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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung von Verkehrsinformationen.
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Die Generierung von Verkehrsinformationen bildet eine wesentliche Grundlage für eine verbesserte Verkehrsplanung bzw. Verkehrskontrolle insbesondere im städtischen Bereich. Für eine Generierung von Verkehrsinformationen bzw. eine Verkehrsdatenerfassung können Verfahren zur Generierung von lokalen Verkehrsinformationen, von streckenbezogenen Verkehrsinformationen oder von räumlichen (flächendeckenden, netzweiten) Verkehrsinformationen unterschieden werden. Lokale Verkehrsinformationen betreffen z. B. einen Verkehrsfluss an einer Ampelanlage. Streckenbezogene Verkehrsinformationen dienen beispielsweise der Überwachung eines Autobahnabschnitts. Flächendeckende oder räumliche Verkehrsinformationen dienen hierbei im Gegensatz zu den lokalen bzw. streckenbezogenen Verkehrsinformationen einer Verkehrsplanung bzw. Verkehrskontrolle in einem räumlichen Gebiet, welches in der Regel eine Vielzahl von Verkehrsknoten oder Verkehrsabschnitten umfasst. Beispielsweise kann ein räumliches Gebiet ein Stadtgebiet sein.
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Von besonderem Interesse sind Informationen über Routen von Verkehrsteilnehmern.
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Zur Erfassung von Verkehrsinformationen werden verschiedene Sensoren eingesetzt. Diese lassen sich in stationäre oder mobile Sensoren unterteilen. Beispielsweise sind Verkehrsinformationen aus Signalen extrahierbar, die beispielsweise von Induktionsschleifen, videobasierten Überwachungseinrichtungen, radarbasierten Überwachungseinrichtungen, funkbasierten Überwachungseinrichtungen, infrarotbasierten Überwachungseinrichtungen, BluetoothTM-basierten Überwachungseinrichtungen, WLAN-basierten Überwachungseinrichtungen, luftgestützten Überwachungseinrichtungen oder RFID-basierten Überwachungseinrichtungen erzeugt werden. Verkehrsinformationen werden aber auch aus sogenannter Floating Car Data (FCD) erzeugt. Auch existieren Ansätze, Verkehrsinformationen aus sogenannter Floating Phone Data zu generieren. Hierbei ist zu beachten, dass spezifische Sensoren, beispielsweise Induktionsschleifen, nur zur Generierung von lokalen Verkehrsinformationen geeignet sind. Hingegen können andere Sensoren oder Verfahren, beispielsweise die FCD-basierten Verfahren, zur Generierung von räumlichen Verkehrsinformationen genutzt werden.
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In der Regel werden die Signale aller Sensoren, die zur Erzeugung von lokalen, streckenbezogenen oder räumlichen Verkehrsinformationen dienen, an eine zentrale Einheit zur Generierung von Verkehrsinformationen übermittelt. Diese kann aus der Gesamtheit von übertragenen Verkehrsinformationen eine aktuelle, genaue und umfassende Verkehrslage bestimmen.
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Aus der
WO 2011/134647 A1 ist ein Verfahren zur Generierung von Verkehrsinformationen innerhalb eines räumlichen Bereiches bekannt, wobei eine räumliche Position eines Detektors zumindest bezüglich des räumlichen Bereichs bestimmt wird, wobei der Detektor mindestens ein Signal mindestens einer ersten Sendeeinheit detektiert, wobei der Detektor eine Kennung der ersten Sendeeinheit an eine zentrale Einheit zur Generierung von Verkehrsinformationen übermittelt, wobei die zentrale Einheit aus den übermittelten Daten Verkehrsinformationen innerhalb des räumlichen Bereichs bestimmt, wobei das Signal der ersten Sendeeinheit einer datentechnischen Kommunikation der ersten Sendeeinheit mit mindestens einer weiteren Kommunikationseinheit dient. Der Detektor ist dabei beispielsweise ein Detektor für WLAN-Signale und/oder Bluetooth-Signale und/oder WI-FI-Direct-Signale und/oder GSM-Signale.
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Aus der
GB 2498876 A ist ein Verfahren zur Schätzung eines Zustandes eines Verkehrsnetzes bekannt, bei dem die Daten verschiedener Sensoren mittels eines Kalman-Filters fusioniert werden. Dabei ist mindestens ein Sensor ein Detektor zur Erfassung von mobilen Endgeräten. Die anderen Sensoren können Induktionsschleifen, Radarsensoren oder Kameras sein, die als existent vorausgesetzt werden.
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Aus der
DE 10 2012 218 058 A1 ist ein Verfahren zum Auswählen einer Teilmenge von Verkehrssensoren bekannt, wobei eine Modellierung mehrerer Sensortypen erfolgt, um wenigstens ein Sensormodell zu generieren. Es wird ein Beispielsraum von wenigstens einer Sensorkombination aus mehreren Sensoren erstellt und der Verkehrsfluss einer Region modelliert. Anschließend wird eine Verkehrssimulation ausgeführt, basierend auf wenigstens einem Sensormodell, dem Beispielraum von wenigstens einer Sensorkombination und dem Verkehrsfluss der Region, wobei die Verkehrssimulation mehrere Sensorkandidatenmengen generiert und eine Teilmenge ausgewählt wird, wobei wenigstens einer der Schritte durch eine Computervorrichtung ausgeführt wird.
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Aus der
DE 10 2011 100 628 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Kameraparameters einer ersten Kamera zur Verkehrsüberwachung bekannt, wobei der ersten Kamera ein erster Erfassungsbereich zugeordnet ist. Mittels der ersten Kamera wird der erste Erfassungsbereich in ein zweidimensionales erstes Kamerabild abgebildet, wobei dem ersten Kamerabild ein erstes Kamerakoordinatensystem zugeordnet ist, wobei eine mit zumindest dem einen Kameraparameter parametrierbare Abbildungsfunktion einen Zusammenhang zwischen dem ersten Kamerakoordinatensystem und ein Weltkoordinatensystem beschreibt. In dem ersten Kamerabild werden eine vorbestimmte kartographierte Kalibrationsstruktur und deren Abbildungskoordinaten bestimmt, wobei eine Position und/oder Orientierung der kartographierten Kalibrationsstruktur bezüglich des Weltkoordinatensystems vorbekannt und ortsfest ist, wobei in Abhängigkeit von Abbildungskoordinaten der Kalibrationsstruktur, von Weltkoordinaten der Kalibrationsstruktur und der parametrierbaren Abbildungsfunktion der mindestens eine Kameraparameter bestimmt.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Generierung von Verkehrsinformationen zu schaffen.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das Verfahren zur Generierung von Verkehrsinformationen erfolgt mittels mindestens zweier an verschiedenen Positionen eines Verkehrsnetzes angeordneten Sensoreinheiten und mindestens einer Auswerteeinheit zur Generierung von Verkehrsinformationen, wobei jede Sensoreinheit mindestens eine Kamera und mindestens einen Detektor von drahtlosen Endgeräten aufweist. Vorzugsweise ist der Detektor derart ausgebildet, dass dieser auf verschiedene Telekommunikationsschnittstellen wie z. B. GSM- und/oder WLAN- und/oder Bluetooth- und/oder WIFI-Schnittstellen abgestimmt ist. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass für einzelne Telekommunikationsschnittstellen ein spezieller separater Detektor vorgesehen ist. Entscheidend ist, dass durch den oder die Detektoren Kennungen, die vorzugsweise eindeutig sind, der Endgeräte erfasst werden. Die Kamera nimmt dabei mindestens ein Bild auf. Der überlappende Bereich von Kamera und Detektor stellt dabei den Erfassungsbereich der jeweiligen Sensoreinheit dar. Dabei wird vorzugsweise versucht, den überlappenden Bereich zu maximieren. Zu einem ersten Zeitpunkt werden dann Kennungen der drahtlosen Endgeräte und Objekte mittels des aufgenommenen Bildes der Kamera ermittelt. Dabei sei angemerkt, dass die Detektion und die Bildaufnahme nicht streng synchron sein müssen, sondern nur in einem eng begrenzten Zeitintervall erfolgen müssen.
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Anhand des mindestens einen Bildes werden Objekthypothesen aufgestellt. Dabei können bekannte Bildungsverarbeitungsprogramme zur Anwendung kommen, um Objekte zu detektieren, hier Verkehrsobjekte. Den Objekthypothesen wird dabei vorzugsweise auch eine Geoinformation zugeordnet. Danach werden jeder erfassten Kennung alle Objekthypothesen (gegebenenfalls mit genauer Geoinformation) sowie der erste Zeitpunkt als Zeitstempel zugeordnet. Diese Kennung mit Zeitstempel und allen Objekthypothesen stellt eine Botschaft dar. Dabei sei angemerkt, dass gegebenenfalls durch Verwendung richtungssensitiver Detektoren bereits einzelne Objekthypothesen für einzelne IDs verworfen werden können.
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Diese Generierung von Botschaften erfolgt an allen Sensoreinheiten. Dabei sei angemerkt, dass sich die Erfassungsbereiche der Sensoreinheiten überlappen können, aber nicht müssen. Vorzugsweise werden die Sensoreinheiten insbesondere an Verkehrsknotenpunkten wie beispielsweise Kreuzungen angeordnet.
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Diese Botschaften werden dann an mindestens eine Auswerteeinheit übermittelt, wobei es sich vorzugsweise um eine zentrale Auswerteeinheit handelt. Es ist aber auch denkbar, dass die Botschaften jeweils an benachbarte lokale Auswerteeinheiten übermittelt werden. Weiter sei angemerkt, dass die ersten Zeitpunkte (bzw. Zeitstempel) für die verschiedenen Sendeeinheiten nicht absolut gleich sein müssen. Dieser Vorgang wird zu mindestens einem zweiten Zeitpunkt wiederholt, wobei vorzugsweise eine Vielzahl von Wiederholungen durchgeführt wird. Die Wiederholung kann dabei periodisch sein oder aber auch ereignisgesteuert sein.
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In der Auswerteeinheit werden dann die Botschaften mit der gleichen Kennung, die zu verschiedenen Zeitpunkten erstellt wurden, miteinander verglichen. Dabei können diese Botschaften von der gleichen oder von verschiedenen Sensoreinheiten übermittelt werden. Durch den Vergleich können Objekthypothesen verworfen oder bestätigt werden. Verworfen wird eine Objekthypothese beispielsweise, wenn diese nicht in allen Botschaften mit der gleichen Kennung vorhanden ist. Analog wird eine Objekthypothese bestätigt, wenn diese in allen Botschaften mit der gleichen Kennung vorhanden ist. Bleibt dann beispielsweise nur eine Objekthypothese übrig, stellt diese das der Kennung zugeordnete Objekt dar und aus der Differenz der Zeitpunkte kann beispielsweise eine Reisezeitinformation ermittelt werden. Entsprechend können weitere Verkehrsinformationen gewonnen werden.
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Die Kombination von Kamera und Detektor zur Erfassung verschiedener Telekommunikationsschnittstellen erlaubt dabei, den Objekthypothesen ein Fortbewegungs-Modus zuzuordnen und/oder diese zu klassifizieren. Beispielsweise kann der Fortbewegungs-Modus die Modi Fußgänger und/oder Radfahrer und/oder PKW und/oder LKW und/oder ÖPNV und/oder Motorradfahrer umfassen. Dies kann auch als Klassifizierung verstanden werden, wobei beispielsweise die Klasse PKW und/oder LKW in weitere Unterklassen unterteilt werden kann. Dabei sei angemerkt, dass durch die eindeutige Kennung auch ein Wechsel der Modi erfassbar ist (intermodale Fortbewegung). So kann beispielsweise erkannt werden, dass ein Fußgänger sich mit einem Verkehrsmittel des ÖPNV weiterbewegt.
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In einer weiteren Ausführungsform werden mittels der Daten einer Orientierungseinheit die Objektdaten der Kamera in einem übergeordneten Koordinatensystem bestimmt.
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In einer weiteren Ausführungsform werden aus den Daten einer Sensoreinheit lokale Verkehrsparameter ermittelt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
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1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Generierung von Verkehrsinformationen,
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2a eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation zu einem ersten Zeitpunkt und
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2b eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation zu einem zweiten Zeitpunkt.
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Die Vorrichtung 1 zur Generierung von Verkehrsinformationen umfasst mindestens zwei Sensoreinheiten 2 sowie eine zentrale Auswerteeinheit 3. Jede Sensoreinheit 2 umfasst mindestens eine Kamera 4, mindestens einen Detektor 5 zur Erfassung von drahtlosen Endgeräten sowie eine Orientierungseinheit 6. Weiter weist jede Sensoreinheit 2 eine Recheneinheit 7 sowie eine Kommunikationsschnittstelle 8 auf, um Daten an die zentrale Auswerteeinheit 3 zu übermitteln.
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Die Kamera 4 ist in der Lage, bildhafte Informationen digital zu erfassen. Des Weiteren ist die Kamera 4 in der Lage, aus der bildhaften Information Verkehrsobjekte zu erkennen und zu extrahieren. Zudem ist die Kamera 4 in der Lage, ein extrahiertes Verkehrsobjekt entsprechend einer geeigneten Klassifikation (z. B. LKW, PKW, Radfahrer, Fußgänger) einzuordnen. Ergänzend kann die Kamera 4 die Objektinformation durch weitere Merkmale wie z. B. räumliche Ausdehnung und/oder Farbe anreichern. Als Ergebnis übermittelt die Kamera eine aktuelle Objekthypothesenliste an die Recheneinheit 7.
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Die Orientierungseinheit
6 ist in der Lage, die sechs Parameter ihrer äußeren Orientierung in einem übergeordneten Koordinatensystem (z. B. UTM) durch Positions- und Lage-Sensorik zu bestimmen und diese im Ergebnis an die Recheneinheit
7 zu übertragen. Durch eine vorab durchgeführte Kalibrierung lässt sich diese Orientierung innerhalb der Recheneinheit
7 auf die Orientierung der Kamera
4 übertragen. Die Objektdaten der Kamera
4 lassen sich somit auf der Recheneinheit
7 georeferenzieren. Hinsichtlich einer möglichen konkreten Ausbildung der Orientierungseinheit
6 wird beispielsweise auf die
DE 10 2011 100 628 A1 verwiesen.
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Der Detektor 5 ist in der Lage, auf Grundlage eines oder mehrerer Standards zur drahtlosen Übertragung (z. B. Bluetooth, WLAN, ZigBee etc.) eindeutig Geräteadressen als Kennung ID von drahtlosen Endgeräten im Messumfeld zu extrahieren. Durch die Eindeutigkeit einer Adresse kann eine fehlerfreie Zuordnung zu einer späteren wiederholten Erkennung der gleichen Adresse gewährleistet werden. Um den Empfangsbereich des Detektors 5 räumlich auf den durch die Kamera sichtbaren Bereich einzugrenzen, kann beispielsweise eine geeignete Antennenkonstruktion (z. B. Richtantenne) verwendet werden. Im Ergebnis werden die erfassten Geräteadressen bzw. Kennungen ID an die Recheneinheit 7 übertragen.
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Die Recheneinheit 7 empfängt die erfassten Daten der drei Sensoren Kamera 4, Detektor 5 und Orientierungseinheit 6 zur anschließenden Vorverarbeitung und Datenfusion. In der Vorverarbeitung werden die eingehenden Sensordaten zeitlich und die Objekthypothesen der Kamera 4 zusätzlich geografisch referenziert. In einem Fusionsschritt wird jeder detektierten Geräteadresse bzw. Kennung ID eine Liste der zeitgleich detektierten Objekthypothesen durch die Kamera 4 hinzugefügt. Im Ergebnis besteht eine solche Botschaft aus einer detektierten Geräteadresse bzw. Kennung ID, einem Detektionszeitpunkt T und einer Liste OH mit den zugehörigen potentiellen Objekthypothesen, bestehend aus der jeweiligen Objektklassifikation K und Objektposition Pos: ID|T|OH[(K, Pos)1...(K, Pos)n] = Botschaft
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Zusätzlich können auf Grundlage der Objekthypothesen der Kamera 4 aktuelle lokale Verkehrsparameter, wie Verkehrsstärke oder Zeitlücken, bestimmt und durch die Recheneinheit 7 bereitgestellt werden.
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Diese Botschaften werden dann über die Kommunikationsschnittstelle 8 an die zentrale Auswerteeinheit 3 übermittelt. Diese ist in der Lage, die einzelnen Objektdetektionen der räumlich und zeitlich verteilten Sensoreinheiten 2 zusammenzuführen und auf Wiedererkennungen zu überprüfen. Für ein mehrfach detektiertes Verkehrsobjekt (bzw. genauer gesagt mehrfach detektierte Kennung ID) lassen sich somit die gefahren Route und die Reisezeit bestimmen. Um die Lokalisierungsgenauigkeit und die Klassifikations-Zuverlässigkeit für ein mehrfach identifiziertes Verkehrsobjekt zu erhöhen, werden die zugehörigen Objekthypothesen listen OH an den unterschiedlichen Detektionsstandorten miteinander abgeglichen. Hierbei wird die Schnittmenge auf den Klassifikationshypothesen K in Objekthypothesenlisten OH gebildet. Im Idealfall reduziert sich die resultierende Schnittmenge auf eine Klassifikations- bzw. Objekthypothese, wodurch eine eindeutige Zuordnung einer Klasse K und der zugehörigen Position möglich ist. Im Falle einer Nullmenge liegt eine Falschdetektion vor, die entsprechend behandelt werden muss. Bei einer mehrstelligen Schnittmenge werden weitere Wiedererkennungen benötigt, um die Mehrdeutigkeit aufzulösen. Die Klassifikations- und Lokalisierungsgenauigkeit erhöht sich demnach mit jeder Wiedererkennung. Ist einer Geräteadresse bzw. Kennung ID für jede Detektion eine Objekthypothese eindeutig zugeordnet worden, so kann die Reisezeit auf Grundlage der Positionsinformationen der Objekthypothesen aktualisiert werden.
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Dies soll anhand des Beispiels gemäß einer Verkehrssituation in den 2a und 2b kurz erläutert werden. In 2a und 2b sind jeweils zwei räumlich entfernte Kreuzungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten dargestellt, an denen jeweils eine Sensoreinheit 2 angeordnet ist. Dabei erfasst der Detektor 5 zum Zeitpunkt T1 die Kennungen ID1 und ID2 an der linken Kreuzung. Die Kamera 4 erfasst einen PKW an der Position A und einen Fußgänger F an der Position B. Dabei ist gestrichelt ein beispielhafter Erfassungsbereich der Sensoreinheit 2 eingezeichnet.
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Entsprechend erfasst der Detektor 5 der Sensoreinheit 2 an der rechten Kreuzung zum Zeitpunkt T1 die IDs ID3 und ID4 und die Kamera 4 einen PKW an der Position C und einen LKW an der Position D.
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Die linke Sensoreinheit 2 generiert dann die beiden Botschaften B1, B2: B1 = {ID1|T1|OH[(PKW, Pos. A)(F, Pos. B)]} B2 = {ID2|T1|OH[(PKW, Pos. A)(F, Pos. B)]}
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Entsprechend generiert die rechte Sensoreinheit 2 die beiden Botschaften B3, B4: B3 = {ID3|T1|OH[(PKW, Pos. C)(LKW, Pos. D)]} B4 = {ID4|T1|OH[(PKW, Pos. C)(LKW, Pos. D)]}
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Die Botschaften B1 bis B4 werden dann an die zentrale Auswerteeinheit 3 übermittelt.
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Zu einem späteren Zeitpunkt T2 stellt sich dann eine Verkehrssituation, wie in 2b dargestellt, ein.
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An der linken Kreuzung werden die Kennung ID2 und ID3 sowie ein LKW an Position E und ein Fußgänger F an Position F erfasst. Die linke Sensoreinheit 2 generiert dann die Botschaften B5, B6: B5 = {ID2|T2|OH[(LKW, Pos. E)(F, Pos. F)]} B6 = {ID3|T2|OH[(LKW, Pos. E)(F, Pos. F)]}
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An der rechten Kreuzung werden zum Zeitpunkt T2 die Kennungen ID1 und ID5 sowie ein PKW an Position G und ein PKW an Position H ermittelt und die Botschaften B7 und B8 generiert. B7 = {ID1|T2|OH[(PKW, Pos. G)(PKW, Pos. H)]} B8 = {ID5|T2|OH[(PKW, Pos. H)(PKW, Pos. H)]}
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Die Botschaften B5 bis B8 werden dann wieder an die zentrale Auswerteeinheit 3 übermittelt, die dann durch Schnittmengenbildung die Objekte eindeutig zuordnet, nämlich
ID1: PKW an Pos. A und G
ID2: Fußgänger an Pos. B und F
ID3: LKW an Pos. D und E
ID4: PKW an Pos. C
ID5: PKW an Pos. H
