result, quality considerations throughout the processing chain from the data sources to the determination of the traffic situation can be used throughout and a quality of destination for the traffic situation can be specified. Subsequent processing of the traffic situation can also process the quality of destination of the traffic situation, whereby it is always known how trustworthy an end result determined on the basis of the particular traffic situation can be.
Das Verfahren kann ein Beeinflussen der Verkehrslage mittels einer Signaleinrichtung umfassen. Dadurch kann der Verkehrsfluss im Verkehrsnetz auf der Basis der bestimmten Informationen optimiert werden; insbesondere ist eine geschlossene Regelung der Verkehrslage möglich.The method may include influencing the traffic situation by means of a signaling device. Thereby, the traffic flow in the traffic network can be optimized on the basis of the determined information; In particular, a closed traffic control is possible.
Ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens kann auf einer Verarbeitungseinrichtung ablaufen oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein.A computer program product with program code means for carrying out the described method can run on a processing device or be stored on a computer-readable data carrier.
Ein System zur Bestimmung einer Verkehrslage in einem Verkehrsnetz umfasst eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Vielzahl von Verkehrsdaten im Verkehrsnetz, wobei die Verkehrsdaten aus mehreren Datenquellen stammen und unterschiedliche räumliche und zeitliche Verfügbarkeiten aufweisen; eine Verarbeitungseinrichtung zur Bestimmung von Korrelationsabbildungen zwischen den Verkehrsdaten aus den mehreren Datenquellen und eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung von interpolierten Verkehrsdaten auf der Basis von einander zugeordneten Verkehrsdaten und zur Bestimmung der Verkehrslage auf der Basis der interpolierten Verkehrsdaten.A system for determining a traffic situation in a traffic network comprises a detection device for detecting a plurality of traffic data in the traffic network, the traffic data originating from a plurality of data sources and having different spatial and temporal availabilities; a processing device for determining correlation maps between the traffic data from the plurality of data sources and a determination device for determining interpolated traffic data on the basis of mutually associated traffic data and for determining the traffic situation on the basis of the interpolated traffic data.
Das System kann ferner eine Signaleinrichtung zur Beeinflussung der im Verkehrsnetz vorliegenden Verkehrslage umfassen. Die Signaleinrichtung kann eines von einer Lichtsignalisierung (Ampel), einer Wechselwegweisung, einem Wechselverkehrszeichen, einer variablen Fahrstreifenzuweisung, einer Anzeige für Informationen zur Benutzung öffentlicher Verkehrsmittel, einer Einrichtung zur Beeinflussung individueller Routingsysteme (Navigationsgeräte) beispielsweise von Verkehrsteilnehmern im Verkehrsnetz und einer Verbreitungseinrichtung für Verkehrsinformationen, beispielsweise in Form von Radio-Durchsagen oder TMC-Codes, umfassen. Die erfassten und verarbeiteten Verkehrsdaten können so auf mannigfaltige Weise verwendet werden, um auf die Verkehrslage im Verkehrsnetz Einfluss zu nehmen.The system may further comprise a signaling device for influencing the traffic situation present in the traffic network. The signaling device may be one of a traffic light, a variable route, a variable traffic sign, a variable lane allocation, a public transport information display, a device for influencing individual routing systems (eg navigation devices) in the traffic network and a traffic information distribution device; for example in the form of radio announcements or TMC codes. The collected and processed traffic data can thus be used in a variety of ways to influence the traffic situation in the traffic network.
Eine der Datenquellen kann eine ortsfeste Verkehrszähleinrichtung mit hoher zeitlicher und niedriger Verfügbarkeit umfassen. Solche Einrichtungen sind üblicherweise durch fest installierte, automatische Verkehrszählsysteme realisiert.One of the data sources may include a stationary traffic meter with high temporal and low availability. Such devices are usually implemented by fixed, automatic traffic counting systems.
Eine der Datenquellen kann eine individuelle Verkehrsmessung mit hoher räumlicher und niedriger zeitlicher Verfügbarkeit umfassen. Solche Einrichtungen umfassen beispielsweise ein Flottenmanagement, ein Netzwerk aus fahrzeugbasierter Kommunikation (Car-To-Car Infrastructure, CTC) und Verkehrsüberwachungssysteme mit mehreren verteilten Einrichtungen zur Fahrzeugidentifikation (z. B. automatische Nummernschilderkennung, Automatic Number Plate Recognition, ANPR).One of the data sources may include an individual traffic measurement with high spatial and low temporal availability. Such devices include, for example, fleet management, a car-to-car infrastructure (CTC) network, and traffic monitoring systems with multiple distributed vehicle identification devices (eg, Automatic Number Plate Recognition, ANPR).
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:
Jede Kante L1 bis L14 hat eine ihr fest zugeordnete Länge. Ein Weg eines Verkehrsteilnehmers im Verkehrsnetz
Einer Kante L1 bis L14 kann eine maximale Reisegeschwindigkeit zugeordnet sein, die beispielsweise auf der Basis einer Verkehrsbedeutung oder einer bekannten Geschwindigkeitsbeschränkung ermittelt ist. Eine tatsächlich erreichbare Geschwindigkeit auf der Kante L1 bis L14 kann geringer sein, wenn die Kante L1 bis L14 beispielsweise durch hohes Verkehrsaufkommen überlastet ist oder eine Verkehrsbehinderung im Bereich der Kante L1 bis L14 vorliegt.An edge L1 to L14 may be associated with a maximum cruising speed determined, for example, on the basis of a traffic significance or a known speed limit. An actually achievable speed on the edge L1 to L14 can be lower if the edge L1 to L14 is overloaded, for example, by high traffic volume or there is a traffic obstruction in the area of the edge L1 to L14.
Aus der Gesamtheit der Informationen, die ein Fließen von Verkehr im Verkehrsnetz
Eine Verkehrslage kann allgemein auch für ein Verkehrsnetz bestimmt werden, das Teil des Verkehrsnetzes
Um die Verkehrslage im Verkehrsnetz
- – eine lokale Verkehrsdatenerhebung kann beispielsweise mittels Induktivschleifen, Infrarot-, Radar-, Ultraschall-, Magnetfeldsensoren, Kombinations-, Laserdetektoren und Videokameras erfolgen. Dabei können beispielsweise eine Verkehrsstärke, eine Verkehrsdichte, eine durchschnittliche Geschwindigkeit oder ein Belegungsgrad an einem Messort auf einer Kante bestimmt werden.
- – Bei einer abschnittsweisen Verkehrsdatenerhebung können Reisezeiten individueller Verkehrsteilnehmer durch Fahrzeugwiedererkennung basierend beispielsweise auf Kennzeichenerfassung (ANPR) oder mit dem Abgleich von Mustern, die bei lokalen Detektoren erhoben werden (z. B. Induktivschleifen, Laserdetektoren), bestimmt werden.
- – Mittels fahrzeugbasierter Verkehrsdatenerhebung, beispielsweise auf der Basis von Reisedaten, die zwischen Fahrzeugen ausgetauscht werden (Floating Car Data, FCD) oder Reisedaten, die um Inhalte beispielsweise einer Rad-, Regen-, Abstandsregeltempomat- oder einer anderen Sensorik angereichert sind, (Extended Floating Car Data, XFCD) durchgeführt werden. Durch einen Abgleich von Positionsdaten mit einer digitalen Straßenkarte und durch Ermittlung der verwendeten Route zwischen zwei bekannten Positionen kann auf die Geschwindigkeit auf den Streckenabschnitten zwischen Start- und Zielposition geschlossen werden. Im Fall von XFCD kann die benutzte Route auch genau bekannt sein.
- – Mittels Verkehrsmodellierung können werkehrliche Kenngrößen auf mikroskopischer Ebene (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Fahrstreifenwahl einzelner Fahrzeuge) oder auf makroskopischer Ebene (fahrzeugstrombezogene Informationen, wie z. B. mittlere Geschwindigkeit, Verkehrsstärke auf einem Streckenabschnitt, Rückstaulänge an einem Knotenpunkt) rechnerisch bestimmt werden.
- – Auf der Basis von Verkehrsmeldungen können beispielsweise Baustellen, Störungen, Sperrungen oder Veranstaltungen berücksichtigt werden, die den
Verkehrsfluss im Verkehrsnetz 100 beeinflussen können. - – Auch Umfelddaten, beispielsweise Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Sichtweite, Fahrbahnzustand und Fahrbahntemperatur, können zur Beschreibung der
Verkehrslage im Verkehrsnetz 100 umfasst sein.
- - A local traffic data collection can be done for example by means of inductive loops, infrared, radar, ultrasonic, magnetic field sensors, combination, laser detectors and video cameras. In this case, for example, a traffic volume, a traffic density, an average speed or a degree of occupancy at a measuring location on an edge can be determined.
- In the case of a segmental traffic data collection, travel times of individual road users can be determined by vehicle recognition based, for example, on license plate recognition (ANPR) or the matching of patterns that are collected at local detectors (eg inductive loops, laser detectors).
- By means of vehicle-based traffic data collection, for example on the basis of travel data exchanged between vehicles (floating car data, FCD) or travel data enriched with contents of, for example, a wheel, rain, adaptive cruise control or another sensor system (extended floating Car Data, XFCD). By comparing position data with a digital road map and by determining the route used between two known positions can be concluded that the speed on the sections between start and end position. In the case of XFCD, the route used can also be known exactly.
- By means of traffic modeling it is possible to computationally determine reproducible parameters on a microscopic level (eg speed, acceleration, lane selection of individual vehicles) or on a macroscopic level (vehicle flow-related information, such as average speed, traffic volume on a section, backstop length at a node point) become.
- - On the basis of traffic reports, for example, construction sites, disturbances, closures or events can be taken into account, which the traffic flow in the
transport network 100 can influence. - - Also environmental data, such as temperature, humidity, visibility, road condition and road surface temperature, can be used to describe the traffic situation in the
transport network 100 includes his.
Die Abstände zwischen fest installierten Datenquellen sind im Allgemeinen ungleichmäßig und mitunter sehr groß. Ein Anteil von Fahrzeugen, die Positionsdaten übermitteln, ist üblicherweise sehr gering und die übermittelnden Fahrzeuge sind ebenfalls ungleichmäßig über das Verkehrsnetz
Um die Verkehrslage in einem Verkehrsnetz wie dem Verkehrsnetz
Die Verarbeitungseinrichtung
Die Verarbeitungseinrichtung
Ferner ist die Verarbeitungseinrichtung
In einer Ausführungsform des Systems
Ein Zusammenhang, welcher die Korrelation zwischen den Verkehrsdaten der Datenquellen angibt, ist in Form von mehreren linearen Korrelationsabschnitten
Benachbarte lineare Korrelationsabschnitte
In den Feldern der Matrix
In dem in
In der untersten Zeile der Matrix
In the bottom line of the
Die bestimmten Verkehrsdaten werden im vertikal angetragenen Wertebereich der Datenquelle X1 abgelesen. Aus den so bestimmten Werten für die Datenquelle X1 in der untersten Zeile wird eine Verteilung bestimmt, die durch eine nach links weisende Kurve angedeutet ist. Die zur Veranschaulichung dargestellte Kurve basiert auf einer Vielzahl von Werten. Von dieser Verteilung wird ein Mittelwert bestimmt, der durch ein horizontales Dreieck dargestellt ist, dessen Spitze im Wertebereich der vertikalen Datenquelle X1 auf den entsprechenden Wert zeigt. Dieser Wert ist das bestimmte Verkehrsdatum.The determined traffic data are read in the vertically indicated value range of the data source X1. From the values thus determined for the data source X1 in the bottom line, a distribution is indicated, which is indicated by a curve pointing to the left. The illustrative curve is based on a variety of values. From this distribution, a mean value is determined, which is represented by a horizontal triangle whose peak points in the value range of the vertical data source X1 to the corresponding value. This value is the specific traffic date.
In einer weiteren Ausführungsform kann durch Vergleichen des bestimmten Werts für die vertikal angetragene Datenquelle X1 mit dem Verkehrsdatum der horizontal angetragenen Datenquelle X1 eine Überprüfung der Bestimmungsqualität der verwendeten Korrelationen durchgeführt werden.In a further embodiment, by comparing the determined value for the vertical data source X1 with the traffic data of the horizontal data source X1, a check can be made for the quality of determination of the correlations used.
In noch einer weiteren Ausführungsform kann der für die vertikal angetragene Datenquelle X1 bestimmte Wert auch einfach aus dem Wert der horizontal angetragenen Datenquelle X1 übernommen werden, ohne eine Betrachtung der Verkehrsdaten aus den Datenquellen X2 und Xn durchzuführen.In yet another embodiment, the value determined for the vertical data source X1 may also simply be taken from the value of the horizontal data source X1 without carrying out a viewing of the traffic data from the data sources X2 and Xn.
Die beschriebene Vorgehensweise wird für die restlichen vertikal angetragenen Datenquellen X2 bis Xn wiederholt, bis Verkehrsdaten für alle Datenquellen X1 bis Xn vorliegen. Aus den bestimmten Verkehrsdaten kann die Verkehrslage im Verkehrsnetz
In einem ersten Schritt
In einem folgenden Schritt
In einem folgenden Schritt
In einem anschließenden Schritt
Die Bestimmungsqualität der Verkehrslagenbestimmung kann in einem folgenden Schritt
Anschließend kann das Verfahren erneut durchlaufen. Wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist, kann das Verfahren
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- 2009-12-28 DE DE102009055337A patent/DE102009055337A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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