DE102014119710A1 - Vorrichtung und System zur Überwachung von Straßenverkehr, Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Überwachung von Straßenverkehr - Google Patents

Vorrichtung und System zur Überwachung von Straßenverkehr, Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Überwachung von Straßenverkehr Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein System zur Überwachung von Straßenverkehr, umfassend – einen Sensor zum Detektieren auf Straßen befindlichen Objekten, – eine drahtlose Sendeeinrichtung zum Übermitteln der erfassten Daten an eine Empfangsstation. Aufgrund der drahtlosen Sendeeinrichtung kann diese Überwachungsvorrichtung auf einer Höhenplattform angeordnet sein, und die erfassten Daten können aus an sich beliebiger Höhe zuverlässig an eine Empfangsstation übermittelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein System zur Überwachung von Straßenverkehr, ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Überwachung von Straßenverkehr.
  • Das Thema „autonomous Driving“ oder „selbstfahrende Autos“ wird in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen. Aufgrund der derzeit nur unzureichend vorhandenen Infrastruktur im Bereich der Car-to-Car Kommunikation bzw. der Car-to-Infrastructure Kommunikation, sind dem Vorhaben jedoch kurz- und mittelfristig Grenzen gesetzt. Weiterhin werden auch mittelfristig nur ein Bruchteil der Fahrzeuge mit kompatiblen Systemen ausgerüstet sein, um sich zu verständigen. Ein Hauptproblem des autonomen oder auch teilautonomen Fahrens ist, dass das Fahrzeug nicht im Voraus das Verkehrsgeschehen an der nächsten Kreuzung oder hinter einem für die Sensorik nicht einsehbaren Bereich kennt und somit auch nicht auf spezifische Situationen reagieren kann. Diese Situation ist auch durch die im Fahrzeug eingebaute Sensorik nicht zu erfassen, da weder die Reichweite ausreichend ist noch ein – nach aktuellem Stand der Technik – „um die Ecke sehen“ möglich ist. Da Unfälle mit autonomen Fahrzeugen aber das gesamte System in Frage stellen, wird eine zuverlässige Lösung als Voraussetzung für das autonome Fahren angesehen.
  • Die einzigen Kommunikationsinfrastrukturen, die heute eine großflächige Kommunikation ermöglichen, sind der Mobilfunk bzw. die Kommunikation über geostationäre bzw. tiefliegende Satelliten. Bedingt durch die inhärenten Laufzeiten zu den Satelliten und die sehr begrenzte Kapazität, ist Mobilfunk das geeignetere Medium für höheres Datenaufkommen. Da Mobilfunk aber nicht überall und insbesondere in den Städten nicht zuverlässig mit niedriger Latenz und hoher räumlicher Auflösung vorhanden ist, müssen zusätzliche Ansätze realisiert werden, um diese Lücke zu füllen.
  • Um an Kreuzungen und Unfallschwerpunkten eine zuverlässige Erfassung des Straßenverkehrs zu ermöglichen, gibt es Experimente mit aufgestellten Baken und Pfosten, die aber flächendeckend aufgestellt werden müssten und es müssten auch alle Fahrzeuge entsprechende Transponder installiert haben, um an dem System zu partizipieren. Dieser Ansatz erfordert immense Investitionen, da eine komplette Infrastruktur zur Vernetzung der Baken installiert werden müsste. Weitere Ansätze versuchen mit an Kreuzungen angebrachten Kameras eine vorausschauende Überwachung vorzunehmen. Die Frage, wie die Daten Echtzeit in das Fahrzeug kommen bleibt dabei aber meistens unbeantwortet.
  • Die Fahrzeuge selbst sind mit Radar, Stereokameras und Lidar ausgerüstet, um eine Umfelderkennung und vorrauschauende Gegenmaßnahmen bei drohender Gefahr vorzunehmen. Diese Umfelderkennung ist jedoch auf den geradlinigen in Fahrtrichtung vor einem Fahrzeug liegenden Bereich beschränkt. Durch Car-2-Car Kommunikation wird versucht, auch Daten von anderen Fahrzeugen in die eigene Umfelderkennung zu integrieren. Da aber nicht sämtliche Fahrzeuge mit derartigen Systemen ausgerüstet sind und sich zuverlässig in der Funkreichweite befinden, ist diese Situation für ein sicherheitskritisches System inakzeptabel. Weiterhin können derartige Ansätze nicht Fahrzeuge ohne Car-2-Car Systemen miteinbeziehen.
  • Die US 2013/0151135 A1 beschreibt ein Verkehrsüberwachungssystem, das zumindest zwei Sensoren umfasst, die vorzugsweise auf Masten oder einer anderen tragfähigen Struktur montiert sind und deren Erfassungsbereiche zumindest teilweise überlappen. Dabei weisen beide Sensoren verschiedene Erfassungsverfahren auf und sind dazu ausgebildet, den Straßenverkehr bzw. Objekte mit deren Abmessungen, Positionen und/oder Geschwindigkeiten zu erfassen. Die Sensoren können in Form einer Kamera, eines (Doppler-)Radars, eines Lidars, eines akustischen oder anderen geeigneten Sensors ausgebildet sein. Über Ein-/Ausgabeports können die erfassten Daten drahtlos ausgegeben werden.
  • Die WO 2010/105210 A2 offenbart ein in einem Fahrzeug integriertes Mobilfunkkommunikationssystem, welches eine Mehrzahl von Antennen umfasst, die am Fahrzeug angebracht sind. Die Antennen sind dazu ausgebildet gleichzeitig parallel mehrere Datenströme (MIMO) zu übertragen und/oder Funkstrahlen mittels Beamforming zu senden. Weiter ist das Mobilfunkkommunikationssystem dazu ausgebildet, Daten jeglicher Art mit geringer Latenz zwischen Fahrzeugen, zwischen einem Fahrzeug und einem stationären Kommunikationspartner und/oder zwischen stationären Kommunikationspartnern zu übertragen. Insbesondere können dies zwischen Fahrzeugen bzw. zwischen einem Fahrzeug und einem stationären Kommunikationspartner Daten zur Kollisionsverhinderung sein.
  • Aus der EP 1022923 B1 geht ein Verfahren zur Erfassung und Verarbeitung von verkehrstelematischen Daten hervor, wobei ein mit geeigneten Sensoren ausgerüstetes, nicht-erdgebundenes Erfassungssystem verwendet wird. Hierbei wird das nicht-erdgebundene Erfassungssystem als innerhalb der Erdatmosphäre fliegendes, in höheren Atmosphärenschichten quasi-stationär verankertes oder in einer Erdumlaufbahn befindliches Satellitensystem beschrieben. Die Sensoren erfassen bspw. Fahrzeuge und weitere verkehrsbezogenen Daten von Fahrzeugen. Diese Daten werden vorverarbeitet an eine Empfangsstation auf der Erde übermittelt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung und ein System zur Überwachung von Straßenverkehr vorzusehen, die dazu beitragen, insbesondere an Kreuzungen und Unfallschwerpunkten eine hohe Sicherheit zu gewährleisten.
  • Die Erfindung wird durch eine Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
  • Eine Vorrichtung nach einem ersten Aspekt der Erfindung zur Überwachung von Straßenverkehr umfasst
    • – einen Sensor zum Detektieren auf Straßen befindlichen Objekten,
    • – eine drahtlose Sendeeinrichtung zum Übermitteln der erfassten Daten an eine Empfangsstation, wobei die Sendeeinrichtung ein aktives Antennensystem (AAS) umfasst, das mehrere in einem Array angeordnete Antennen aufweist, und das aktive Antennensystem eine Steuereinrichtung umfasst, die zum Beamforming der gesendeten Funkstrahlen ausgebildet ist.
  • Mit einer solchen Sendeeinrichtung ist es einfach möglich, eine relative Positionsänderung zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangsstation auszugleichen und den durch das Beamforming gebündelten Strahl mittels des Beamformings nachzuführen. Hierdurch wird eine hohe Datenrate und/oder niedrige Latenz sichergestellt. Dies erlaubt die Installation der Sendeeinrichtung an einer beweglichen Plattform, insbesondere Höhenplattform, aber auch an einer statischen Vorrichtung.
  • Durch das Vorsehen einer drahtlosen Sendeeinrichtung kann die Überwachungsvorrichtung in an sich beliebiger Höhe über der Oberfläche der zu überwachenden Straßen angeordnet werden, so dass Beobachtungspunkte möglich sind, mit welchen Straßen in einem Kreuzungsbereich vollständig erfassbar sind.
  • Eine Vorrichtung nach einem zweiten Aspekt der Erfindung zur Überwachung von Straßenverkehr umfasst
    • – einen Sensor zum Detektieren von auf Straßen befindlichen Objekten,
    • – eine drahtlose Sendeeinrichtung zum Übermitteln der erfassten Daten an eine Empfangsstation, wobei die Sendeeinrichtung ein aktives Antennensystem (AAS) umfasst und das aktive Antennensystem sowohl als Sensor zur Überwachung des Straßenverkehrs als auch zum Übermitteln der erfassten Daten an die Empfangsstation ausgebildet ist.
  • Mit einer solchen Vorrichtung, bei der dasselbe aktive Antennensystem sowohl als Sensor als auch zum Übermitteln der Daten verwendet wird, wird nur ein aktives Antennensystem benötigt, um sowohl den Verkehr zu überwachen als auch die Daten an die Empfangsstation zu übertragen. Dies führt zu einem geringen Gewicht und geringem Stromverbrauch der Sendeeinrichtung.
  • Vorzugsweise ist in einem Überwachungssystem die Überwachungsvorrichtung an einer Höhenplattform angeordnet. Die Höhenplattform kann ein unbemanntes Flugobjekt oder auch an einem hohen Turm befestigt sein. Die Höhenplattform befindet sich vorzugsweise zumindest 100 m, insbesondere zumindest 200 m bzw. zumindest 500 m oder zumindest 1 km bzw. zumindest 5 km über der Ebene der zu überwachenden Straßen. Unbemannte Flugobjekte können in Höhen von einigen Kilometer über (z.B. 10 km bis 30 km) der Erdoberfläche über längere Zeit (Wochen, Monate bis Jahre) angeordnet sein.
  • Vorzugsweise umfasst der Sensor der Überwachungsvorrichtung zumindest eine Kamera und/oder ein Radar und/oder ein Lidar, oder eine Kombination davon. Der Sensor ist zum Erfassen von Objekten, wie Personen und Fahrzeuge, aus Entfernungen zumindest 100 m, insbesondere zumindest 200 m bzw. zumindest 500 m oder zumindest 1 km mit einer geeigneten Auflösung ausgebildet.
  • Der Sensor kann einen Mikroprozessor aufweisen, der zum automatischen Analysieren der erfassten Daten dahingehend ausgebildet ist, ob die Daten eines oder mehrere bewegte Objekte beschreiben, wobei bestimmte Informationen, wie z.B. Geschwindigkeit, Größe und Bewegungsrichtung des jeweiligen Objektes extrahiert werden. Vorzugsweise werden lediglich die extrahierten Daten übermittelt. Diese Daten umfassen Klassifikationsdaten des jeweiligen Objekts und dessen Bewegungskoordinaten.
  • Als Sendeeinrichtung kann ein aktives Antennensystem (AAS) verwendet werden, das mehrere in einem Array angeordnete Antennen aufweist. Das aktive Antennensystem kann eine Steuereinrichtung aufweisen, die zum Beamforming der gesendeten Funkstrahlen ausgebildet ist. Hierdurch kann der Funkstrahl auf die Empfangsstation gerichtet sein und bei einer Relativbewegung zwischen der Überwachungsvorrichtung und der Empfangsstation entsprechend nachgeführt werden.
  • Die Steuereinrichtung des aktiven Antennensystems ist vorzugsweise zum gleichzeitigen parallelen Übermitteln mehrerer Datenströme (MIMO) ausgebildet. Hierdurch kann eine hohe Datenrate erzielt werden.
  • Die Sende- bzw. Empfangseinrichtung kann zur drahtlosen Übermittlung der Daten einen Laserlink umfassen.
  • Sowohl ein aktives Antennensystem als auch ein Laserlink erlauben die Übertragung großer Datenmengen. Bei der Überwachung vom Straßenverkehr werden große Datenmengen erzeugt, die nicht immer in der Überwachungsvorrichtung ausgewertet werden können, da die Analyse von großen Datenmengen eine kontinuierliche Energieversorgung benötigt. Daher kann es zweckmäßig sein, die erfassten Daten unbearbeitet oder lediglich zu einem geringen Grad vorverarbeitet (z.B. komprimiert) an die Empfangsstation zu übermitteln. Weiterhin können sowohl ein aktives Antennensystem als auch ein Laserlink nachgeführt werden, so dass die Überwachungsvorrichtung und eine Empfangsstation nicht exakt zueinander positioniert sein müssen und trotzdem immer eine Datenverbindung mit hoher Datenrate sichergestellt ist.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Straßenverkehrs, umfasst
    • – ein aktives Antennensystem (AAS), das mehrere in einem Array angeordnete Antennen aufweist, und mit einer Steuereinrichtung versehen ist, die zum Beamforming der gesendeten Funkstrahlen ausgebildet ist, und
    • – eine Überwachungseinrichtung, die • zum Erzeugen eines gerichteten Funksignals, • zum Detektieren einer vom aktiven Antennensystem empfangenen Reflektion des Funksignals, und • zum Analysieren der Reflektion des Funksignals dahingehend, ob es eines oder mehrere bewegte Objekte erfasst hat,
    ausgebildet ist.
  • Die reflektierten Signale werden im Falle eines Radarsensors nach dem Radarrückstreuquerschnitt analysiert bzw. klassifiziert. Grundsätzlich weisen alle Objekte unterschiedliche Signaturen (Radarrückstreuquerschnitte) auf, die zudem frequenzabhängig sind. Die Signaturen können aus Datenbanken bezogen oder selbst gemessen werden. Bei herkömmlichen Radaren werden so unterschiedliche Flugzeuge erkannt. Hiermit können auch Fahrzeuge, Fußgänger und Bäume klassifiziert werden. Alle herkömmlichen Radarverfahren zur weiteren Analyse können angewendet werden. Kriterien für die Analyse sind die Art des Objektes (statisch oder dynamisch (sieht man meistens am Dopplersignal), Größe, Form (handelt es sich um ein Fahrzeug = Auto, LKW, Fahrrad, Fußgänger)), Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung. Die einzelnen Objekte werden dann verfolgt und bis sie die Zelle wieder verlassen. Die Signalverarbeitung kann auch in der Empfangsstation stattfinden, da dort DSP-Rechenleistung (Digitale Signal-Prozessoren) in an sich beliebigen Umfang zur Verfügung gestellt werden können.
  • Das aktive Antennensystem der Überwachungsvorrichtung ist vorzugsweise auch Bestandteil einer Mobilfunkeinrichtung. Dies bedeutet, dass das aktive Antennensystem auch zum Senden und/oder Empfangen von Mobilfunksignalen ausgebildet ist. Diese Mobilfunkeinrichtung ist vorzugsweise nach dem TDD-System (Time Domain Duplex System) ausgebildet, bei welchen die Sende- und Empfangsfrequenzen übereinstimmen, so dass nur geringe Änderungen an der Sende- und Empfangseinrichtung notwendig sind.
  • Das aktive Antennensystem ist zum Senden eines Funksignals im Frequenzbereich von 800 MHz bis 15 GHz ausgebildet. Vorzugsweise ist die Frequenz des Funksignals kleiner als 5 GHz oder kleiner als 7 GHz oder kleiner als 8 GHz oder kleiner als 9 GHz oder kleiner als 10 GHz oder kleiner als 12 GHz oder kleiner als 15 GHz. Der Mobilfunk ist bei z.B. 900MHz, 2.1GHz, 2.6GHz 3.5GHz, 5.1GHz installiert und diese Frequenzen sind auch geeignet. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Auflösung mit der Frequenz steigt. Da die Auflösung nicht im mm-Bereich liegen muss, können auch relative geringe Frequenzen bis zu 800 MHz verwendet werden. Wird diese Überwachungsvorrichtung in Kombination mit anderen Sensoren verwendet, was bevorzugt ist, dann ist die Auflösung von untergeordneter Bedeutung, da die Daten mit den Daten anderer Sensoren korreliert werden können.
  • Durch das Beamforming können gezielt bestimmte Bereiche der Straßen, insbesondere Kreuzungen und unfallträchtige Bereiche abgetastet werden, auf welche der Sendestrahl gerichtet wird, so dass in Echtzeit die Bewegungskoordinaten der sich in diesen Bereich befindlichen Objekte vorliegen.
  • Die an die Empfangsstation übermittelten Daten, insbesondere Bewegungskoordinaten werden vor allem an Fahrzeuge mit einer Antikollisionseinrichtung weiter geleitet, die diese Daten zur Vermeidung von Kollisionen berücksichtigen. Hierdurch wird ein autonomes Fahren auch an Kreuzungen und unfallträchtigen Straßenbereichen möglich.
  • Andererseits können diese Daten auch zur Steuerung von Verkehrsleitsystemen verwendet werden. Da diese Daten sehr präzise sind, und hiermit sowohl Fußgänger als auch Kraftfahrzeuge erfassbar sind, können auch Ampeln automatisch gesteuert werden und sowohl für den Verkehrsfluss von Fußgängern als auch von Kraftfahrzeugen optimiert sein.
  • Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine Antikollisionseinrichtung, die die von einem oben erläuterten System übermittelten Bewegungsinformationen zur Vermeidung von Kollisionen berücksichtigt.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung von Straßenverkehr umfasst die Schritte
    • – Detektieren auf Straßen befindlicher Objekte mit einem Sensor, und
    • – Übermitteln der erfassten Daten mit einer drahtlosen Datenverbindung an eine Empfangsstation.
  • Das Verfahren kann derart weitergebildet sein, dass die erfassten Daten dahingehend analysiert werden, ob sie ein oder mehrere Objekte beschreiben, wobei bestimmte Informationen, wie z.B. Geschwindigkeit, Größe und Bewegungsrichtung des jeweiligen Objektes, extrahiert werden.
  • Das Verfahren kann weiterhin derart weitergebildet sein, dass die Empfangsstation die übermittelten Daten an Fahrzeuge mittels einer Funkverbindung, wie z.B. einem Mobilfunknetz, weiter leitet.
  • Die Fahrzeuge können anhand der weiter geleiteten Daten die weiteren Verkehrsteilnehmer erfassen und potentielle Kollisionen ermitteln und im Falle einer potentiellen Kollision Maßnahmen zur Vermeidung einer solchen Kollision ausführen.
  • Die Maßnahmen können ein selbständiges Steuern des Fahrzeuges, wie z.B. Bremsen, Beschleunigen und/oder Lenken, oder/und eine Warnmeldung an einen Fahrzeuglenker umfassen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
  • 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • Die Erfindung beschreibt somit einen völlig anderen Ansatz als er aus dem Stand der Technik bekannt ist und geht von folgendem Szenario aus: Auf einer Straße 1 befinden sich konventionell gefahrene Fahrzeuge 2 und autonome Fahrzeuge 2 z.B. Taxis oder Car-Sharing Fahrzeuge. Die Taxis und Car-Sharing Fahrzeuge sind mit entsprechenden Sensoren zur Umfelderkennung 3 und Transceivern zur Kommunikation mit der im Weiteren beschriebenen Infrastruktur ausgerüstet.
  • Die beschriebene Infrastruktur umfasst folgende Elemente:
    • • Über der zu überwachenden Gegend befindet sich zumindest eine Höhenplattform 4. Die Höhenplattform 4 kann als UAV (Unmanned Aerial Vehicle), HALE (High Altitude Long Endurance), MALE (Medium Altitude Long Endurance) oder als Plattform auf einen hohen Turm ausgebildet sein.. Diese unbemannten Flugobjekte können als steuerbare Ballone, Flugzeuge etc. ausgebildet sein und kreisen bzw. stehen über der zu überwachenden Gegend. Diese UAVs können sich ohne Zwischenlandung zwischen mehreren Stunden und einigen Jahren autonom in der Luft halten. Möglich ist auch der Einsatz von Quadrocoptern o.ä. Die Höhenplattform 4 befindet sich vorzugsweise zumindest 100 m, insbesondere zumindest 200 m bzw. zumindest 500 m oder zumindest 1 km über der Ebene der zu überwachenden Straßen 1.
    • • Auf dem UAV befindet sich zumindest eine Überwachungsvorrichtung 5, die eine oder mehrere hochauflösende Kameras und Radarsensoren bzw. weitere Sensorik zur Überwachung aufweist, welche die Straßen 1 in ausreichender Auflösung kontinuierlich beobachten.
    • • Die Überwachungsvorrichtung 5 weist zur Kommunikation von und zu einer Empfangsstation 6 auf der Erde Laserlinks oder hochauflösende Antennenarrays auf. Diese Funkeinrichtungen umfassend die optische Laserkommunikation bzw. die intelligente Antennentechnik mit horizontalem und vertikalem Beamforming, weisen die notwendige Bandbreite und Reichweite auf. Aktive Antennen sind in der Lage ohne mechanische Bewegung einen oder mehrere sehr scharfe Strahlen zu einer Zielantenne zu richten und weisen durch Redundanz eine extrem hohe Zuverlässigkeit auf. Optische Links können einige GBit pro Sekunde übertragen und sind somit in der Lage die Daten, welche bei der Überwachung großer Flächen anfallen, in Echtzeit zu einer Bodenstation zu übertragen. Ähnliche Datenraten können auch mit intelligenten Antennen, welche mehrere parallele Datenströme (z.B. MIMO) zu einem hochbitratigen Datenstrom bündeln können, erzielt werden. Durch die Bündelung mehrerer optischer Kanäle (z.B. unterschiedliche Farben, DWDM) sind bei optischen Systemen mittelfristig noch wesentlich höhere Datenraten erzielbar. Dies ist auch zweckmäßig, da die Daten alle (µs) Sekundenbruchteile aktualisiert werden sollten und zur Empfangsstation 6 geschickt werden. Die Laserverbindungen werden mit hoher Präzision der Laserterminals im UAV und auf der Erde nachgeführt, um immer eine optimale Verbindung sicherzustellen. Die Nachführung der Antennenstrahlen der intelligenten Antennen erfolgt in der gleichen Weise nur befinden sich äußerlich an der Höhenplattform 4 – durch ein Radom geschützt – mehrere Antennenarrays, um die Signale der Bodenstation zu empfangen und an die Bodenstation die Daten zu senden. Durch eine intelligente Steuerung in der Antenne oder der nachgeschalteten Signalverarbeitung können Störsignale wirkungsvoll unterdrückt werden (Interference Cancellation) und somit die Zuverlässigkeit deutlich erhöht werden. Auch eine Kombination von Laser und intelligenten Antennenarrays ist für höhere Zuverlässigkeit unter allen Wetterbedingungen ein sinnvolles Szenario. Eine Höhenplattform 4 kann mit einer oder mehrerer Bodenstationen gleichzeitig kommunizieren.
    • • Das oder die aktiven Antennenarrays können gleichzeitig neben dem Übermitteln der Daten auch als Sensor zum Überwachen von Objekten im Straßenverkehr verwendet werden. Hierzu ist die Steuereinrichtung des bzw. der aktiven Antennenarrays zum Erzeugen eines gerichteten Funksignals, – zum Detektieren einer vom aktiven Antennensystem empfangenen Reflektion des Funksignals, und – zum Analysieren der Reflektion des Funksignals dahingehend, ob es eines oder mehrere bewegte Objekte erfasst hat, ausgebildet. Das Beamforming für das Überwachen der Objekte kann sich vom Beamforming für das Übermitteln von Daten unterscheiden.
    • • Auf der Erde befinden sich die Empfangsstation 6, die eine oder mehrere optische Bodenstationen (Optical Ground Station) oder eine oder mehrere aktive Antennenstation (Intelligent Antenna Ground Station) umfassen kann, die die Daten empfangen und Steuerkommandos an die oder mehrere Höhenplattformen 4 senden.
    • • Die empfangenen Daten werden an ein Rechenzentrum 7 weitergeleitet, in dem die Daten von mehreren Höhenplattformen und ggfs. weiteren Sensoren ausgewertet werden.
    • • Die an die Fahrzeuge zu sendenden Daten weisen typischerweise nur eine geringe Datenrate und Datenmenge auf, d.h. um den Straßenzustand zu beschreiben sind nur wenige kBit zu senden. Kritisch ist jedoch, dass diese Daten in Echtzeit bei den Fahrzeugen 2 ankommen müssen, um rechtzeitig entsprechende Fahrmanöver einzuleiten.
  • Diese Daten können über Mobilfunkinfrastruktur oder ein eigenes für den Anwendungsfall spezifisches Netzwerk 8 mit niedriger Latenz an die Fahrzeuge gesendet werden. Da die Datenmengen gering sind, ist es möglich bei niedrigen Funkfrequenzen von kleiner 1 GHz und insbesondere kleiner 500 MHz und daher großer Reichweite zu senden.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein aktives Antennensystem verwendet, wie es in der europäischen Patentanmeldung EP 13199797.5 (Anmeldenummer) beschrieben ist. Auf diese Patentanmeldung wird vollinhaltlich Bezug genommen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2013/0151135 A1 [0006]
    • WO 2010/105210 A2 [0007]
    • EP 1022923 B1 [0008]
    • EP 13199797 [0041]

Claims (23)

  1. Vorrichtung zur Überwachung von Straßenverkehr, umfassend – einen Sensor zum Detektieren von auf Straßen befindlichen Objekten, – eine drahtlose Sendeeinrichtung zum Übermitteln der erfassten Daten an eine Empfangsstation, wobei die Sendeeinrichtung ein aktives Antennensystem (AAS) umfasst, das mehrere in einem Array angeordnete Antennen aufweist, und das aktive Antennensystem eine Steuereinrichtung umfasst, die zum Beamforming der gesendeten Funkstrahlen ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung zur Überwachung von Straßenverkehr, insbesondere nach Anspruch 1, umfassend – einen Sensor zum Detektieren von auf Straßen befindlichen Objekten, – eine drahtlose Sendeeinrichtung zum Übermitteln der erfassten Daten an eine Empfangsstation, wobei die Sendeeinrichtung ein aktives Antennensystem (AAS) umfasst und das aktive Antennensystem sowohl als Sensor zur Überwachung des Straßenverkehrs als auch zum Übermitteln der erfassten Daten an die Empfangsstation ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zumindest eine Kamera und/oder ein Radar und/oder ein Lidar umfasst.
  4. Vorrichtung nach eibnem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einen Mikroprozessor aufweist, der zum automatischen Analysieren der erfassten Daten dahingehend ausgebildet ist, ob die Daten eines oder mehrere Objekte beschreiben, wobei vorzugsweise bestimmte Informationen, wie z.B. Geschwindigkeit, Größe und Bewegungsrichtung des jeweiligen Objektes, extrahiert werden.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung des aktiven Antennensystems zum gleichzeitigen parallelen übermitteln mehrerer Datenströme (MIMO) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung einen Laserlink umfasst.
  7. Vorrichtung zur Überwachung eines Straßenverkehrs, umfassend – ein aktives Antennensystem (AAS), das mehrere in einem Array angeordnete Antennen aufweist, und mit einer Steuereinrichtung versehen ist, die zum Beamforming der gesendeten Funkstrahlen ausgebildet ist, und – eine Überwachungseinrichtung, die • zum Erzeugen eines gerichteten Funksignals, • zum Detektieren einer vom aktiven Antennensystem empfangenen Reflektion des Funksignals, und • zum Analysieren der Reflektion des Funksignals dahingehend, ob es eines oder mehrere bewegte Objekte erfasst hat, ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Antennensystem zum Senden eines Funksignals mit einer Frequenz kleiner als 5 GHz oder kleiner als 7 GHz oder kleiner als 8 GHz oder kleiner als 9 GHz oder kleiner als 10 GHz oder kleiner als 12 GHz oder kleiner als 15 GHz ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Analysieren Rückstreuquerschnitte von Objekten bestimmt werden und mit vorbestimmten Datensätzen verglichen werden, um Eigenschaften von Objekten zu bestimmen.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Antennensystem Bestandteil einer Mobilfunkeinrichtung ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10 ist.
  12. System zur Überwachung eines Straßenverkehrs, umfassend eine Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder nach Anspruch 11, und eine Empfangsstation.
  13. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Höhenplattform, die insbesondere als unbemanntes Flugobjekt ausgebildet ist, wobei an der Höhenplattform zumindest eine Überwachungsvorrichtung angeordnet ist.
  14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsstation über eine Funkverbindung mit bestimmten Fahrzeugen verbunden ist, welchen in Echtzeit Bewegungsinformationen von in der Umgebung befindlicher Objekte übermittelt werden.
  15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten Fahrzeuge eine Antikollisionseinrichtung aufweisen, die die übermittelten Bewegungsinformationen zur Vermeidung von Kollisionen berücksichtigen.
  16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsstation über eine Datenverbindung mit einem Verkehrsleitsystem verbunden ist.
  17. Fahrzeug umfassend eine Antikollisionseinrichtung, das die von einem System nach einem der Ansprüche 12 bis 16 übermittelten Bewegungsinformationen zur Vermeidung von Kollisionen berücksichtigt.
  18. Verfahren zur Überwachung von Straßenverkehr, umfassend die Schritte – Detektieren auf Straßen befindlicher Objekte mit einem Sensor, – Übermitteln der erfassten Daten mit einer drahtlosen Datenverbindung an eine Empfangsstation.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Daten dahingehend analysiert werden, ob sie ein oder mehrere Objekte beschreiben, wobei bestimmte Informationen, wie z.B. Geschwindigkeit, Größe und Bewegungsrichtung des jeweiligen Objektes, extrahiert werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsstation die übermittelten Daten an Fahrzeuge mittels einer Funkverbindung, wie z.B. einem Mobilfunknetz, weiter leitet.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge anhand der weiter geleiteten Daten die weiteren Verkehrsteilnehmer erfassen und potentielle Kollisionen ermitteln und im Falle einer potentiellen Kollision Maßnahmen zur Vermeidung einer solchen Kollision ausführen.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahmen ein selbständiges Steuern des Fahrzeuges, wie z.B. Bremsen, Beschleunigen und/oder Lenken, oder/und eine Warnmeldung an einen Fahrzeuglenker umfassen.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsstation die übermittelten Daten an ein Verkehrsleitsystem weiter leitet.
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