DE10020252A1 - Verfahren zur Steuerung der Übertragungszeitpunkte von Daten, die Ereignisse betreffen, die durch Fahrzeuge detektiert werden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Übertragungszeitpunkte von Daten, die Ereignisse betreffen, durch die Fahrzeuge einer Fahrzeugflotte, insbesondere eine Stichproben-Fahrzeugflotte, detektiert werden, an eine Dienstzentrale. Die Fahrzeuge ermitteln fortlaufend Daten, die sie zeitlich voneinander beabstandet an die Zentrale übermitteln. Dabei wird der Abstand und damit der Ermittlungszeitpunkt in Übereinstimmung mit einer statistischen Verteilungsfunktion festgelegt. Durch das fortlaufende Ermitteln von Daten und das dementsprechend fortlaufende Übertragen der ermittelten Daten nach einer statistischen Verteilungsfunktion gelingt es, Ereignisse im Umfeld der Fahrzeuge kontinuierlich zu überwachen, die Belastung des Übertragungssystems gering zu halten und eine ausreichende statistische Sicherheit für die Auswertung der Daten in der Zentrale zu erreichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Übertragungszeitpunkte von Daten, die Ereignisse betreffen, die durch Fahrzeuge einer Fahrzeugflotte, insbesondere ei­ ner Stichproben-Fahrzeugflotte detektiert werden, an eine Zentrale.

Es gibt Straßenverkehrsdienstleistungen die darauf basie­ ren, dass Daten, die im Fahrzeug anfallen bzw. erhoben wer­ den und die bisher nicht oder nur lokal im Fahrzeug verwen­ det wurden, zu einer Dienstezentrale übertragen werden.

Dort werden diese Daten mit den Daten aus einer Vielzahl anderer Fahrzeuge verknüpft und Schlussfolgerungen abgelei­ tet. Die Vielzahl von Fahrzeugen sind zum Beispiel Stich­ probenfahrzeuge einer Fahrzeugflotte, die nicht nur organi­ satorisch verbundene Fahrzeuge, sondern beliebige Fahrzeuge umfassen kann, z. B. alle Fahrzeuge, die in einem gegebenen Straßennetz gleichzeitig unterwegs sind. Beispiele für ent­ sprechende Dienste sind: Staudetektion, Unfalldetektion oder die Übertragung von Daten, die auf den Wetterzustand schließen lassen. Derartige Dienste werden als "Floating Car Data"-Dienste bezeichnet.

Die Aussagesicherheit der Schlussfolgerungen lässt sich steigern, wenn man eine große Anzahl von Fahrzeugen einbe­ zieht. Andererseits sind solche Abfragen problematisch, da aufwendige Mobilfunktechnologien mit begrenzter Kapazität verwendet werden müssen. Es ist also ein Kompromiss zwischen der Anzahl der Übertragungen und der Aus­ sagesicherheit notwendig.

Die Übertragung der Ergebnisse der Auswertungen der Zentra­ le zu den Fahrzeugen (diese Übertragungsrichtung wird im Folgenden "Downlink" genannt) kann entweder über einen Rundfunkkanal (z. B. DAB, GSM-SMS-CB) oder über eine Punkt- zu-Punkt-Verbindung (z. B. Mobilfunk, GSM-BS, GSM-SMS-PtP) gesendet werden. Diese Übertragungen im Downlink können auch zur Steuerung der Übertragungen vom Fahrzeug zur Zen­ trale (im Folgenden "Uplink" genannt) verwendet werden.

Die Steuerung der Uplink-Übertragungen kann erstens perio­ disch organisiert werden, z. B. wenn die Fahrzeuge nach einer bestimmten, dienstespezifischen Zeitspanne oder Wegstrecke ihre Daten übertragen. Zweitens können die Uplink- Übertragungen ereignisgesteuert durchgeführt werden, etwa wenn definierte Ereignisse vom Fahrzeug detektiert werden, z. B. Stillstand der Fahrt auf der Autobahn. Periodische bzw. ereignisgesteuerte Organisation der Uplink-Übertragun­ gen ist z. B. in der DE-C-195 13 640 beschrieben.

Die bekannten Verfahren arbeiten in manchen Anwendungen gut, jedoch gibt es auch Anwendungen, bei denen sie unzu­ länglich arbeiten oder versagen. Insbesondere bei ereignis­ gesteuerter Organisation der Datenübertragungen besteht die Gefahr, dass viele Fahrzeuge innerhalb kurzer Zeit auf das Mobilfunksystem zugreifen, wenn ein Ereignis eintritt, das von vielen Fahrzeugen detektiert wird, z. B. einsetzender Regen, und die Fahrzeuge entsprechende Meldungen an die Zentrale senden. Schmalbandige Mobilfunkdienste können hierdurch überlastet werden, und Übertragungssysteme mit ausreichender Leistungsfähigkeit würden hohe Übertragungs­ kosten verursachen.

Diese Probleme sind bei Anwendungen bekannt, bei denen die Fahrzeuge im Rahmen eines Monitoringprozesses zu vorbe­ stimmten Zeitpunkten oder vorbestimmten Daten erfassen und die erfaßten Daten anschließend an die Zentrale übermit­ teln, wodurch es aufgrund der Gleichzeitigkeit der Über­ mittlung regelmäßig zu Überlastungen in Übertragungssystem kommen kann.

Weiterhin verursachen die bekannten Verfahren einen sehr hohen Verwaltungs- und Bearbeitungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Übertragungszeitpunkte anzugeben, bei dem eine Überlastung des Übertragungssystem möglichst verhin­ dert wird und welches für Monitoringanwendungen besonders geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebe­ nen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Gemäß der Erfindung ermitteln Fahrzeuge der Fahrzeugflotte fortlaufend Daten über Ereignisse im Umfeld der Fahrzeuge. Diese Daten werden durch Sensoren im oder am Fahrzeug er­ faßt und so aufbereitet, daß diese über eine Uplinkverbin­ dung an die Zentrale gesandt werden können. Gemäß der Er­ findung werden die Daten zu Sendezeitpunkten an die Zentra­ le gesendet, die zeitlich so beabstandet sind, daß sie ei­ ner vorgegebenen statistischen Verteilungsfunktion genügen. Der Abstand der Sendezeitpunkte wird dabei anhand einer vorgegebenen statistischen Verteilungsfunktion festgelegt, das heißt, der Sendezeitpunkt wird zufällig entsprechend der Verteilungsfunktion erzeugt oder pseudozufällig berechnet.

Dabei werden die Daten so fortlaufend ermittelt, daß die Zentrale nach der Übertragung der Daten eine ausreichend zuverlässige Information über die Aktualität und damit die Qualität der Daten hat. Das heißt, schnell veränderliche Daten werden häufiger ermittelt als wenig oder überhaupt nicht veränderliche Daten. Dabei kann die fortlaufende Er­ mittlung regelmäßig in festen zeitlichen Abständen oder in im wesentlichen festen zeitlichen Abständen oder ereignis­ orientiert, also beispielsweise nach Zurücklegen einer vor­ gegebenen Strecke durch das Fahrzeugs erfolgen. Es hat sich bewährt, Daten stetig zu erfassen und die jeweils unmit­ telbar vor dem Sendezeitpunkt erfaßten Daten an die Zentrale über die Uplinkverbindung zu übertragen. Dadurch wird die zeitlich aktuellste Information über das erfaßte Ereignis übermittelt. Mithin kann aus dieser Information eine zuverlässige Aussage in der Zentrale abgeleitet wer­ den.

Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung werden die zeitlichen Abstände der Sendezeitpunkte der Sendeanlage in dem Fahrzeug so gewählt, daß sie einer, insbesondere durch die Zentrale vorgegebenen, statistischen Verteilungsfunk­ tion genügen. Diese Ausbildungsform erweist sich gerade in Verbindung mit einem stetigen, fortlaufenden Erfassen von Daten als sehr geeignet, da ein besonderes hohes Maß an Aktualität der der Zentrale zur Verfügung gestellten Daten gegeben ist und somit gerade bei schnell veränderlichen Da­ ten eine hohe Aussagekraft der Daten in der Zentrale ge­ geben ist. Die Zentrale kann somit mit großer Sicherheit aussagekräftige Aussagen treffen. Durch die erfindungsge­ mäße Wahl der Sendezeitpunkte nach der statistischen Ver­ teilungsfunktion gelingt es, die Sendezeitpunkte der ver­ schiedenen Fahrzeuge statistisch zu verteilen, das heißt, über einen größeren Zeitbereich zu verwaschen, was zu einer gleichmäßigeren, niedrigeren Gesamtbelastung des Übertra­ gungssystems führt. Durch das Verfahren kann erfindungsge­ mäß weitgehend ausgeschlossen werden, daß alle oder sehr viele Fahrzeuge zum selben Zeitpunkt oder innerhalb einer kurzen Zeitspanne ihre Daten an die Zentrale übertragen und dadurch das Übertragungssystem überlastet wird.

Dabei kann die Bestimmung der Sendezeitpunkte bzw. die zeitlichen Abstände dieser nach einer statistischen Vertei­ lungsfunktion erfolgen, die unmittelbar diese festlegt oder diese indirekt festlegt. Dies kann insbesondere über statistisch gewählte zurücklegende Strecken erfolgen, bei deren Erreichen der Sendezeitpunkt für ds Übertragen der Daten gegeben ist. Damit kann die Bestimmung der Sendezeit­ punkte nicht nur in Abhängigkeit der Zeit, sondern auch anderer Paramteter, wie zurückgelegte Strecke, Temperatur usw. erfolgen. Dabei werden stets entsprechende statisti­ sche Verteilungsfunktionen gewählt.

Nach einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung wird aus­ gelöst von der Detektion eines die Datenübertragung an die Zentrale auslösenden Ereignisses, das kann vorzugsweise das Zurücklegen einer vorgegebenen Strecke sein, der Sendezeit­ punkt dadurch gewählt, daß nach einer Verzögerungszeit, die einer statistischen Verteilungsfunktion genügt, die fort­ laufend ermittelten Daten an die Zentrale übertragen wer­ den. Dabei können die fortlaufen ermittelten Daten andere Daten sein als diejenigen, die für die Datenübertragungs­ auslösung ermittelt wurden. Beispielsweise wurde für die Auslösung der Datenübertragung das Zurücklegen einer be­ stimmten Fahrstrecke ermittelt, während die übertragenen Daten aktuelle Wetterdaten, das heißt, Temperatur, Luft­ feuchtigkeit, Luftdruck sein können. Bei derartigen wenig veränderlichen Daten wird vorzugsweise die Datenerfassung unmittelbar aus die Detektion des die Übertragung auslösen­ den Ereignisses gekoppelt, wobei sichergestellt ist, daß die gewählte Verzögerungszeit länger ist als die Zeit, die zur Erfassung der Daten notwendig ist. Dadurch ist sicher­ gestellt, daß eine fortlaufende Ermittlung der Daten auf­ grund des regelmäßig auftretenden auslösenden Ereignisses zur Auslösung der Datenübertragung sowie eine gute Aktuali­ tät der ermittelten Daten im Zeitpunkt der Datenübertragung gegeben ist.

Durch die Wahl des auslösenden Ereignisses aus dem fahr­ zeugindividuellen Eigenschaften, wie z. B. die zurückgelegte Strecke, ist über die nach einer statistischen Verteilungs­ funktion gewählten Sendezeitpunkte hinaus eine grundsätz­ liche Verteilung durch die fahrzeugindividuelle Auslösung gewährleistet, was die statistische Verteilung der Sende­ zeitpunkte insgesamt noch verstärkt. Dadurch sind extreme kurzzeitige Überbelastungen durch die Übertragung derarti­ ger "Floating Car Data" nicht gegeben.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die statistische Verteilungsfunktion eine vorbestimmte Verteilungsfunktion mit wenigstens einem freien Parameter, für den die Zentrale einen konkreten Parameterwert wählt, den sie an die Fahr­ zeuge sendet. Dadurch kommt man für alle Arten von Ereig­ nissen mit einer Basis-Verteilungsfunktion aus, die leicht an spezielle Erfordernisse zur korrekten Erkennung von be­ stimmten Ereignissen angepasst werden kann.

Dabei wird der konkrete Parameterwert vorzugsweise so ge­ wählt, dass innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach Detek­ tion eines Ereignisses durch mehrere Fahrzeuge statistisch so viele Fahrzeuge Daten in Bezug auf das Ereignis senden, dass in der Zentrale eine vorbestimmte statistische Sicher­ heit besteht, dass das Ereignis tatsächlich eingetreten ist.

Nach einer bevorzugten Ausbildung ermittelt die Zentrale anhand der von den verschiedenen Fahrzeugen übermittelten Daten, in Kenntnis der aktuellen Verteilungsfunktion die Anzahl der Fahrzeuge im Erfassungsgebiet. Auf Basis der Anzahl der Fahrzeuge wird dann der wenigstens eine freie Parameter der vorbestimmten Verteilungsfunktion durch die Zentrale neu bestimmt und über eine Downlinkverbindung an die Fahrzeuge der Fahrzeugflotte übermittelt. Dabei wird der zeitliche Abstand der Sendezeitpunkte so gewählt, daß er einer vorbestimmten statistischen Verteilungsfunktion genügt, die durch die Zentrale vorgegeben ist, so ist es auf einfache Art möglich die Anzahl der Fahrzeuge der Fahr­ zeugflotte abzuschätzen. Dies erfolgt mit einer hohen Ver­ läßlichkeit, da einerseits die Verteilungsfunktion in der Zentrale bekannt ist und andererseits die Fahrzeuge jedes für sich und alle regelmäßig nach einer statistischen Ver­ teilungsfunktion Daten an die Zentrale übermitteln. Durch die Möglichkeit der Anpassung der freien Parameter der Ver­ teilungsfunktion ist es möglich, auf geänderte Rahmenbedin­ gungen, beispielsweise durch das Erfassen anderer, geänder­ ter Ereignisse, durch geänderte Zusammenstellung der Fahr­ zeugflotte oder durch geänderte räumliche Struktur des Er­ fassungsgebietes zu reagieren und die Verteilungsfunktion entsprechend zu wählen. Dadurch ist eine optimierte Daten­ übertragung und Datenerfassung und -auswertung zu jedem Zeitpunkt sichergestellt.

Darüber hinaus ist es möglich, die ermittelte Anzahl der Fahrzeuge, die aus dem fortlaufenden kontinuierlichen Moni­ toringprozeß der Fahrzeuge ermittelt wurde, im Rahmen ande­ rer "Floating Car Data"-Dienste zu verwenden. Beispiele hierfür sind rein ereignisgesteuerte, einmalige und stati­ stisch verzögerte Datenübertragungen sowie durch die Zen­ trale veranlaßte statistisch verzögerte Datenübertragungen der gesamten Fahrzeugflotte zu einem Ereignis. Diese ande­ ren "Floating Car Data"-Dienste werden parallel neben dem vorgenannten Monitoring-"Floating Car Data"-Dienst betrie­ ben. Bei dem Parallelbetrieb mehrerer "Floating Car Data"- Dienste werden die statistischen Verteilungsfunktionen der einzelnen Dienste aufeinander abgestimmt, wobei sie vor­ zugsweise der selben statistischen Verteilungsfunktion genügen und insbesondere den selben freien Parameterntypen genügen. Damit ist eine einfache gemeinsame Handhabung der "Floating-Car-Data"-Dienste gegeben und eine optimierte Da­ tenübertragungssystemauslastung erreicht.

Als statistische Verteilungsfunktion wird vorzugsweise eine negativ exponentielle oder gleichverteilte Verteilungs­ funktion verwendet.

Durch eine Abfrage-Start-Message von der Zentrale an die Fahrzeuge der Fahrzeugflotte, insbesondere der Stichproben- Fahrzeugflotte, bzw. mit einer Abfrage-Stop-Message wird vorzugsweise der Zeitraum, in dem das erfindungsgemäße Ver­ fahren angewendet wird, festgelegt. In diesem Zeitraum wer­ den die Daten fortlaufend erfaßt und entsprechend einer statistischen Verteilungsfunktion, die die Sendezeitpunkte festlegt, an die Zentrale übertragen. Außerhalb dieses Zeitraumes finden keine Datenübertragungen in der vorbe­ schriebenen Art statt. Dadurch gelingt es, die kontinuier­ liche Belastung des Datenübertragungssystemes weiter abzu­ senken. Dabei wird vorzugsweise die fortlaufend Erfassung der Daten ebenso wie die Datenübertragung an die Zentrale aktiviert bzw. deaktiviert. Dadurch wird der Energiever­ brauch und die Verwaltung des Systems verbessert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des prinzi­ piellen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Zentrale sendet über eine Downlinkverbindung eine Ab­ frage-Start-Message, die als "Broad-Cast-Message" reali­ siert ist, mit der die durch die Abfrage-Start-Message an­ gesprochenen Fahrzeuge beginnen, Ereignisse zu detektieren.

Mit der Abfrage-Start-Message kann die Art der Ereignisse, die durch die Fahrzeuge detektiert werden sollen, festge­ legt werden. Dementsprechend werden spezifische Sensoren im oder am Fahrzeug aktiviert, die fortlaufend die entspre­ chenden Ereignisse detektieren und dementsprechende Daten an eine Sendeeinheit für die Uplinkverbindung von dem je­ weiligen Fahrzeug zu der Zentrale zur Verfügung stellen.

In Fig. 1 sind Downlinkverbindungen von der Zentrale zu den Fahrzeugen durch einen in Richtung der Zeitachse ge­ richteten Pfeil dargestellt, während die Uplinkverbindungen von den Fahrzeugen durch Pfeile in der Gegenrichtung darge­ stellt sind. Exemplarisch werden in Fig. 1 nur die Daten­ übertragungen von drei Fahrzeugen aus der gesamten Fahr­ zeugflotte, die durch die Zentrale angesprochen wird, dar­ gestellt. Jeder Uplinkverbindung ist eine Kennzeichnung des jeweiligen Fahrzeuges (1, 2, 3) zugeordnet.

Jedes Fahrzeug (1, 2, 3) sendet für sich die fortlaufend erfaßten Daten zu den entsprechenden Sendezeitpunkten, die durch verschiedene Pfeile bei der Zeitachse dargestellt sind. Dabei sind die jeweiligen Zeitpunkte so festgelegt, daß ihr jeweiliger zeitlicher Abstand für jedes Fahrzeuge (1, 2, 3) einer statistischen Verteilungsfunktion genügt. Diese statistische Verteilungsfunktion ist der Zentrale bekannt und wird über einen freien Parameter λ, der mit der Abfrage-Start-Message von der Zentrale zu den Fahrzeugen übertragen wird, für die betreffenden Fahrzeuge festgelegt.

Durch die statistische Verteilung der Abstände der Sende­ zeitpunkte für jedes einzelne Fahrzeug gelingt es, eine nach einer statistischen Verteilungsfunktion festgelegte aber unbestimmte Verteilung der Sendezeitpunkte des Fahrzeuges zu bestimmen und dadurch über die gesamte Fahrzeugflotte eine statistisch gleichmäßig verteilte Be­ lastung der Übertragungskanäle, insbesondere der Uplink­ kanäle, sicherzustellen. Dadurch wird es möglich, extreme Situationen, wie das zeitgleiche oder nahezu zeitgleiche Senden aller Fahrzeuge zu verhindern. Dies erfolgt, ohne daß es zu wesentlichen Einschränkungen der Aussagefähigkeit der Zentrale zu dem Vorhandensein bestimmter Ereignisse oder Ereignisverteilungen kommt.

Hat die Zentrale einen ausreichenden Datensatz der Fahr­ zeugflotte erhalten und ausgewertet, so sendet sie in Form einer Broadcast-Message eine Abfrage-Stop-Message, durch die die Fahrzeuge die Datenerfassung einstellen und dement­ sprechend auch die Übertragung der Daten beenden. Dadurch ist die Belastung des Datenübertragungssystems, insbeson­ dere der Uplinkkanäle, reduziert.

Der zeitliche Abstand zwischen der Abfrage-Start-Message und der Abfrage-Stop-Message wird abhängig von dem zu er­ fassenden Ereignis gewählt, der Zeitraum kann wenige Minu­ ten, aber auch viele Stunden umfassen.

Zusammengefaßt verfolgt das vorstehend beschriebene Verfah­ ren das Ziel, die Anzahl der Übertragungen in den Uplink­ kanälen zu reduzieren, indem die Fahrzeuge statistisch verteilt ihre fortlaufenden ermittelten Daten an die Zen­ trale übertragen. Dadurch gelingt es, ein Monitoring der Fahrzeuge bzw. der Fahrzeugflotte auf der Basis der "Floating-Car-Data"-Dienste zu realisieren.

Dieses Vorgehen ist besonders sinnvoll, um die teuere Kom­ munikation über Mobilfunktsysteme zu reduzieren, schmal­ bandige Kommunikationssysteme nicht zu überlasten, und um der Zentrale trotzdem eine ausreichende statistische Aussagesicherheit über detektierte bzw. überwachte Ereignisse zu erlauben. Diese Überwachung erfolgt fortlaufend entweder in einem kontinuierlichen oder in einem regelmäßigen, zeit­ lich beabstandeten, Prozeß.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung der Übertragungszeitpunkte von Daten, die Ereignisse betreffen, die durch Fahrzeuge einer Fahrzeugflotte, insbesondere einer Stichproben-Fahrzeugflotte detektiert werden, an eine Zentrale, dadurch kennzeichnet, dass Fahrzeuge fortlaufend Daten ermitteln und die ermittelten Daten zeitlich beabstandet an die Zentrale sendet, wobei der zeitliche Abstand unter Berücksichtigung einer statistischen Verteilungsfunktion gewählt wird und dadurch eine statistische verteilte zeitliche Verzögerung der Sendezeitpunkte gegeben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand der Sendezeitpunkte einer statistischen Verteilungsfunktion genügt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale die von den Fahr­ zeugen übermittelten Daten auswertet und die Anzahl N der Fahrzeuge im Erfassungsgebiet bestimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Detektion eines eine Datenübertragung an die Zentrale auslösenden Ereignisses die Daten­ übertragung einer statistischen Verteilungsfunktion genügend zeitlich verzögert erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Datenübertragung an die Zentrale aus­ lösende Ereignis durch das Zurücklegen einer vorge­ gebenen Strecke bestimmt ist.

6. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die statistische Verteilungsfunk­ tion eine vorbestimmte Verteilungsfunktion mit wenig­ stens einem freien Parameter (λ) ist, für den die Zen­ trale einen konkreten Parameterwert wählt, den sie an die Fahrzeuge sendet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrale die von den Fahrzeugen übermittelten Daten auswertet, die Anzahl N der Fahrzeuge im Erfas­ sungsgebiet bestimmt und zur Festlegung des wenigstens einen freien Parameter verwendet.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Anspruch 1 ge­ nannte statistische Verteilungsfunktion negativ exponentiell oder gleichverteilt ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrale an die Fahrzeuge eine Abfrage-Start-Message zum Starten der Übertragungen von den Fahrzeugen und eine Abfrage- Stop-Message zum Beenden der Übertragungen von den Fahrzeugen sendet.