DE102016220400B3 - Method and device for determining a traffic condition at a traffic node with at least two traffic arms - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Verkehrszustandes an einem Verkehrsknoten (61), umfassend die folgenden Schritte: Erfassen von C2X-Informationen im Umfeld des Verkehrsknotens (61), Erfassen von einzelnen Inquiry-Nachrichten (20, 21) von mobilen Drahtloskommunikationseinheiten (9) in einem vorgegebenen Erfassungsbereich (7, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4), wobei die Drahtloskommunikationseinheiten (9) jeweils durch eine eindeutige Kennung identifiziert werden, Schätzen einer Geschwindigkeit (12) einer erfassten Drahtloskommunikationseinheit (9) aus einer Zeitdifferenz zwischen einem Empfang einer ersten Inquiry-Nachricht (20) dieser Drahtloskommunikationseinheit (9) und einem Empfang einer nachfolgenden Inquiry-Nachricht (21) dieser Drahtloskommunikationseinheit (9) unter Berücksichtigung von Abmessungen (11) des vorgegebenen Erfassungsbereichs (7, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4), Fusionieren der C2X-Information und der geschätzten Geschwindigkeit (12) mittels eines Bayesschen Netzes (30) zu einer Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilung (14) für diese Drahtloskommunikationseinheit (9), Schätzen einer Fahrzeuganzahl (15), wobei die Anzahl von erfassten Drahtloskommunikationseinheiten (9) mittels mindestens einem Korrekturfaktor (16) korrigiert wird, Ausgeben der geschätzten Fahrzeuganzahl (15) und der Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilungen (14). Ferner betrifft die Erfindung eine zugehörige Vorrichtung (1).The invention relates to a method for determining a traffic state at a traffic node (61), comprising the following steps: detection of C2X information in the vicinity of the traffic node (61), detection of individual inquiry messages (20, 21) by mobile wireless communication units (9 ) in a predetermined detection area (7, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4), wherein the wireless communication units (9) are each identified by a unique identifier, estimating a speed (12) of a detected wireless communication unit (9 ) from a time difference between a reception of a first inquiry message (20) of this wireless communication unit (9) and a reception of a subsequent inquiry message (21) of this wireless communication unit (9) taking into account dimensions (11) of the predetermined coverage area (7, 7 -1, 7-2, 7-3, 7-4), merging the C2X information and the estimated speed (12) using a Bayesian network s (30) to a speed probability distribution (14) for said wireless communication unit (9), estimating a vehicle number (15), wherein the number of detected wireless communication units (9) is corrected by at least one correction factor (16), outputting the estimated vehicle number (15) and the velocity probability distributions (14). Furthermore, the invention relates to an associated device (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Verkehrszustandes an einem Verkehrsknoten mit mindestens zwei Verkehrsarmen.The invention relates to a method and a device for determining a traffic condition at a traffic node having at least two traffic arms.
Zum Regeln des Verkehrs an einem Verkehrsknoten, beispielsweise einer Kreuzung, werden üblicherweise Lichtsignalanlagen verwendet. Um den Verkehr bestmöglich regeln zu können, benötigen Steuerungen der Lichtsignalanlagen Informationen über die Fahrzeuge, welche die Lichtsignalanlage passieren. Hierbei wird zwischen direkt messbaren und indirekt ableitbaren Kenngrößen unterschieden. Die direkt messbaren Kenngrößen sind gemäß Richtlinie für Lichtsignalanlagen (RiLSA, 2010) u. a. der Belegungsgrad sowie die Zeitlücke zwischen Fahrzeugen; zu den ableitbaren Informationen gehören Verkehrsmengenzählungen und Geschwindigkeiten.For controlling the traffic at a traffic junction, for example an intersection, traffic light installations are usually used. In order to be able to regulate the traffic in the best possible way, controllers of the traffic light systems require information about the vehicles which pass through the traffic light system. Here, a distinction is made between directly measurable and indirectly derivable parameters. The directly measurable parameters are in accordance with the directive for traffic signal systems (RiLSA, 2010) u. a. the occupancy rate and the time gap between vehicles; The derivable information includes traffic counts and speeds.
Der Belegungsgrad betrifft das Vorhandensein von Fahrzeugen an einem bestimmten Punkt oder Streckenabschnitt vor der Lichtsignalanlage. Die Zählinformation betrifft die Fahrzeuganzahl, welche im Laufe einer bestimmten Zeit, z. B. während die Lichtsignalanlage „Rot” signalisiert, in den Streckenabschnitt vor der Lichtsignalanlage einfahren.The degree of occupancy relates to the presence of vehicles at a certain point or distance in front of the traffic signal. The counting information relates to the number of vehicles, which in the course of a certain time, for. B. while the traffic signal "red" signaled, enter the section before the traffic signal.
Die Geschwindigkeit betrifft die Zeit, welche die Fahrzeuge benötigen, um einen bestimmten Streckenabschnitt zu passieren.The speed refers to the time it takes the vehicles to pass through a particular stretch of road.
Neuere Verfahren zur Lichtsignalsteuerung, wie z. B. in
In der Praxis besteht die Schwierigkeit, dass derzeit, und auch zukünftig, nicht mit einer Ausstattungs- und Detektionsrate von 100% aller Fahrzeuge zu rechnen ist.In practice, there is the difficulty that at present, and also in the future, can not be expected with a equipment and detection rate of 100% of all vehicles.
In
Aus der
Der Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Verkehrslage an einem Verkehrsknoten mit mindestens zwei Verkehrsarmen zu schaffen, bei der ein Verkehrszustand auch bei einem geringen Ausstattungsgrad der Fahrzeuge mit C2X verbessert durchgeführt werden kann.The invention is based on the technical problem of providing a method and a device for determining a traffic situation at a traffic junction with at least two traffic arms, in which a traffic condition can be improved even with a low equipment level of the vehicles with C2X.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The technical problem is solved by a method with the features of
Insbesondere wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Verkehrszustandes an einem Verkehrsknoten mit mindestens zwei Verkehrsarmen zur Verfügung gestellt, umfassend die folgenden Schritte: Erfassen von C2X-Informationen im Umfeld des Verkehrsknotens mittels einer C2X-RSU (Road Side Unit), Erfassen von einzelnen Inquiry-Nachrichten von mobilen Drahtloskommunikationseinheiten mittels mindestens einer Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung mit einem vorgegebenen Erfassungsbereich, wobei die Drahtloskommunikationseinheiten jeweils durch eine eindeutige Kennung identifiziert werden, Schätzen einer Geschwindigkeit einer erfassten Drahtloskommunikationseinheit aus einer Zeitdifferenz zwischen einem Empfang einer ersten Inquiry-Nachricht dieser Drahtloskommunikationseinheit und einem Empfang einer nachfolgenden Inquiry-Nachricht dieser Drahtloskommunikationseinheit unter Berücksichtigung von Abmessungen des vorgegebenen Erfassungsbereichs mittels einer Steuerung, Fusionieren der C2X-Information und der geschätzten Geschwindigkeit mittels eines Bayesschen Netzes zu einer Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilung für diese Drahtloskommunikationseinheit mittels der Steuerung, Schätzen einer Fahrzeuganzahl auf Grundlage einer Anzahl von gleichzeitig oder in einem Zeitintervall erfassten Drahtloskommunikationseinheiten mittels der Steuerung, wobei die Anzahl von erfassten Drahtloskommunikationseinheiten mittels mindestens einem Korrekturfaktor korrigiert wird, Ausgeben der geschätzten Fahrzeuganzahl und der Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilungen mittels einer Ausgabeeinrichtung.In particular, a method for determining a traffic condition at a traffic node having at least two traffic arms is provided, comprising the following steps: detecting C2X information in the vicinity of the traffic node by means of a C2X RSU (Road Side Unit), detecting individual inquiry messages of mobile wireless communication units by means of at least one wireless transceiver having a predetermined coverage area, the wireless communication units each being identified by a unique identifier, estimating a speed of a detected wireless communication unit from a time difference between receiving a first inquiry message from that wireless communication unit and receiving one subsequent Inquiry message this wireless communication unit, taking into account dimensions of the predetermined detection range means controlling, by means of the controller, fusing the C2X information and the estimated speed using a Bayesian network into a speed probability distribution for that wireless communication unit, estimating a vehicle number based on a number of wireless communication units detected simultaneously or at a time interval, the number of detected Wireless communication units is corrected by means of at least one correction factor, outputting the estimated number of vehicles and the speed probability distributions by means of an output device.
Ferner wird eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Verkehrszustandes an einem Vekehrsknoten mit mindestens zwei Verkehrsarmen geschaffen, umfassend eine C2X-RSU zum Empfangen von C2X-Informationen im Umfeld des Verkehrsknotens, mindestens eine Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung mit einem vorgegebenen Erfassungsbereich zum Empfangen von Signalen von Drahtloskommunikationseinheiten, eine Steuerung, und
eine Ausgabeeinrichtung, wobei die C2X-RSU derart ausgebildet ist, C2X-Informationen im Umfeld des Verkehrsknotens zu erfassen, und wobei die mindestens eine Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung derart ausgebildet ist, einzelne Inquiry-Nachrichten von mobilen Drahtloskommunikationseinheiten in dem vorgegebenen Erfassungsbereich zu erfassen, wobei die Drahtloskommunikationseinheiten jeweils durch eine eindeutige Kennung identifiziert werden, und wobei die Steuerung derart ausgebildet ist, eine Geschwindigkeit für eine erfasste Drahtloskommunikationseinheit aus einer Zeitdifferenz zwischen einem Empfang einer ersten Inquiry-Nachricht dieser Drahtloskommunikationseinheit und einem Empfang einer nachfolgenden Inquiry-Nachricht dieser Drahtloskommunikationseinheit unter Berücksichtigung von Abmessungen des vorgegebenen Erfassungsbereichs zu schätzen, die C2X-Information und die geschätzte Geschwindigkeit mittels eines Bayesschen Netzes zu einer Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilung für diese Drahtloskommunikationseinheit zu fusionieren, und eine Fahrzeuganzahl auf Grundlage einer Anzahl von gleichzeitig oder in einem Zeitintervall erfassten Drahtloskommunikationseinheiten zu schätzen, wobei die Anzahl von erfassten Drahtloskommunikationseinheiten mittels mindestens einem Korrekturfaktor korrigiert wird, und wobei die Ausgabeeinrichtung derart ausgebildet ist, die geschätzte Fahrzeuganzahl und die Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilungen auszugeben.Furthermore, an apparatus is provided for determining a traffic condition at a traffic node having at least two traffic arms, comprising a C2X-RSU for receiving C2X information in the vicinity of the traffic node, at least one wireless transceiver having a predetermined detection area for receiving signals from wireless communication units , a controller, and
an output device, wherein the C2X-RSU is designed to detect C2X information in the vicinity of the traffic node, and wherein the at least one wireless transceiver is configured to detect individual inquiry messages from mobile wireless communication units in the predetermined coverage area, wherein the wireless communication units are each identified by a unique identifier, and wherein the controller is configured, a speed for a detected wireless communication unit from a time difference between a reception of a first inquiry message of this wireless communication unit and a reception of a subsequent inquiry message of this wireless communication unit under consideration estimate the dimensions of the predetermined detection area, the C2X information and the estimated speed using a Bayesian network to a speed probability distribution g, for estimating a vehicle number based on a number of wireless communication units detected simultaneously or at a time interval, wherein the number of detected wireless communication units is corrected by at least one correction factor, and wherein the output means is configured to estimate the estimated number of vehicles and to output the velocity probability distributions.
Die Grundidee der Erfindung ist, die von mobilen Drahtloskommunikationseinheiten, welche in großer Zahl in mobilen Endgeräten, wie beispielsweise Smartphones, drahlosen Kopfhörern oder drahtlosen Freisprecheinrichtungen etc. verbaut sind, periodisch ausgesandten Inquiry-Nachrichten dazu zu verwenden, einen Verkehrszustand an einem Verkehrsknoten zu bestimmen. Solche Inquiry-Nachrichten werden ausgesandt, um ein Aufbauen von Verbindungen mit anderen Drahtloskommunikationeinheiten oder -stationen im Umfeld vorzubereiten. Die Drahtloskommunikationseinheiten übermitteln hierzu eine eindeutige Kennung, über die sich diese jeweils eindeutig identifizieren lassen. Um den Verkehrszustand aus den Inquiry-Nachrichten abzuleiten, wird mindestens eine Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung verwendet. Die mindestens eine Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung weist einen genau vorgegebenen oder zumindest genau bekannten Erfassungsbereich auf. Ein solcher Erfassungsbereich kann idealerweise eine gerichtete „Empfangskeule”, beispielsweise einer hierfür vorgesehenen Richtfunkantenne, sein, welche selektiv lediglich den zu erfassenden Verkehrsarm des Verkehrsknotens erfasst. In diesem vorgegebenen Erfassungsbereich werden die Zeitpunkte der empfangenen Inquiry-Nachrichten einer Drahtloskommunikationseinheit erfasst. Aus den erfassten Zeitpunkten der einzelnen Inquiry-Nachrichten wird in Abhängigkeit der Abmessungen des vorgegebenen Erfassungsbereichs eine Geschwindigkeit der mobilen Drahtloskommunikationseinheit geschätzt. Die auf diese Weise geschätzte Geschwindigkeit wird anschließend in einem Bayesschen Netz unter Berücksichtigung der Eigenschaften der verwendeten Sensoren (hier der Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung und der C2X-RSU) zu einer Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilung fusioniert. Hierbei werden auch die C2X-Daten einbezogen, welche gegebenenfalls zusätzlich im gleichen Zeitraum wie die Inquiry-Nachrichten von der C2X-RSU erfasst wurden. Ferner wird eine Fahrzeuganzahl geschätzt. Dies erfolgt auf Grundlage der erfassten Inquiry-Nachrichten, wobei angenommen wird, dass eine erfasste Drahtloskommunikationseinheit mindestens einem Fahrzeug auf dem zugehörigen Verkehrsarm entspricht. Das Schätzen der Fahrzeuganzahl erfolgt unter Berücksichtigung von mindestens einem Korrekturfaktor.The basic idea of the invention is to use periodically sent inquiry messages from mobile wireless communication units, which are installed in large numbers in mobile terminals, such as smartphones, wireless headphones or wireless hands-free devices etc., to determine a traffic condition at a transport node. Such inquiry messages are sent to prepare for establishing connections with other wireless communication units or stations in the environment. For this purpose, the wireless communication units transmit a unique identifier, via which they can be uniquely identified. In order to derive the traffic condition from the inquiry messages, at least one wireless transceiver is used. The at least one wireless transmitting / receiving device has a precisely predetermined or at least exactly known detection range. Such a detection area may ideally be a directional "reception lobe", for example a directional antenna provided for this purpose, which selectively detects only the traffic arm of the traffic node to be detected. In this predetermined detection range, the times of the received inquiry messages of a wireless communication unit are detected. From the detected times of the individual inquiry messages, a speed of the mobile wireless communication unit is estimated depending on the dimensions of the predetermined detection area. The speed estimated in this way is then fused in a Bayesian network, taking into account the characteristics of the sensors used (here the wireless transceiver and the C2X-RSU) to a velocity probability distribution. This also includes the C2X data, which may have been recorded in the same period as the Inquiry Messages from the C2X-RSU. Further, a vehicle number is estimated. This is done on the basis of the acquired inquiry messages, assuming that a detected wireless communication unit corresponds to at least one vehicle on the associated traffic arm. Estimating the number of vehicles takes place taking into account at least one correction factor.
Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens und der beschriebenen Vorrichtung ist, dass ein Verkehrszustand an einem Verkehrsknoten verbessert bestimmt werden kann. Gegenwärtig verfügbare Detektoren und Verkehrssteuerungssysteme sind teuer und setzen die Detektion möglichst vieler Fahrzeuge voraus, um leistungsfähig und insbesondere verkehrsabhängig den Verkehr zu steuern. Durch das beschriebene Verfahren, das auf die zukünftig in Fahrzeugen eingesetzte C2X-Technik, sowie weit verbreitete Drahtloskommunikationseinheiten (beispielsweise gerichtete Standard-Bluetooth-Sende-Empfangseinrichtungen) aufsetzt, kann ein Großteil der Kosten für die Mess- und Steuerungstechnik eingespart werden. Langfristig vorhandene Infrastruktur kann zurückgebaut werden, so dass auf diese Weise Ressourcen geschont werden können. So wird der Weg zu einer netzweiten Verkehrserfassung und -steuerung geebnet, indem auch Verkehrsknoten kostengünstig ausgestattet werden können, die bisher nicht ausgestattet werden konnten.The advantage of the described method and apparatus is that a traffic condition at a traffic node can be determined improved. Currently available detectors and traffic control systems are expensive and require the detection of as many vehicles as possible in order to control the traffic efficiently and in particular traffic-dependent. The described method, which is based on the future C2X technology used in vehicles, as well as widespread wireless communication units (for example directed standard Bluetooth transceivers), can save a large part of the costs for the measurement and control technology. long-term existing infrastructure can be dismantled so that resources can be spared in this way. This will pave the way to network-wide traffic detection and control by cost-effectively equipping transportation hubs that previously could not be equipped.
Drahtloskommunikationseinheiten sollen hierbei mobile Endgeräte sein, welche ein standardisiertes drahtloses Kommunikationsprotokoll aufweisen. Beispielsweise können solche mobilen Endgeräte Smartphones, Kopfhörer, Laptops oder Freisprecheinrichtungen etc. sein. Die Drahtloskommunikation kann beispielsweise über Bluetooth, WLAN, WiMAX etc. erfolgen. Hierbei werden aber insbesondere nur Kommunikationsprotokolle bzw. Modi der Drahtloskommunikationseinheiten betrachtet, die mit einem periodischen Aussenden von Inquiry-Nachrichten einhergehen, so dass diese von einer entsprechenden Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung empfangen werden können. Insbesondere sind die Drahtloskommunikationseinheiten in der Lage, sich eindeutig zu identifizieren, beispielsweise über eine Media Access Control-(MAC)-Adresse.Wireless communication units are intended to be mobile terminals which have a standardized wireless communication protocol. By way of example, such mobile terminals may be smartphones, headphones, laptops or hands-free devices, etc. The wireless communication can be done for example via Bluetooth, WLAN, WiMAX, etc. Here, however, only communication protocols or modes of the wireless communication units are considered, which are accompanied by a periodic transmission of inquiry messages, so that they can be received by a corresponding wireless transceiver. In particular, the wireless communication units are able to uniquely identify, for example via a Media Access Control (MAC) address.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mobilen Drahtloskommunikationseinheiten Bluetooth-Einheiten sind und die mindestens eine Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung eine Bluetooth-Sende-Empfangseinrichtung ist.In a particularly preferred embodiment, it is provided that the mobile wireless communication units are Bluetooth units and the at least one wireless transceiver is a Bluetooth transceiver.
Die geschätzte Fahrzeuganzahl und die Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilungen werden von der Ausgabeeinrichtung beispielsweise als analoges oder digitales Verkehrszustandssignal, beispielsweise in Form eines Datenpakets, ausgegeben. Das ausgegebene Verkehrszustandssignal kann dann von einer Lichtsignalanlage oder von einem zentralen oder dezentralen Verkehrsleitsystem weiterverarbeitet werden.The estimated number of vehicles and the speed probability distributions are output by the output device, for example, as an analog or digital traffic condition signal, for example in the form of a data packet. The output traffic condition signal can then be further processed by a traffic signal system or by a centralized or decentralized traffic control system.
Die Geschwindigkeit VBT einer Drahtloskommunikationseinheit wird bei bekannten Abmessungen des Erfassungsbereichs der zugehörigen Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung wie folgt bestimmt: wobei rBT die Ausdehnung des Erfassungsbereichs entlang des Verkehrsarmes, tFirst der Zeitpunkt der ersten und tLast der Zeitpunkt der letzten Detektion einer Inquiry-Nachricht der Drahtloskommunikationseinheit bezeichnen. Hierbei muss beachtet werden, dass beim Inquiry-Vorgang periodisch nach Drahtloskommunikationseinheiten gesucht wird und üblicherweise ein- und dieselbe Drahtloskommunikationseinheit mehrfach detektiert wird. Das bedeutet: je weniger häufig ein solches Gerät detektiert wird (bzw. je schneller es den Erfassungsbereich der entsprechenden Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung durchfährt), desto größer sind eine geschätzte Geschwindigkeit und ein resultierender Fehler der geschätzten Geschwindigkeit. Wird ein Fahrzeug in dem Erfassungsbereich hingegen häufiger detektiert (d. h. das Fahrzeug ist langsam unterwegs), so sind die geschätzte Geschwindigkeit und der resultierende Fehler kleiner.The speed V BT of a wireless communication unit is determined as follows with known dimensions of the detection range of the associated wireless transceiver: where r BT denotes the extent of the detection area along the traffic arm, t First the time of the first and t Last the time of the last detection of an Inquiry message of the wireless communication unit. It should be noted that the Inquiry process is searched periodically for wireless communication units and usually one and the same wireless communication unit is detected multiple times. That is, the less often such a device is detected (or the faster it traverses the detection range of the corresponding wireless transceiver), the greater are an estimated speed and a resulting estimated speed error. On the other hand, if a vehicle is detected more frequently in the detection area (ie, the vehicle is traveling slowly), the estimated speed and resulting error are smaller.
Die Abmessungen des Erfassungsbereichs können sich in Abhängigkeit der Witterung und der Bebauung verändern. Es kann vorgesehen sein, dies beim Schätzen der Geschwindigkeit entsprechend zu berücksichtigen.The dimensions of the detection area may change depending on the weather and the development. It may be provided to take this into account when estimating the speed accordingly.
Für den Fall, dass nur eine einzige Detektion einer Drahtloskommunikationseinheit vorliegt, kann VBT nicht bestimmt werden. Hier hat es sich in der Praxis als sinnvoll erwiesen, von einer vorbestimmten Geschwindigkeit auszugehen, z. B. VBT = Vmax, da jede weitere Detektion ohnehin zu einer Verringerung von VBT führt.In the event that there is only a single detection of a wireless communication unit, V BT can not be determined. Here it has proven useful in practice to start from a predetermined speed, z. B. V BT = V max , since any further detection anyway leads to a reduction of V BT .
Der Fehler der oben beschriebenen Drahtloskommunikationseinheit-basierten Schätzung von Geschwindigkeiten ist abhängig von der Geschwindigkeit der Drahtloskommunikationseinheit bzw. der Fahrzeuge selbst. Da der Inquiry-Vorgang selbst eine gewisse Zeit andauert und in dieser Zeit nach im Empfangsbereich befindlichen Drahtloskommunikationseinheiten gesucht wird, ist die Wahrscheinlichkeit einer Detektion verfahrensbedingt hoch, wenn sich eine Drahtloskommunikationseinheit lange im Erfassungsbereich der Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung befindet, sich also nur langsam bewegt. Umgekehrt ist die Wahrscheinlichkeit einer Detektion umso geringer, je weniger Zeit die Drahtloskommunikationseinheit im Erfassungsbereich verbringt, insbesondere also, wenn das Fahrzeug sich schnell bewegt. Als Konsequenz ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass bei kleinen Geschwindigkeiten auch die meisten sich im Empfangsbereich befindenden Drahtloskommunikationseinheiten erfasst werden. Bei großen Geschwindigkeiten gilt hingegen das Gegenteil, d. h. es existiert eine reziproke Proportionalität zwischen der Wahrscheinlichkeit, eine bestimmte Geschwindigkeit zu messen und der Geschwindigkeit V der Drahtloskommunikationseinheit.The error of the above-described wireless communication unit-based estimation of speeds is dependent on the speed of the wireless communication unit (s) itself. Since the inquiry process itself lasts for a certain time and is searched for in-range wireless communication units in that time, the probability of Detection process-related high when a wireless communication unit is long in the detection range of the wireless transceiver, so moves only slowly. Conversely, the less time the wireless communication unit spends in the detection area, the lower the probability of detection, in particular when the vehicle is moving rapidly. As a consequence, there is a high probability that, at low speeds, most of the wireless communication units in the reception area will also be detected. At high speeds, on the other hand, the opposite applies. H. there is a reciprocal proportionality between the probability of measuring a certain speed and the speed V of the wireless communication unit.
In einer Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass ein Korrekturfaktor eine Detektionswahrscheinlichkeit der Drahtloskommunikationseinheiten ist. Ein solcher Korrekturfaktor ermöglicht es dann, eine Fahrzeuganzahl im Erfassungsbereich genauer zu schätzen.In one embodiment, it is therefore provided that a correction factor is a detection probability of the wireless communication units. Such a correction factor then makes it possible to estimate a number of vehicles in the detection area more accurately.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Korrekturfaktor abhängig von der geschätzten Geschwindigkeit der Drahtloskommunikationseinheit(en) ist. Jede Detektion einer Drahtloskommunikationseinheit im vorgegebenen Erfassungsbereich entspricht hierbei mindestens einer Drahtloskommunikationseinheit bzw. einem Fahrzeug, das diesen Erfassungsbereich passiert. Hierüber kann eine a-priori-Wahrscheinlichkeit für eine Fahrzeuganzahl in Abhängigkeit ihrer tatsächlichen Geschwindigkeit empirisch bestimmt werden. Auf diese Weise ist es möglich, Fahrzeuganzahlen auch bei geringen Ausstattungsgraden der Fahrzeuge mit C2X, zu schätzen.In particular, it can be provided that the correction factor depends on the estimated Speed of the wireless communication unit (s) is. Each detection of a wireless communication unit in the predetermined detection area corresponds in this case to at least one wireless communication unit or a vehicle that passes through this detection area. By way of this, an a-priori probability for a number of vehicles can be determined empirically as a function of their actual speed. In this way, it is possible to estimate vehicle numbers even with low equipment levels of vehicles with C2X.
Zur Berücksichtigung des Ausstattungsgrades der Fahrzeuge mit entsprechenden Drahtloskommunikationseinheiten ist ferner in einer bevorzugten weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass ein Korrekturfaktor ein Ausstattungsgrad der Fahrzeuge mit Drahtloskommunikationseinheiten ist. Der Korrekturfaktor kann beispielsweise den Ausstattungsgrad der Fahrzeuge mit Bluetooth-Einheiten repräsentieren, sofern die Drahtloskommunikationseinheiten Bluetooth-Einheiten sind.In order to take into account the equipment level of the vehicles with corresponding wireless communication units, it is further provided in a preferred further embodiment that a correction factor is an equipment level of the vehicles with wireless communication units. The correction factor may, for example, represent the equipment level of the vehicles with Bluetooth units if the wireless communication units are Bluetooth units.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten der Drahtloskommunikationseinheiten bzw. der Fahrzeuge entspricht die Fahrzeuganzahl dann im Mittel dem Reziproken des Ausstattungsgrades der Fahrzeuge mit Drahtloskommunikationseinheiten, das heißt
Es hat sich als sinnvoll erwiesen, diese Gleichung bei gleichverteilten Drahtloskommunikationseinheiten und Ausstattungsgraden im Bereich zwischen ca. 30% und 100% anzuwenden. In der Regel ist davon auszugehen, dass dies beispielweise der Fall ist, wenn Bluetooth-Einheiten als Drahtloskommunikationseinheiten vorgesehen sind.It has been found useful to apply this equation to equally distributed wireless communication units and equipment levels ranging between about 30% and 100%. As a rule, this is to be assumed, for example, when Bluetooth units are provided as wireless communication units.
Bei niedrigeren Ausstattungsgraden und geringen Erfassungsreichweiten kann diese Gleichung hingegen nicht angewendet werden. Darüber hinaus ist die Gleichung auch bei hohen Geschwindigkeiten nicht mehr anwendbar. Es haben sich Maximalgeschwindigkeiten von ca. 50 km/h bei 30 m und ca. 150 km/h bei 100 m Erfassungsbereich als sinnvoll erwiesen. Ein entsprechender funktionaler Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit V, der Fahrzeuganzahl N und der maximalen Geschwindigkeit ist dabei als a-priori-Wissen zu hinterlegen, z. B. als Wahrscheinlichkeit oder als Polynomfunktion.By contrast, this equation can not be used for lower equipment levels and low detection ranges. In addition, the equation is no longer applicable even at high speeds. Maximum speeds of approx. 50 km / h at 30 m and approx. 150 km / h at 100 m detection range have proven to be expedient. A corresponding functional relationship between the speed V, the number of vehicles N and the maximum speed is to be deposited as a priori knowledge, z. B. as a probability or as a polynomial function.
Gemäß der oben getroffenen Annahme, dass von extrem geringen Ausstattungsgraden für C2X (max. 1 bis 3%) und moderaten Ausstattungsgraden für Drahtloskommunikationseinheiten, bei Bluetooth beispielsweise von 20 bis 40%, ausgegangen werden kann, wird ein Fusionsverfahren benötigt, das in der Lage ist, mit unvollständigen und unsicheren Daten umzugehen. Das Fusionieren der gegebenenfalls zusätzlich erfassten C2X-Information und der aus den Inquiry-Nachrichten der Drahtloskommunikationseinheiten geschätzten Geschwindigkeit zu einer Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilung für die entsprechende Drahtloskommunikationseinheit wird erfindungsgemäß mittels eines Bayesschen Netzes in der Steuerung durchgeführt. In einem solchen Bayesschen Netz werden sowohl der Verkehrsprozess (physikalische Geschwindigkeiten und Fahrzeuganzahlen) als auch der Messprozess (gemessene/geschätzte Geschwindigkeiten und Fahrzeuganzahlen) als Zufallsprozesse betrachtet und als entsprechende Knoten des Bayesschen Netzes modelliert. Unsicherheit wird hierbei mit der Berechnung von bedingten Wahrscheinlichkeiten quantifiziert. Generell ermöglicht es das Bayessche Netz, unvollständige, lückenhafte Daten von Sensoren geeignet zusammenzuführen und hieraus gesuchte Größen zu bestimmen. Hierzu sind aber eine Kenntnis und eine Modellierung von Genauigkeit und Eigenschaften der eingesetzten Sensoren erforderlich.According to the assumption made above, that extremely low levels of C2X (maximum 1 to 3%) and moderate levels of wireless communication units, for example, 20 to 40% for Bluetooth, can be expected, a fusion process capable of doing so is needed to deal with incomplete and unsafe data. The fusion of the optionally additionally acquired C2X information and the speed estimated from the inquiry messages of the wireless communication units into a speed probability distribution for the corresponding wireless communication unit is carried out according to the invention by means of a Bayesian network in the controller. In such a Bayesian network, both the traffic process (physical speeds and vehicle counts) and the measurement process (measured / estimated speeds and vehicle counts) are considered as random processes and modeled as corresponding nodes of the Bayesian network. Uncertainty is quantified with the calculation of conditional probabilities. In general, the Bayesian network makes it possible to merge incomplete, incomplete data from sensors in a suitable manner and to determine the quantities sought from them. However, this requires knowledge and modeling of the accuracy and properties of the sensors used.
In diesem Bayesschen Netz entspricht ein Elternknoten V der tatsächlichen physikalischen Geschwindigkeit und die beiden Kindknoten VBT und VC2X den über die Drahtloskommunikationseinheiten gemessenen bzw. über C2X bereitgestellten Geschwindigkeiten der erfassten Fahrzeuge sowie P(V) der a-priori-Wahrscheinlichkeit des zugrundeliegenden Prozesses und P(VBT|V) sowie P(VC2X|V) den bedingten Wahrscheinlichkeiten, die die Eigenschaften der „Sensoren” repräsentieren, d. h. die Sensor-Likelihoods. In diesem Bayesschen Netz ist nun die a-posteriori-Wahrscheinlichkeit P(V|VBT, VC2X) zu bestimmen, die Aufschluss darüber gibt, welche Geschwindigkeit V zu erwarten ist, wenn die Geschwindigkeiten VBT und VC2X gemessen wurden. Die Fusionsgleichung ergibt sich mit α als Normierungskonstante zu:
Die Berechnung dieser Gleichung ist immer dann möglich, wenn Messwerte zur gleichen Zeit vorliegen. Sind die Messungen zeitlich asynchron, so besteht die Notwendigkeit der Synchronisierung. Liegen nur Messwerte eines Sensors vor, beispielsweise einer als Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung ausgebildeten Bluetooth-Sende-Empfangseinrichtung, so reduziert sich die Gleichung zu
Liegen nur C2X-Informationen vor, so reduziert sich die Gleichung entsprechend zu
Wird in einem Erfassungsbereich einer Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung hingegen keine Drahtloskommunikationseinheit erfasst, so wird davon ausgegangen, dass auch kein Fahrzeug den Erfassungsbereich passiert hat.If, however, no wireless communication unit is detected in a detection area of a wireless transceiver, it is assumed that no vehicle has also passed the coverage area.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drahtloskommunikationseinheiten an jedem der mindestens zwei Verkehrsarme mittels jeweils mindestens einer eigenen Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung mit dem jeweiligen Verkehrsarm zugeordneten vorgegebenen Erfassungsbereichen erfasst werden. Dies hat den Vorteil, dass jeder Verkehrsarm mit einem eigenen vorgegebenen Erfassungsbereich überwacht werden kann.In one embodiment, it is provided that the wireless communication units are detected on each of the at least two traffic arms by means of at least one own wireless transceiver with predetermined detection ranges assigned to the respective traffic arm. This has the advantage that each traffic arm can be monitored with its own predetermined detection range.
In einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass auf Grundlage der von unterschiedlichen Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtungen für unterschiedliche Verkehrsarme erfassten Inquiry-Nachrichten mittels der Steuerung eine Richtungsinformation der Drahtloskommunikationseinheiten abgeleitet wird. Dies hat den Vorteil, dass neben einer Geschwindigkeitsverteilung und einer Fahrzeuganzahl auch noch eine Richtung und/oder eine mittlere Richtung der Drahtloskommunikationseinheiten bzw. Fahrzeuge bestimmt werden kann. Weist ein Verkehrsknoten beispielsweise vier Verkehrsarme auf und wird jeder der vier Verkehrsarme mittels einer eigenen Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung mit einem dem jeweiligen Verkehrsarm zugeordneten Erfassungsbereich überwacht, so kann aus der zeitlichen Abfolge einer Erfassung einer Drahtloskommunikationseinheit in zweien der Erfassungsbereiche auf eine Fahrtrichtung der Drahtloskommunikationseinheit geschlossen werden, so dass hieraus eine Richtungsinformation erzeugt werden kann. Beispielsweise kann auf diese Weise bestimmt werden, dass eine Drahtloskommunikationseinheit auf dem ersten der vier Verkehrsarme in Richtung des Verkehrsknoten gefahren ist und sich über den dritten der vier Verkehrsarme wie der von dem Verkehrsknoten entfernt hat. Dies ermöglicht somit, zusätzlich zu einer Fahrzeuganzahl und einer Geschwindigkeitsverteilung der Fahrzeuge auch einen Verkehrsfluss zu bestimmen. Auf diese Weise kann sowohl qualitativ als auch quantitativ bestimmt werden, welche der Verkehrsarme in welche Richtung(en) befahren werden.In a further embodiment it is further provided that direction information of the wireless communication units is derived by means of the control on the basis of the inquiry messages detected by different wireless transceivers for different traffic arms. This has the advantage that, in addition to a speed distribution and a number of vehicles, a direction and / or a mean direction of the wireless communication units or vehicles can also be determined. If a traffic junction has, for example, four traffic arms and if each of the four traffic arms is monitored by means of its own wireless transceiver with a detection area assigned to the respective traffic arm, it is possible to deduce a direction of travel of the wireless communication unit from the chronological sequence of detection of a wireless communication unit in two of the coverage areas be, so that from this direction information can be generated. For example, it may be determined in this way that a wireless communication unit on the first of the four traffic arms has traveled in the direction of the traffic node and has moved away beyond the third of the four traffic arms, such as that from the traffic node. This thus makes it possible to determine a traffic flow in addition to a number of vehicles and a speed distribution of the vehicles. In this way it can be determined both qualitatively and quantitatively which of the traffic arms are driven in which direction (s).
Es kann in der Regel davon ausgegangen werden, dass sich mehr als ein Fahrzeug im Erfassungsbereich befindet und die Fahrzeuge die gleichen oder sich nur langsam ändernde statistische Eigenschaften haben (Stationaritätsbedingung in der Signalverarbeitung). Unter der Annahme können die Geschwindigkeitsschätzungen der im Erfassungsbereich befindlichen Fahrzeuge geeignet kombiniert und hiermit die „Gesamtschätzung” verbessert werden. Dies kann durch einfache Mittelung oder durch wahrscheinlichkeitstheoretische Ansätze geschehen.It can generally be assumed that more than one vehicle is in the detection area and the vehicles have the same or only slowly changing statistical properties (stationarity condition in the signal processing). Assuming that the speed estimates of the vehicles in the detection area can be combined appropriately, the "overall estimate" can be improved. This can be done by simple averaging or probabilistic approaches.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass Geschwindigkeiten, die aus aufeinanderfolgend erfassten Inquiry-Nachrichten mindestens einer Drahtloskommunikationseinheit geschätzt wurden, unter Annahme einer Stationaritätsbedingung fusioniert werden. Es wird hierzu davon ausgegangen, dass sich eine Geschwindigkeit und eine Fahrzeuganzahl nur langsam über die Zeit ändern. Befinden sich beispielsweise n Fahrzeuge (bzw. Drahtloskommunikationseinheiten, beispielsweise Bluetooth-Einheiten) zum Zeitpunkt t im Erfassungsbereich rBT einer Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtung, so kann für den Zeitschritt t + 1 angenommen werden, dass sich immer noch n Fahrzeuge (bzw. Drahtloskommunikationseinheiten) im Erfassungsbereich befinden und dass die Drahtloskommunikationseinheiten sich mit einer ähnlichen Geschwindigkeit bewegen, und diese sich nur langsam ändert. Diese Annahmen führen zur Stationarität des betrachteten Verkehrszustandes.In a further embodiment, it is provided that speeds which have been estimated from successively acquired inquiry messages of at least one wireless communication unit are merged assuming a stationarity condition. It is assumed that speed and number of vehicles will change slowly over time. If, for example, n vehicles (or wireless communication units, for example Bluetooth units) are located in the detection range r BT of a wireless transceiver at time t, then it can be assumed for the time step t + 1 that there are still n vehicles (or wireless communication units) ) are in the detection area and that the wireless communication units are moving at a similar speed and this is changing slowly. These assumptions lead to the stationarity of the considered traffic condition.
Die beiden Annahmen führen dazu, dass Anforderungen an die Größe der Zeitschritte und des Erfassungsbereiches bestehen:
- – Die betrachteten Zeitschritte sind klein genug zu wählen, so dass sich Änderungen schnell auswirken können. Als praktisch sinnvoll haben sich beispielsweise Zeitschritte von 0,1 s erwiesen.
- – Der Erfassungsbereich ist groß genug zu wählen, so dass Änderungen von Geschwindigkeit und Fahrzeuganzahl klein sind. Gleichzeitig ist der Erfassungsbereich klein genug zu wählen, so dass Veränderungen des Verkehrsprozesses, z. B. ein sich ausbildender Stau, identifiziert werden können. Ein Erfassungsbereich von beispielsweise 30 bis 100 m hat sich hierbei als praktisch sinnvoll erwiesen.
- - The considered time steps are small enough to be chosen, so that changes can affect quickly. For example, time steps of 0.1 s have proven to be practically useful.
- - The detection range is large enough to choose, so that changes in speed and number of vehicles are small. At the same time the coverage is small enough to choose, so that changes in the transport process, eg. As a training congestion can be identified. A detection range of, for example, 30 to 100 m has proved to be practically useful.
Sind die Anforderungen erfüllt, können die Inquiry-Nachrichten der Drahtloskommunikationseinheiten innerhalb eines Zeitfensters bestimmter Größe erfasst werden und zu einer Gesamtaussage kombiniert werden. Hierbei ist zu beachten, dass dieses Zeitfenster so groß sein muss, dass Stationarität gewährleistet ist. Es sollte aber nicht viel größer sein, da sonst wesentliche, den Verkehrsprozess betreffende Eigenschaften weggeglättet, werden. Als praktisch sinnvoll haben sich Zeitfenster mit einer Größe von ca. 5 bis 10 s erwiesen.If the requirements are met, the inquiry messages of the wireless communication units can be captured within a time window of a certain size and combined into an overall message. It should be noted that this time window must be so large that stationarity is guaranteed. But it should not be much larger, since otherwise essential properties related to the traffic process will be smoothed out. Time windows with a size of about 5 to 10 s have proved to be practically useful.
Es kann hierbei auch vorgesehen sein, genauere, an die Tageszeit und/oder in Abhängigkeit des Verkehrszusatndes angepasste Zeitfenster zur weiteren Verbesserung einzusetzen.It can also be provided here, more accurate, the time of day and / or depending to adjust the time period of the traffic supplement for further improvement.
Zum Erläutern des Fusionierens unter Annahme von Stationarität wird nun vereinfachend angenommen, dass zum Zeitpunkt t = t1 genau ein Fahrzeug mit einer Drahtloskommunikationseinheit im Erfassungsbereich erfasst wurde, d. h. es wurden zwei Inquiry-Nachrichten zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst, so dass VBT = {VBT,0} ist. Die a-posteriori-Wahrscheinlichkeit wird dann im ersten Schritt wie folgt bestimmt:
Im Zeitschritt t = t2 (t2 > t1) wird die Drahtloskommunikationseinheit ein zweites Mal detektiert, d. h. es wird eine weitere Inquiry-Nachricht erfasst und hieraus zusammen mit der ersten erfassten Inquiry-Nachricht eine Geschwindigkeit geschätzt, so dass nun gilt VBT = {VBT,0, VBT,1} und
Nach T Zeitschritten gilt schließlich die folgende Gleichung, die mit VBT = {VBT,0, ..., VBT,T} der Formulierung der Stationaritätsannahme entspricht:
Diese Gleichung drückt aus, dass sich die zum Zeitpunkt T geschätzte a-posteriori-Wahrscheinlichkeit P(V|VBT,0;T) aus dem Produkt der zum Zeitschritt T – 1 bestimmten a-posteriori-Wahrscheinlichkeit P(V|VBT0;T-1) und der zum Zeitpunkt T zugehörigen Sensor-Likelihood P(VBT,T|V) und der a-priori-Wahrscheinlichkeit P(V) berechnet. Es kann gezeigt werden, dass die Verteilung P(V|VBT,0;T) mit jedem zusätzlichen Zeitschritt, in dem eine weitere Inquiry-Nachricht erfasst und hieraus eine Geschwindigkeit bestimmt wird, immer spitzer wird, sich also der zugrundeliegende, wahre statistische Mittelwert der Geschwindigkeit manifestiert.This equation expresses that the a posteriori probability P (V | BT, 0; T ) estimated at time T is calculated from the product of the a posteriori probability P (V | V BT0; T-1 ) and the sensor likelihood P (V BT, T | V) associated with the instant T and the a-priori probability P (V). It can be shown that the distribution P (V | BT, 0; T ) becomes more and more acute with each additional time step in which a further inquiry message is detected and from which a velocity is determined, ie the underlying, true statistical one Average speed manifested.
Ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit kann die Stationaritätsannahme auch auf weitere Drahtloskommunikationseinheiten und deren Erfassen ausgeweitet werden. Ohne hier die Herleitung detailliert zu beschreiben, ergibt sich diese dann für alle N Drahtloskommunikationseinheiten zu:
Die unter Berücksichtigung der Stationaritätsannahme zu lösende Fusionsgleichung kann schließlich wie folgt formuliert werden:
Um ein verlässliches Fusionsergebnis zu erhalten, besteht die wesentliche Aufgabe nun in der Modellierung der a-priori-Wahrscheinlichkeit P(V) und der Sensor-Likelihoods P(VBT|V) und P(VC2X|V). Die a-priori-Wahrscheinlichkeit P(V) charakterisiert die statistisch abgesicherte, zu erwartende physikalische Geschwindigkeit. Diese kann temporal (an einem festen Ort) und/oder räumlich (z. B. an einem Streckenabschnitt) betrachtet werden und durch umfangreiche Messungen mit genauen Referenzsensoren bestimmt werden. Es ist wichtig, dass P(V) für die Erfassungsbereiche jedes Sensors in jedem an dem Verkehrsknoten vorhandenen Verkehrsarm bestimmt wird.In order to obtain a reliable fusion result, the essential task now is to model the a-priori probability P (V) and the sensor likelihoods P (V BT | V) and P (V C2X | V). The a-priori probability P (V) characterizes the statistically verified, expected physical speed. This can be viewed temporally (at a fixed location) and / or spatially (eg at a section of track) and determined by extensive measurements with accurate reference sensors. It is important that P (V) be determined for the detection ranges of each sensor in each traffic branch present at the traffic node.
Ferner müssen die Sensoren, also die Drahtloskommunikations-Sende-Empfangseinheit und die C2X-RSU, im Bayesschen Netz modelliert werden, d. h. die zugehörigen bedingten Wahrscheinlichkeiten müssen bestimmt werden. Die bedingten Wahrscheinlichkeiten der Knoten VBT und VC2X charakterisieren die Genauigkeiten des „Bluetooth-Detektors” (d. h. der verwendeten Messmethode) und der C2X-RSU, die über einen Lernprozess mit Hilfe von Referenzsensoren bestimmt werden müssen. Zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeit P(VBT|V) und P(VC2X|V) sind Referenzaufzeichnungen der Geschwindigkeiten bei Kenntnis der „wahren” physikalischen Geschwindigkeit der betrachten Drahtloskommunikationseinheiten bzw. der mit diesen zusammenfallenden Fahrzeuge erforderlich. Da die tatsächlichen Geschwindigkeiten nicht bekannt sind, sind diese mit Hilfe eines genauen Referenzsensors zu bestimmen. Hierbei ist es wichtig, dass die Genauigkeiten der Drahtlos-Sende-Empfangseinrichtungen mit statistischer Sicherheit bestimmt werden können. Ist das „Verhalten” der Sensoren bekannt, so können P(VBT|V) und P(VC2X|V) entsprechend durch eine empirische Verteilungsdichtefunktion modelliert werden.Furthermore, the sensors, ie the wireless communication transceiver unit and the C2X-RSU, must be modeled in the Bayesian network, ie the associated conditional probabilities must be determined. The conditional probabilities of nodes V BT and V C2X characterize the accuracies of the "Bluetooth detector" (ie, the measurement method used) and the C2X-RSU that must be determined via a learning process using reference sensors. In order to determine the probability P (V BT | V) and P (V C2X | V), reference records of the speeds are required when the "true" physical speed of the considered wireless communication units or vehicles coinciding therewith is known. Since the actual speeds are not known, these are to be determined with the help of an accurate reference sensor. It is important here that the accuracies of the wireless transceivers can be determined with statistical certainty. If the "behavior" of the sensors is known, P (V BT | V) and P (V C2X | V) can be modeled accordingly by an empirical distribution density function.
Da nicht nur Fahrzeuge, sondern auch Fußgänger und Radfahrer, Passagiere von S-Bahnen, Bussen und anderen Verkehrsmitteln mit Drahtloskommunikationseinheiten, insbesondere Bluetooth-Einheiten, ausgestattet sein können, werden diese Drahtloskommunikationseinheiten fälschlicherweise detektiert. Wird auf Basis dieser die Geschwindigkeit geschätzt, so entsteht ein systematischer Fehler. Dies kann berücksichtigt werden, indem der Geschwindigkeitsschätzung nach obiger Gleichung eine Verkehrsmodusdetektion vorausgeht, die die unterschiedlichen Verkehrsmodi voneinander trennt.Since not only vehicles but also pedestrians and cyclists, passengers of suburban trains, buses and other means of transport can be equipped with wireless communication units, in particular Bluetooth units, these wireless communication units are erroneously detected. If the speed is estimated on the basis of this, then a systematic error arises. This can be taken into account by preceding the velocity estimation according to the above equation with traffic mode detection that separates the different traffic modes.
In einer weiteren Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass auf Grundlage der erfassten Inquiry-Nachrichten und der hieraus geschätzten Fahrzeuganzahl und/oder der geschätzten Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilungen ein Verkehrsmodus bestimmt wird, wobei der bestimmte Verkehrsmodus anschließend beim Schätzen der Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilungen und der Fahrzeuganzahl berücksichtigt wird. Zum Bestimmen des Verkehrsmodus können beispielsweise Heuristiken oder Mustererkennungsverfahren zum Einsatz kommen. Verkehrsmodus beschreibt dabei beispielsweise, ob sich ein Verkehrsteilnehmer zu Fuß, per S-Bahn, Bus oder Kraftfahrzeug bewegt.In a further embodiment, it is therefore provided that, on the basis of the acquired inquiry messages and the estimated number of vehicles and / or the estimating velocity probability distributions, the particular traffic mode is subsequently considered in estimating the velocity probability distributions and the number of vehicles. For example, heuristics or pattern recognition methods can be used to determine the traffic mode. Traffic mode describes, for example, whether a road user on foot, by suburban train, bus or motor vehicle moves.
Insbesondere ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilungen in Bezug auf die geschätzte Fahrzeuganzahl zu einer Gesamtgeschwindigkeitsverteilung zusammengefasst werden. Auf diese Weise wird eine Geschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilung in Bezug auf die geschätzte Fahrzeuganzahl bereitgestellt.In particular, it is provided in one embodiment that the speed probability distributions are combined with respect to the estimated number of vehicles to an overall speed distribution. In this way, a speed probability distribution with respect to the estimated number of vehicles is provided.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to preferred embodiments with reference to the figures. Hereby show:
In
Die erfassten Inquiry-Nachrichten
Die Steuerung
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Geschwindigkeiten
Die geschätzte Fahrzeuganzahl
In
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zusätzlich eine Richtungsinformation
Das Ableiten der Richtungsinformation
In
Wird eine Drahtloskommunikationseinheit erfasst, so wird deren Geschwindigkeit geschätzt und auf Grundlage der geschätzten Geschwindigkeit anschließend der Wert des Korrekturfaktors bestimmt. Die Fahrzeuganzahl wird dann durch diesen Wert dividiert. Der genaue Verlauf des Korrekturfaktors
Insbesondere kann und sollte beim Schätzen der Fahrzeuganzahl auch der Ausstattungsgrad der Fahrzeuge mit Drahtloskommunikationseinheiten berücksichtigt werden. Bei Bluetooth entspricht der Ausstattungsgrad derzeit zwischen 20% und 40%. Der Ausstattungsgrad kann insbesondere auch von dem überwachten Straßentyp abhängen, auf dem die Fahrzeuge fahren. In den Fahrzeugen, die auf einer Schnellstraße fahren, sind in der Regel mehr drahtlose Freisprecheinrichtungen aktiviert als innerorts.In particular, when estimating the number of vehicles, the degree of equipment of the vehicles with wireless communication units can and should also be taken into account. For Bluetooth, the equipment level is currently between 20% and 40%. In particular, the equipment level may also depend on the type of road on which the vehicles are traveling. In vehicles driving on a highway, more wireless hands-free devices are usually activated than in urban areas.
In
Nach dem Start
Im Verfahrensschritt
Es kann in einem Verfahrensschritt
Im Verfahrensschritt
Im Verfahrensschritt
Der Korrekturfaktor wird hierbei beispielsweise in dem Verfahrensschritt
Es kann zusätzlich in einem Verfahrensschritt
Es kann ferner in einem Verfahrensschritt
Im letzten Verfahrensschritt
Es ist vorgesehen, dass das Verfahren zyklisch wiederholt wird, so dass stets ein aktueller Verkehrszustand bestimmt wird und entsprechende Daten hierüber bereitgestellt werden.It is envisaged that the method is repeated cyclically, so that a current traffic condition is always determined and corresponding data is provided thereon.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- C2X-RSUC2X RSU
- 33
- Drahtlos-Sende-EmpfangseinrichtungWireless transceiver
- 44
- Bluetooth-Sende-EmpfangseinrichtungBluetooth transceiver
- 55
- Steuerungcontrol
- 66
- Ausgabeeinrichtungoutput device
- 77
- vorgegebener Erfassungsbereichpredetermined detection range
- 7-17-1
- vorgegebener Erfassungsbereichpredetermined detection range
- 7-27-2
- vorgegebener Erfassungsbereichpredetermined detection range
- 7-37-3
- vorgegebener Erfassungsbereichpredetermined detection range
- 7-47-4
- vorgegebener Erfassungsbereichpredetermined detection range
- 88th
- größerer Erfassungsbereichlarger detection area
- 99
- DrahtloskommunikationseinheitWireless communication unit
- 1010
- Bluetooth-EinheitBluetooth unit
- 1111
- Abmessungdimension
- 1212
- Geschwindigkeitspeed
- 1313
- Bayessches NetzBayesian network
- 1414
- GeschwindigkeitswahrscheinlichkeitsverteilungSpeed probability distribution
- 1515
- Fahrzeuganzahlnumber of vehicles
- 1616
- Korrekturfaktorcorrection factor
- 1717
- VerkehrszustandssignalTraffic condition signal
- 1818
- Richtungsinformationdirectional information
- 2020
- Inquiry-NachrichtInquiry message
- 2121
- Inquiry-NachrichtInquiry message
- 3030
- Bayessches NetzBayesian network
- 3131
- Knotennode
- 3232
- Knotennode
- 3333
- Knotennode
- 4040
- Korrekturfaktorcorrection factor
- 5050
- Fahrzeugvehicle
- 6060
- Verkehrsarmlittle traffic
- 60-160-1
- Verkehrsarmlittle traffic
- 60-260-2
- Verkehrsarmlittle traffic
- 60-360-3
- Verkehrsarmlittle traffic
- 60-460-4
- Verkehrsarmlittle traffic
- 6161
- Verkehrsknotentransportation hub
- 100–111100-111
- Verfahrensschrittesteps
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016220400.9A DE102016220400B3 (en) | 2016-10-18 | 2016-10-18 | Method and device for determining a traffic condition at a traffic node with at least two traffic arms |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016220400.9A DE102016220400B3 (en) | 2016-10-18 | 2016-10-18 | Method and device for determining a traffic condition at a traffic node with at least two traffic arms |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102016220400B3 true DE102016220400B3 (en) | 2017-10-05 |
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DE (1) | DE102016220400B3 (en) |
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CN110517483A (en) * | 2019-08-06 | 2019-11-29 | 杭州博信智联科技有限公司 | A kind of traffic information processing method and digital rail roadside unit |
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2016
- 2016-10-18 DE DE102016220400.9A patent/DE102016220400B3/en active Active
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