DE102015120533A1

DE102015120533A1 - Einrichtung und Verfahren zur akustischen Verkehrsdatenerfassung

Info

Publication number: DE102015120533A1
Application number: DE102015120533.5A
Authority: DE
Inventors: Harry Evers
Original assignee: Wolfsburg AG
Current assignee: Wolfsburg AG
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: DE102015120533B4

Abstract

Eine Einrichtung zur akustischen Verkehrsdatenerfassung mit Richtmikrofonen (R1, R2, R3) und einer mit den Richtmikrofonen (R1, R2, R3) verbundenen Auswerteeinheit (2) wird beschrieben. Eine Gruppe von mindestens zwei Richtmikrofonen (R1, R2, R3) ist vorhanden. Die Richtmikrofone (R1, R2, R3) der Gruppe sind in unterschiedlichen Richtwinkeln zur Fahrtrichtung einer Fahrbahn (1) ausrichtbar, um Fahrgeräusche von auf der Fahrbahn (1) fahrenden Fahrzeugen (F1) aufzunehmen. Die Auswerteeinheit (2) ist zur Erfassung der Verkehrsdaten durch Korrelation von mit den Richtmikrofonen (R1, R2, R3) einer Gruppe aufgezeichneten Fahrgeräuschen miteinander eingerichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur akustischen Verkehrsdatenerfassung mit Richtmikrofonen und einer mit den Richtmikrofonen verbundenen Auswerteeinheit.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur akustischen Verkehrsdatenerfassung mit einer solchen Einrichtung.
WO 2014/174318 A1 beschreibt ein System zur Überwachung des Fahrzeugverkehrs, um die Anzahl, die Geschwindigkeit und/oder den Fahrzeugtyp eines auf einer Fahrbahn fahrenden Fahrzeuges zu ermitteln. Hierzu sind auf der Fahrbahn klangbeeinflussende Elemente angeordnet, die bei dem Überfahren durch ein Fahrzeug ein charakteristisches Fahrgeräusch bewirken. In Abhängigkeit von dem Abstand solcher Elemente voneinander kann mithilfe eines im Bereich dieser Elemente angeordneten Mikrofons und der damit aufgezeichneten Fahrgeräusche aus dem zeitlichen Abstand der Signalamplituden auf die Fahrzeuggeschwindigkeit geschlossen werden. Zudem wird eine Fahrzeugzählung ermöglicht. Es kann auch über die Anzahl der Achsen auf den Fahrzeugtyp geschlossen werden.
FR 2 714 755 A1 zeigt eine Einrichtung zur akustischen Erfassung des Fahrzeugflusses auf einer Fahrbahn mit jeweils auf einer Fahrspur ausgerichteten berührungslosen Objekterfassungssensoren. Dies können Laserentfernungsmesser, akustische Sensoren oder Radarsensoren sein, die alle auf dem Reflektionsprinzip eines Messsignals durch das Fahrzeug basieren. In Fahrtrichtung ist jeweils pro Fahrspur von oben ein Paar von solchen Sensoren auf die Fahrspur ausgerichtet, um aus der Signaldifferenz eines solchen Paares von Sensoren auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zu schließen.
US 5,798,983 A beschreibt ein akustisches Verkehrsdatenerfassungssystem, wobei ein akustischer Sensor schräg von oben auf eine Fahrbahn ausgerichtet ist. Der akustische Sensor ist zur Erfassung der Fahrzeuggeräusche in Abhängigkeit von dem Richtwinkel auf die Fahrbahn ausgebildet. Damit kann eine Fahrzeugdetektion für die einzelnen Fahrspuren erfolgen. Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Einrichtung zur akustischen Verkehrsdatenerfassung zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit der Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit den entsprechenden Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Es wird vorgeschlagen, eine Gruppe von mindestens zwei Richtmikrofonen zu nutzen, wobei die Richtmikrofone der Gruppe in unterschiedlichen Richtwinkeln zur Fahrtrichtung einer Fahrbahn ausrichtbar sind, um Fahrgeräusche von der auf der Fahrbahn fahrenden Fahrzeugen aufzunehmen. Die Auswerteeinheit ist dann zur Erfassung der Verkehrsdaten der Fahrbahn durch Korrelation von mit den Richtmikrofonen einer Gruppe aufgezeichneten Fahrgeräuschen miteinander eingerichtet.
Damit können ein bestimmtes Fahrzeug betreffende Verkehrsdaten auf der Grundlage der mit einer Gruppe von Richtmikrofonen aufgezeichneten Fahrgeräusche ermittelt werden. Für ein Fahrzeug wird damit nicht nur ein Mikrofon pro Fahrspur verwendet, sondern mindestens zwei und bevorzugt mindestens drei Richtmikrofone, deren aufgenommene Fahrgeräusche bzw. die hieraus abgeleiteten Daten miteinander korreliert werden. Die typischen Fahrgeräusche eines vorbeifahrenden Fahrzeuges werden dann hierdurch mit den mindestens zwei Richtmikrofonen nacheinander erfasst. Aus den typischen Fahrgeräuschen und dem zeitlichen Versatz lassen sich dann Verkehrsdaten, wie insbesondere die Anzahl der Fahrzeuge pro Zeiteinheit, die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges und der Fahrzeugtyp (z.B. Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, Motorrad, Personenzug, Güterzug und ähnliches) feststellen.
Hierzu kann die Auswerteeinheit zur Korrelation und zum Bestimmen der Zeitdifferenz von Maximalwerten der Fahrgeräusche jeweils eines Fahrzeuges, die für das Fahrzeug mit den mindestens zwei Richtmikrofonen zeitlich nacheinander aufgenommen wurden, eingerichtet sein. Durch die Richtmikrofone einer Gruppe sind die Richtwinkel zur Fahrbahn oder einer Fahrspur einer mehrspurigen Fahrbahn bekannt. Hierbei kann die Bezugslinie z.B. die Mitte einer Fahrspur genutzt werden.
Aus den von den Richtmikrofonen einer Gruppe aufgenommenen Maximalwerte der Fahrgeräusche und deren zeitlichen Versatz lässt sich dann auch ohne Kenntnis der Wegstrecke zwischen den Richtmikrofonen erst einmal recht allgemein der Verkehrsfluss ableiten. Der zeitliche Versatz der von den Richtmikrofonen aufgenommenen Maximalwerte eines von einem bestimmten Fahrzeug verursachten Fahrgeräusches lässt auf stockenden Verkehr schließen, wenn die Maximalwerte relativ spät hintereinander von den einzelnen Richtmikrofonen der Gruppe aufgenommen werden. Wenn der zeitliche Versatz sehr klein ist, spricht dieses hingegen für einen ungestörten Verkehrsfluss, bei der die Fahrzeuge mit größerer Geschwindigkeit auf der Fahrbahn fahren.
Die Zeitreferenz kann somit auch ohne Betrachtung eines Fahrzeuges als statistischer Wert zum Bestimmen des Verkehrsflusses als maßgebliche Verkehrsinformation aus den von der Gruppe von Richtmikrofonen aufgezeichneten Fahrgeräuschen abgeleitet werden.
Die Auswerteeinheit kann auch zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines auf der Fahrbahn fahrenden Fahrzeuges aus den von einem Paar von Richtmikrofon der Gruppe durch ihre Richtwinkel jeweils erfassbare Fahrstrecke auf der Fahrbahn und den Zeitpunkten abgeleitet werden, zu denen jeweils von den Richtmikrofon einer Gruppe ein Maximalwert der Fahrgeräusche des Fahrzeuges aufgenommen ist. Dies erfolgt prinzipiell auf der Grundlage der Geschwindigkeitsformel, wonach sich die Geschwindigkeit aus dem Quotienten aus der zurückgelegten Strecke und der Zeit ergibt. Die zurückgelegte Strecke entspricht dem Abstand der Schnittpunkte der Richtwinkel eines jeweiligen Paares von Richtmikrofonen mit der betrachteten Fahrbahn bzw. Fahrspur. Dabei kann z.B. die Fahrbahnmitte oder Fahrspurmitte herangezogen werden, um einmalig bei der Einrichtung der Richtmikrofone an einer Fahrbahn einen dann konstanten Wert für die zurückgelegte Strecke zu bestimmen und als Parameter in der Auswerteeinheit vorzugeben.
Vorteilhaft ist es dann, wenn die Auswerteeinheit zur Ermittlung einer mittleren Geschwindigkeit v_m des Fahrzeuges aus der Beziehung
eingerichtet ist. Dabei sind s₁ die zwischen dem Schnittpunkt des Richtwinkels des ersten Richtmikrofons mit der Fahrbahn und dem Schnittpunkt des Richtwinkels des zweiten Richtmikrofons mit der Fahrbahn liegende Fahrstrecke, s₂ die zwischen dem Schnittpunkt des Richtwinkels des zweiten Richtmikrofons mit der Fahrbahn und dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines dritten Richtmikrofons mit der Fahrbahn liegende Fahrstrecke, t₁ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges mit dem ersten Richtmikrofon, t₂ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges mit dem zweiten Richtmikrofon und t₃ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges mit dem dritten Richtmikrofon.
Mit Hilfe einer Gruppe von mindestens zwei und bevorzugt drei Richtmikrofonen gelingt es somit sehr genau und zuverlässig die mittlere Geschwindigkeit eines Fahrzeuges in dem von dem Richtmikrofon überwachten Bereich zu ermitteln.
Dabei erfolgt die akustische Verkehrsdatenüberwachung vollkommen anonym ohne die Erfassung jedweder das Fahrzeug oder den Fahrer individualisierende Merkmale, sodass anders als bei einer optischen Verkehrszählung keine datenschutzrechtlichen Probleme bestehen.
Die Auswerteeinheit kann auch zur Ermittlung der (mittleren) Geschwindigkeit eines Fahrzeuges in Abhängigkeit der Dopplerverschiebung der von den Richtmikrofonen eine Gruppe erfassten Fahrgeräusche des Fahrzeuges eingerichtet sein. Die Dopplerverschiebung basiert auf dem Doppler-Effekt (auch Doppler-Fizeau-Effekt genannt). Dies ist die zeitliche Stauchung bzw. Dehnung eines Signals bei Veränderungen des Abstands zwischen Sender und Empfänger während der Dauer des Signals. Ursache hierfür ist die Veränderung der Laufzeit. Dieser rein kinematische Effekt tritt bei allen Signalen auf, die sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit, zumeist Lichtgeschwindigkeit oder Schallgeschwindigkeit, ausbreiten. Breitet sich das Signal in einem Medium aus, so ist dessen Bewegungszustand mit zu berücksichtigen. Bei periodischen Signalen erhöht bzw. vermindert sich die beobachtete Frequenz, sodass sich z.B. bei der Vorbeifahrt eines Fahrzeuges je nach Richtwinkel des Richtmikrofons die Frequenz sowohl des Fahrgeräusches, als auch die Frequenz eines etwaigen von dem Fahrzeug emittierten periodischen Signals (z.B. ein Martinhorn) ändert. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit im Verhältnis zur Ausbreitungsgeschwindigkeit gering ist, gibt dieses Verhältnis zugleich die relative Frequenzänderung an. Somit kann die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges in Fahrtrichtung durch die Berücksichtigung des Einfallswinkels und durch Rückrechnung auf die Geschwindigkeit in Richtung der Fahrbahn erfolgen. Mit den mindestens zwei Richtmikrofonen einer Gruppe stehen dann insgesamt mindestens zwei Messwerte zur Verfügung, aus denen die Geschwindigkeit des vorbeifahrenden Fahrzeuges ermittelt werden kann.
So kann die Auswerteeinheit zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges mit der Beziehung
eingerichtet sein. Dabei sind c die Schallgeschwindigkeit, Δf die Differenz von Hauptfrequenzen der mit zwei Richtmikrofonen einer Gruppe aufgenommenen Fahrgeräusche des Fahrzeuges f_B die Hauptfrequenz der mit einem der beiden Richtmikrofone aufgenommenen Fahrgeräusche des Fahrzeuges und γ der Differenzwert zwischen den beiden Richtwinkeln der beiden Richtmikrofone.
Die Auswerteeinheit kann zur Korrelation der Richtmikrofone einer Gruppe aufgezeichneter Fahrgeräusche im Zeitbereich oder aber auch im Frequenzbereich eingerichtet sein. Die Auswertung im Frequenzbereich hat den Vorteil, dass die von einem bestimmten Fahrzeug verursachten charakteristischen Fahrgeräusche durch Betrachtung nur eines für das Fahrzeug charakteristischen Frequenzbereiches eingeschränkt werden kann. Hierzu ist die Auswerteeinheit erst einmal zur Transformation der von den Richtmikrofonen einer Gruppe aufgezeichneter Fahrgeräusche in den Frequenzbereich beispielsweise durch Fast-Fourier-Transformation eingerichtet. Für die mindestens zwei Richtmikrofone einer Gruppe wird dann untersucht, ob zeitlich hintereinander in einem übereinstimmenden beschränkten Frequenzbereich Maximalamplituden festzustellen sind. Die einem solchen Erwartungsmuster folgenden Maximalwerte der Spektrogramme werden dann ausgewertet, beispielsweise um die zeitliche Differenz zwischen solchen Maximalwerten zu ermitteln. Für den Fall, dass mehrere Fahrzeuge auf parallelen Fahrspuren fahren, kann eine Zuordnung der Messwerte (Amplituden) zu einem Fahrzeug erfolgen. Dies kann z. B. frequenzselektiv erfolgen, wobei charakteristische Messwerte in einem Frequenzband einem Fahrzeug zugeordnet werden.
Die Auswerteeinheit kann beispielsweise zur Transformation der von mindestens einem der Richtmikrofone aufgezeichneten Fahrgeräusche in den Frequenzbereich und zum Ermitteln von Fahrzeugtypen durch Vergleichen des erhaltenen Spektrogrammmusters von Fahrgeräuscheamplituden bei einer Vielzahl von Frequenz mit bekannten, von Fahrzeugtypen charakteristischen Spektrogrammmustern ausgebildet sein. Mit Hilfe eines solchen Mustervergleichs der Spektrogrammmuster im Frequenzbereich lässt sich auf sehr einfache und zuverlässige Weise ein Rückschluss auf den Fahrzeugtyp (z.B. Personenkraftwagen Pkw, Lastkraftwagen Lkw, Busse, Motorrad, Personenzug, Güterzug und ähnliches) schließen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteeinheit zur Zuordnung eines Fahrgeräusches zu einem Fahrzeug mittels Zuweisen eines Frequenzbereiches des aufgenommenen Fahrgeräusches sowie jeweils einem individuellen Fahrzeug und Ermitteln von charakteristischen Verkehrsdaten dieses individuellen Fahrzeuges in Abhängigkeit von dem Amplitudenverlauf der aufgenommenen Fahrgeräusche in dem zugewiesenen Frequenzbereich eingerichtet ist. Dies kann im Zeitbereich oder vorzugsweise im Frequenzbereich erfolgen. Damit wird ausgenutzt, dass jedes Fahrzeug Fahrgeräusche in einem spezifischen Frequenzbereich verursacht. Auf diese Weise kann auch bei einer mehrspurigen Fahrbahn eine differenziertere Erfassung von Verkehrsdaten mehrere gleichzeitig oder zeitlich kurz nacheinander oder überlappend die Gruppe von Richtmikrofonen passierender Fahrzeuge ausgewertet werden.
Die Gruppe von mindestens zwei Richtmikrofonen ist vorzugsweise von der Seite der Fahrbahn auf die Fahrbahn bzw. Fahrspur ausgerichtet. Damit wird eine Analyse auf der horizontalen Ebene durchgeführt. Zusätzlich zu der Gruppe von seitlichen Richtmikrofonen kann auch mindestens ein von oben auf die Fahrbahn ausgerichtete Richtmikrofon vorhanden sein. Damit wird eine Analyse auf der vertikalen Ebene durchgeführt. Durch Kombination der Fahrgeräusche auf der horizontalen und vertikalen Ebene bzw. der hieraus abgeleiteten Informationen kann ein Abgleich vorgenommen werden. So kann durch das mindestens eine von oben auf die Fahrbahn ausgerichtete Mikrofon eine Verifizierung und ggf. Nachführung der Korrelationsergebnisse aus der Gruppe von seitlichen Richtmikrofonen realisiert werden.
Eine Kalibrierung der Einrichtung oder eine Nachführung der Korrelationsergebnisse wird auch möglich, wenn die Einrichtung eine Funk-Kommunikationseinheit zum Empfangen von Ist-Fahrzeuginformationen von Fahrzeugen hat, welche die Richtmikrofone passieren. Diese Ist-Fahrzeuginformationen werden dabei von dem jeweiligen Fahrzeug selbst erfasst. Die Auswerteeinheit kann dann zum Vergleichen der mit Hilfe der Richtmikrofone erfassten Verkehrsdaten mit den Ist-Fahrzeuginformationen eingerichtet sein, die mit der Funk-Kommunikationseinheit empfangen wurden. Dann erfolgt ein Abgleichen der Korrelation der mit den Richtmikrofonen einer Gruppe aufgezeichneten Fahrgeräusche zur Erfassung von Verkehrsdaten, um den Unterschied zwischen den erfassten Verkehrsdaten und den Ist-Fahrzeugdaten zu reduzieren. Wenn z.B. die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges durch die Richtmikrofone und die Einrichtung gemessen wird, kann die von dem Fahrzeug selbst ermittelte tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges an die Einrichtung übermittelt werden. Die Differenz zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der von der Einrichtung selbst gemessene Geschwindigkeit wird dann genutzt, um den genutzten Algorithmus zur Korrelation der mit den Richtmikrofonen einer Gruppe aufgezeichneten Fahrgeräusche bzw. der charakteristischen Werte der Fahrgeräusche sowie beispielsweise Signalamplituden miteinander zu adaptieren.
Denkbar ist auch, dass eine Radarerfassungseinheit auf die Fahrbahn ausrichtbar und zum Erfassen der Geschwindigkeit von Fahrzeugen eingerichtet ist. Dabei ist die Einrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeit auf zwei unterschiedliche technische Wege eingerichtet. Die Auswerteeinheit ist dann zur Korrelation der mit Hilfe der aufgezeichneten Fahrgeräusche ermittelten Verkehrsdaten mit den mittels der Radarerfassung erfassten Verkehrsdaten eingerichtet. Auch hier erfolgt somit eine Nachführung des zur Korrelation der aufgenommenen Fahrgeräusche genutzten Algorithmus mit Hilfe der mit den anderen technischen Verfahren gemessenen Verkehrsdaten.
In diesem Sinne kann das weitere technische Verfahren z.B. eine Radarmessung sein. Gleichermaßen sind andere elektromagnetische oder optische Messverfahren denkbar. Auch eine Kombination mit anderen Sensoren, wie beispielsweise in die Fahrbahn eingebauten Drucksensoren oder ähnliches ist denkbar.
Die Einrichtung kann vorteilhaft an Notrufsäulen einer Autobahn angekoppelt sein. Auf diese Weise kann die Einrichtung mit dem Kommunikationsnetz der Notrufsäule verbunden werden, um die Verkehrsdaten an eine Zentrale zu übermitteln. Zudem wird an einer Notrufsäule bereits die erforderliche elektrische Energie zum Betrieb der Einrichtung zur Verfügung gestellt und die Notrufsäule bietet einen verankerten Pfosten, an dem die Einrichtung montiert werden kann.
Die Auswerteeinheit kann auch mit einer Funkkommunikation gekoppelt oder ausgerüstet sein, um die Ergebnisse nach der Vorverarbeitung an eine zentrale zur weiteren Verarbeitung zuzuführen. Die drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation mit einer Zentrale ermöglicht auch den Empfang von Regeln, Messvorschriften, Daten etc. zur Durchführung von spezifischen Messungen, Datenauswertungen etc oder von Softwareupdates.
In entsprechender Weise sieht das Verfahren zur akustischen Verkehrsdatenerfassung mit Richtmikrofonen vor, dass die Verkehrsdaten der Fahrbahn durch Korrelation von mit den Richtmikrofonen einer Gruppe aufgezeichneten Fahrgeräuschen miteinander erfasst werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beispiehaft näher erläutert. Es zeigen:
1 – Skizze einer Einrichtung zur akustischen Verkehrsdatenerfassung an einer Fahrbahn.
2 – Diagramm der Amplituden der von den drei Richtmikrofonen aufgenommenen Fahrgeräusche beim Vorbeifahren eines Fahrzeuges;
3 – Skizze einer Einrichtung zur akustischen Verkehrsdatenerfassung an einer Fahrbahn zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Richtwinkel des Richtmikrofons;
4 – Vergleich von fahrzeugtypischen Sonogrammmustern mit Ist-Sonogrammmustern zur Ermittlung des Fahrzeugtyps aus den Fahrgeräuschen.
1 lässt eine Skizze einer Einrichtung zur akustischen Verkehrsdatenerfassung erkennen. Die Einrichtung hat eine Gruppe von beispielhaft drei Richtmikrofonen R₁, R₂ und R₃, die auf eine Fahrbahn 1 ausgerichtet sind. Das erste Richtmikrofon R₁ ist dabei entgegengesetzt zur Fahrtrichtung, das zweite Richtmikrofon R₂ quer zur Fahrtrichtung und das dritte Richtmikrofon R₃ in Fahrtrichtung ausgerichtet. Jedes Richtmikrofon R₁, R₂, R₃ hat einen Richtwinkelbereich, in dem ein von einem Fahrzeug F₁ verursachtes Fahrgeräusch aufgenommen werden kann. Die größte Signalamplitude wird dann bei dem mittleren Richtwinkel eines Richtmikrofons R₁, R₂, R₃ erfasst. Dieser mittlere Richtwinkel ist jeweils durch eine Strich-punktierte Linie in Bezug auf die Fahrspurmitte skizziert. Das erste und zweite Richtmikrofon R₁ und R₂ sind jeweils zueinander mit einer Richtwinkeldifferenz α ausgerichtet. Das heißt, dass die mittleren Richtwinkel der beiden Richtmikrofone R₁ und R₂ um die Richtwinkeldifferenz α gegeneinander verdreht sind. Entsprechend ist zwischen dem zweiten Richtmikrofon R₂ und dem dritten Richtmikrofon R₃ der Gruppe ein Richtwinkelversatz β zwischen dem zweiten Richtwinkel und dem dritten Richtwinkel vorhanden.
Wenn nun ein Fahrzeug über die Zeit t die Fahrbahn 1 passiert, wird zunächst zum Zeitpunkt t₁ von dem ersten Richtmikrofon R₁ ein Amplitudenmaximum A_1max des Fahrgeräusches wahrgenommen. Wenn dasselbe Fahrzeug F₁ zum Zeitpunkt t₂ den Richtwinkel des zweiten Richtmikrofons R₂ passiert, so wird von dem zweiten Richtmikrofon R₂ zu diesem Zeitpunkt t₂ eine Amplitudenmaxima A_2max des Fahrgeräusches aufgenommen. Entsprechend wird zum Zeitpunkt t₃ des Passierens desselben Fahrzeuges F₁ des mittleren Richtwinkels des dritten Richtmikrofons R₃ von diesem Richtmikrofon ein Amplitudenmaximum A_3max aufgenommen. Die Richtmikrofone R₁, R₂, R₃ der Gruppe sind mit einer Auswerteeinheit 2 verbunden, welche die von den Richtmikrofonen R₁, R₂ und R₃ der Gruppe aufgenommenen Fahrgeräusche miteinander korreliert, um hieraus Verkehrsdaten zu erfassen.
Die Einrichtung ist z.B. an einer Notrufsäule 3 angebracht, die z.B. an Autobahnen verfügbar sind. Die Notrufsäulen 3 haben einen Anschluss an ein Kommunikationsnetz zu einer Verkehrsleitzentrale sowie eine Energieversorgung, sodass die Auswerteeinheit 2 bzw. die gesamte Einrichtung mit dem Energieversorgungsnetz und ggf. dem Kommunikationsnetz der Notrufsäule 3 verbunden werden kann. Damit wird die Infrastruktur der Notrufsäule 3 von der Einrichtung mit genutzt.
Die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs F₁ auf der Fahrbahn lässt sich aus der kurzen gefahrenen Strecke s und der dafür genutzten Zeit Δ_t berechnen.
Für den ersten Streckenabschnitt mit der Strecke s₁ ergibt sich dann die Geschwindigkeit v₁ wie folgt:
Für den zweiten Streckenabschnitt ergibt sich die Geschwindigkeit v₃ nach der Gleichung:
Die Zeitpunkte t₁, t₂ und t₃ sind jeweils die Zeiten, an dem das Fahrzeug F₁ den jeweiligen Schnittpunkt des mittleren Richtwinkels des jeweiligen Richtmikrofons R₁, R₂ und R₃ zur Fahrbahn 1 z.B. der Fahrbahnmitte passiert.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ zum Zeitpunkt t₂ ergibt sich nach der Gleichung:
Hieraus lässt sich dann eine mittlere Geschwindigkeit v_mittel desselben Fahrzeug F₁ wie folgt berechnen:
Dabei sind s₁ die zwischen dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines ersten Richtmikrofons mit der Fahrbahn und dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines zweiten Richtmikrofons mit der Fahrbahn liegende Fahrstrecke, s₂ die zwischen dem Schnittpunkt des Richtwinkels des zweiten Richtmikrofons mit der Fahrbahn und dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines dritten Richtmikrofons mit der Fahrbahn liegende Fahrstrecke t₁ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges mit dem ersten Richtmikrofon, t₂ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges mit dem zweiten Richtmikrofon und t₃ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges mit dem dritten Richtmikrofon.
Die Strecken s₁ und s₂ können nach dem Aufbau der Einrichtung an einer Fahrbahn gemessen werden und sind dann als konstanter Wert für die Einrichtung vorgegeben.
Die Zeitpunkte t₁, t₂ und t₃ lassen sich aus dem Amplitudenverlauf der aufgenommenen Fahrgeräusche durch die Richtmikrofone R₁, R₂ und R₃ ermitteln.
Dies wird anhand der 2 deutlicher, die den Amplitudenverlauf A der aufgenommenen Fahrgeräusche über die Zeit t zeigt. So ist in dem von dem ersten Richtmikrofon R₁ aufgenommenen Signal zum Zeitpunkt t₁ ein erstes Amplitudenmaximum A_1max festzustellen. Wenn somit ein Amplitudenmaximum z.B. bei einer fahrzeugcharakteristischen Frequenz erkannt wird, so wird der zugehörige Zeitpunkt t₁ ermittelt. Nun kann in dem von dem zweiten Richtmikrofon R₂ aufgenommenen Fahrgeräuschen vorzugsweise durch Beschränken der Betrachtung des Frequenzbereiches, in dem mit dem ersten Richtmikrofon R₁ vorher ein Amplitudenmaximum A_1max erkannt wurde, ein Amplitudenmaximum gesucht werden. Hier handelt es sich dann um das Amplitudenmaximum A_2max, das zum Zeitpunkt t₂ auftritt. Damit ist auch der zweite Zeitpunkt t₂ ermittelt, bei dem das Fahrzeug F₁ den Richtwinkel des zweiten Richtmikrofons R₂ passiert hat. Durch entsprechende weitere Untersuchung der von dem dritten Richtmikrofon R₃ aufgenommenen Fahrgeräusche wird ein weiteres Amplitudenmaximum A_3max zum Zeitpunkt t₃ ermittelt. Hierbei handelt es sich um den Zeitpunkt, bei dem dasselbe Fahrzeug F₁ den Richtwinkel des dritten Richtmikrofons R₃ passiert.
Somit lassen sich dann aus den Amplitudenverläufen der Fahrgeräusche, die mit den drei Richtmikrofonen R₁, R₂ und R₃ der Gruppe aufgenommen werden, die gesuchten Zeitpunkte t₁, t₂ und t₃ bestimmen, an denen das Fahrzeug F₁ die mittleren Richtwinkel der jeweiligen Richtmikrofone R₁, R₂ und R₃ passieren.
Diese Werte können dann in ihre oben genannte Formel eingesetzt werden, um eine mittlere Geschwindigkeit des Fahrzeuges F₁ zu berechnen.
Die Geschwindigkeit der Fahrzeuge F₁ lässt sich somit akustisch erfassen.
Wenn nun viele Fahrzeuge unmittelbar zeitlich hintereinander und ggf. überlappend z.B. auf mehreren Fahrspuren die Richtcharakteristik der Richtmikrofone R₁, R₂ und R₃ passieren, so lassen sich die Fahrgeräusche der einzelnen Fahrzeuge Fi durch eine Frequenzanalyse der aufgezeichneten Fahrgeräusche voneinander differenzieren. Es ist nämlich festzustellen, dass jedes Fahrzeug eine individuelle Frequenz bzw. einen individuellen Frequenzbereich hat, der die Signalamplituden der aufgezeichneten Fahrgeräusche voneinander unterscheidbar macht.
Hierzu kann das von den Richtmikrofonen R₁, R₂ und R₃ der Gruppe aufgenommenen akustischen Signale z.B. jeweils einer Frequenztransformation z.B. durch eine Fast-Fourier-Transformation unterzogen werden. Aus dem Signalverlaufen im Frequenzbereich werden dann die Amplitudenverläufe und deren Maximalwerte gesucht und es werden die zugehörigen Frequenzbereiche festgestellt. Wenn nun in diesen Frequenzbereichen in einem plausiblen Zeitfenster in den transformierten Signalverläufen der anderen Richtmikrofone R₁, R₂ und R₃ ebenfalls solche Amplitudenverläufe mit einem Amplitudenmaxima auftreten, dann sind charakteristische Abfolgen von Amplitudenmaxima vorhanden, deren Zeitdifferenzen dann bestimmt werden, um die mittlere Geschwindigkeit festzustellen.
So ergibt sich beispielsweise eine mittlere Geschwindigkeit v_mittel des Fahrzeuges F₁ bei einer Wegstrecke s₁ ≈ s₂ ≈ 50 Meter für den Fall, das Amplitudenmaximal zu dem Zeitpunkt t₁ ≈ 0 Sekunde, t₂ ≈ 5 Sekunde und t₃ ≈ Sekunde festgestellt wurden, wie folgt:
Aus 1 ist weiterhin zu erkennen, dass von den Richtmikrofonen R₁, R₂ und R₃ die Fahrgeräusche des Fahrzeuges F₁ mit den charakteristischen Frequenzen F_S1, F_S2 und F_S3 festgestellt werden.
Diese Frequenzen sind im Normalfall identisch und sprechen einer fahrzeugindividuellen Frequenz, sodass gilt: f_Fahrzeug ≈ f_S1 ≈ f_S2 ≈ f_S3.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit v_mittel des Fahrzeugs F₁ kann nun auch anhand der Dopplerverschiebung aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung der verschiedenen Richtmikrofone R₁, R₂ und R₃ der Gruppe ermittelt werden. Dies basiert auf der Schallgeschwindigkeit c ≈ 340 Meter pro Sekunde. Die Dopplerverschiebung der Δ_f ist von der Frequenz des Fahrzeuges f_Fahrzeug, der Schallgeschwindigkeit c und der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit v_mittel abhängig. Es gilt:
Die Wellenlänge der Schallgeschwindigkeit des Fahrzeuggeräusches ergibt sich zu:
Für das mittlere Richtmikrofon R₂, das quer zur Fahrbahn ausgerichtet ist, tritt kein Dopplereffekt auf. Die zum Richtmikrofon hingerichtete Geschwindigkeit v_q2 ist 0, sodass die von dem mittleren Richtmikrofon R₂ festgestellte Frequenz f_S2 der unverzerrten Frequenz des Fahrzeugs f_Fahrzeug entspricht.
Die Dopplerfrequenz Δf₁ für den ersten Streckenabschnitt s₁ entspricht der Differenz der mit dem ersten und zweiten Richtmikrofon R₁, R₂ festgestellten Frequenzen f_s1 und f_S2. Entsprechendes gilt für die Dopplerfrequenz Δf₂ für den zweiten Streckenabschnitt f_S2, sodass gilt: Δf₁ ≈ f_S1 – f_S2 Δf₂ ≈ f_S2 – f_S3
Die Geschwindigkeit v₁ in Fahrtrichtung fällt sich zu der vom Richtmikrofon R₁ ermittelten Geschwindigkeit v_q1 in Richtung Richtmikrofon in Abhängigkeit von dem Winkel α zu:
Entsprechendes gilt für die Geschwindigkeit v₃, wie sich nach der Gleichung
bestimmt.
Die von dem jeweiligen Richtmikrofon R_i erfasste Wellenlänge der Schallgeschwindigkeit des mit der individuellen Fahrzeugfrequenz f_Fahrzeug des Fahrzeuges imitierten Fahrgeräusches sind aufgrund des Dopplereffektes von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_mittel des Fahrzeuges abhängig und folgende Formel: λ_B ≈ λ_S – ν_S/f_S, wobei mit dem Indize s der Sender, d.h. das Fahrzeug, und das B Beobachter, d.h. das Richtmikrofon gekennzeichnet. Für die vom Richtmikrofon wahrgenommene Frequenz gilt dann
Dabei ist die Geschwindigkeit v die zum Richtmikrofon R_i jeweils hin gerichtete Geschwindigkeit v_QI.
Für diese Geschwindigkeit gilt also
Dafür das zweite Richtmikrofon R₂, das quer zur Fahrbahn ausgerichtet ist, die Geschwindigkeit v_Q2 ≈ 0 ist, entspricht die Frequenz des Beobachters f_B der individuellen Fahrzeugfrequenz fS des Senders und der vom Richtmikrofon R₂ gemessenen Frequenz f_S2.
Für den ersten Streckenabschnitt S₁ ergibt sich dann eine Geschwindigkeit v₁ des Fahrzeuges F₁.
Für die Geschwindigkeit v₃ des Fahrzeuges im zweiten Streckenabschnitt s₂ ergibt sich
Die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit v_mittel berechnet sich dann aus dem Mittelwert der beiden Fahrzeuggeschwindigkeiten v₁ und v₂ nach der Formel:
Damit lässt sich aus den Frequenzdifferenzen Δf₁ ≈ f_S1 – f_S2 und Δf₂ ≈ f_S2 – f_S2 mit den mindestens drei Richtmikrofonen R₁, R₂ und R₃ der Gruppe die mittlere Geschwindigkeit berechnen. Ein Richtmikrofon R₂ ist dabei quer zur Fahrbahn auszurichten.
3 zeigt eine Skizze der auf die Fahrbahn 1 ausgerichteten Einrichtung, wobei das mittlere Richtmikrofon R₂ der Gruppe beispielhaft zur Verkehrsdatenerfassung genutzt wird. Der gesamte Richtwinkel γ des Richtmikrofons R₂ ist bekannt. Nun kann aus der Flankensteilheit des Amplitudenverlaufs unter anderem eines Grenzwertes A_limit für die aufgenommene Amplitude des Fahrzeuggeräusches auf die Fahrzeuggeschwindigkeit v₁, v₂, v_mittel geschlossen werden.
Durch den Richtwinkel γ und den zugehörigen Schnittpunkten mit der Fahrbahn 1 bzw. einer Fahrbahnlinie auf der Fahrbahn (z.B. Fahrbahnmitte) ist die Strecke s bekannt, die von dem Richtmikrofon R₂ erfasst wird. Zudem wird angenommen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeuges F₁ sich während der Durchfahrt kaum ändert, sodass v₁ ≈ v₂ ≈ v_mittel ist.
Der Abstand des Richtmikrofons R₂ zur Fahrbahn 1 bzw. der relevanten Fahrbahnmitte bzw. Fahrspurmitte beträgt d.
Dann gilt für die Strecke s s ≈ 2d·tanα/2
Damit lässt sich eine Kalibrierung der von einem Richtmikrofon R₁, R₂, R₃ jeweils erfassten Strecke si bei einer bekannten Geschwindigkeit v eines Fahrzeuges F₁ vornehmen, indem die Zeiten t₁ und t₂ des Amplitudenverlaufs bestimmt werden, die mit dem vorgegebenen Grenzwert A_limit übereinstimmen. Dieser Grenzwert A_limit ist in der Regel der Grenzwert, bei dem sich der Amplitudenverlauf merklich abflacht. Auf diese Weise kann die Parametrierung der Einrichtung durch eine Messfahrt vorgenommen werden.
Weiterhin kann unter der Annahme dieses Amplitudengrenzwertes A_limit auch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges F₁ im Betrieb ermittelt werden. Die Geschwindigkeit v₁ ≈ v₂ ≈ v_mittel des Fahrzeuges F₁ entspricht dem Quotienten der bekannten Strecke s durch die Zeitdifferenz t₂ – t₁.
Während des Betriebs kann eine adaptive Anpassung des Amplitudengrenzwertes A_limit erfolgen, insbesondere wenn ein Abgleich mit Ist-Geschwindigkeiten des Fahrzeuges F₁ erfolgt, die über eine Funk-Kommunikation der Einrichtung mitgeteilt werden.
4 lässt fahrzeugtypische Sonogrammmuster für verschiedene Fahrzeugtypen Z ≈ LKW, O ≈ Sportwagen, N ≈ Motorrad und A ≈ Personenkraftwagen erkennen. Auf der rechten Seite sind dann im Betrieb aufgezeichnete Ist-Sonogramm-Muster beispielhaft dargestellt.
Durch einen Mustervergleich, bei dem z.B. ein prozentualer Grad der Übereinstimmung festgestellt wird, auf den Fahrzeugtyp geschlossen werden.
Ein Sonogramm-Muster ist aber die Darstellung von Frequenzanteilen über einen großen Frequenzbereich beispielsweise von 0 bis mehr als 7.000 Hz über die Zeit.
Denkbar ist aber auch, dass beim Sonogramm-Muster die Amplitudenhöhe über den Frequenzbereich aufgetragen wird.
Für die Ermittlung des Fahrzeugtyps ist wesentlich, dass die Richtmikrofone R₁, R₂ und R₃ für ein Fahrzeugtyps der charakteristische Sonogramm-Muster erfassen, aus den sich der Fahrzeugtyp ableiten lässt.
Alle von den Richtmikrofonen R₁, R₂, R₃ der Gruppe und möglichen weiteren Sensoren aufgeführten Messwerte können in der Auswerteeinheit 2 zusammengeführt und über einen Schätzalgorithmus gewichtet werden. Für einen solchen Schätzalgorithmus bietet sich eine Kalman-Filterung an. Damit lässt sich eine aktuelle Verkehrsflussgeschwindigkeit vfluss auf der Fahrbahn nach der Gleichung ν_fluss ≈ 1 / n(ν₁ + ν₂ + ... ν_n) ermitteln, wobei v₁, v₂, v_n die einzelnen ermittelten Geschwindigkeiten für eine Mehrzahl von Fahrzeugen ist.
Zur Klassifizierung der Fahrzeuge kann beispielsweise eine Frequenztransformation mittels Fast-Fourier-Transformation der aufgenommenen Frequenzen beim Vorbeifahren vorzugsweise zum Zeitpunkt t₂ mit dem mittleren quer zur Fahrbahn ausgerichteten Richtmikrofone R₂ erfolgen. Die Ist-Sonogramm-Muster werden dann mit Referenz-Sonogramm-Mustern verglichen, die vorher aufgenommen worden sind. So lassen sich Personenkraftwagen, Sportwagen, Motorräder, Busse, Lkw im Straßenverkehr oder aber auch Personenzüge, Güterzüge oder ähnliche schienengebundene Fahrzeuge voneinander differenzieren.
Die Einrichtung lässt sich wie dargestellt an Notrufsäulen zur Überwachung des Verkehrs auf Autobahnen einsetzen und installieren. Denkbar ist aber auch eine Installation der Einrichtung an Brücken, Wechselverkehrszeichenanlagen, an Ampeln, Laternen etc. insbesondere im Stadtbereich.
Die Einrichtung kann dabei auch zur akustischen Verkehrszählung oder auch unter Ausnutzung der Fahrzeugtypdifferenzierung zur Unterstützung einer Parkraumsuche genutzt werden. Je nach typischen Sonogramm-Muster kann im Fahrzeug dann die passende Parkbucht zugeordnet werden. So kann dann ein kleinerer Sportwagen, Motorräder oder Pkw entsprechend ihrer Größe angepasste Parkbuchten in Abhängigkeit ihres Sonogramm-Musters zugeteilt werden. Größere Fahrzeuge, wie Geländewagen, SUVs, Busse oder Lkw erhalten aufgrund ihres charakteristischen Sonogramm-Musters entsprechend größere Parkbuchten zugewiesen.
Die Einrichtung kann auch zur Überwachung von Fahrzeugen auf einem Betriebsgelände oder zur Erfassung und Steuerung von innerbetrieblichen logistischen Prozessen genutzt werden.
Denkbar ist, dass jeweils eine Einrichtung bestehend aus einer Gruppe von Richtmikrofonen jeweils auf eine Fahrspur einer Fahrbahn ausgerichtet ist. Bei einer mehrspurigen Fahrbahn könnten dann mehrere solche Einrichtungen parallel nebeneinander oder hintereinander angeordnet sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn für jede Fahrspur mindestens ein zusätzliches Richtmikrofon zur Überwachung der vertikalen Fahrzeugebene auf jeweils einer Fahrzeugspur ausgerichtet ist. Mit diesem vertikalen Richtmikrofon lässt sich dann die individuelle Fahrzeugfrequenz eines den Erfassungsbereich dieses Richtmikrofons der Fahrspur passierenden Fahrzeugs ermitteln. Wenn nun eine Gruppe von Richtmikrofonen auf der horizontalen Ebene für sämtliche Fahrspuren einer Fahrbahn genutzt wird, dann lassen sich die aufgenommenen Fahrgeräusche in Abhängigkeit von der mit der vertikalen Richtmikrofon erfassten individuellen Fahrzeugfrequenzen differenzieren und aus einem Amplitudenverlauf der jeweiligen horizontalen Richtmikrofone für jede Fahrspur in den Frequenzbereichen die Amplitudenmaxima der Fahrzeuge auf den unterschiedlichen Fahrspuren differenzieren.
Weiterhin kann die Auswerteeinheit beispielsweise durch geeignete Programmierung eingerichtet sein, um anhand der Fahrgeräusche und deren grundlegende Veränderung auf den Zustand der Fahrbahn zu schließen. Durch charakteristische Änderungen der Fahrgeräusche einer Vielzahl von Fahrzeugen lässt sich dann auf regennasse Fahrbahn, trockene Fahrbahn, Schnee, Eis oder Abnutzung schließen. Dies gelingt besonders vorteilhaft durch eine Auswertung der aufgenommenen Fahrgeräusche im Frequenzbereich, wenn die Oberwellen der individuellen Fahrgeräusche analysiert werden. Diese nicht nämlich ein Maß für den Straßenzustand.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/174318 A1 [0003]
FR 2714755 A1 [0004]
US 5798983 A [0005]

Claims

Einrichtung zur akustischen Verkehrsdatenerfassung mit Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) und einer mit den Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) verbundenen Auswerteeinheit (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von mindestens zwei Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) vorhanden ist, wobei die Richtmikrofone (R₁, R₂, R₃) der Gruppe in unterschiedlichen Richtwinkeln zur Fahrtrichtung einer Fahrbahn ausrichtbar sind, um Fahrgeräusche von auf der Fahrbahn (1) fahrenden Fahrzeugen (F₁) aufzunehmen, und dass die Auswerteeinheit (2) zur Erfassung der Verkehrsdaten durch Korrelation von mit den Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) einer Gruppe aufgezeichneten Fahrgeräuschen miteinander eingerichtet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) zur Korrelation und zum Bestimmen der Zeitdifferenz (t₂ – t₁; t₃ – t₁; t₃ – t₂) von Maximalwerten (A_1max, A_2max, A_3max) der Fahrgeräusche jeweils eines Fahrzeuges (F₁), die für das Fahrzeug (F₁) mit den mindestens zwei Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) zeitlich nacheinander aufgenommen wurden, eingerichtet ist.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) zur Ermittlung der Geschwindigkeit (v) eines auf der Fahrbahn (1) fahrenden Fahrzeuges (F₁) aus den von einem Paar von Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₁, R₃, R₂, R₃) der Gruppe durch ihre Richtwinkel (α, β, γ) jeweils erfassbare Fahrstrecke (s₁, s₂, s) auf der Fahrbahn (1) und den Zeitpunkten (t₁, t₂, t₃), zu denen jeweils von den Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) einer Gruppe ein Maximalwert (A_1max, A_2max, A_3max) der Fahrgeräusche des Fahrzeuges (F₁) aufgenommen ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) zur Ermittlung der mittleren Geschwindigkeit (v_m) des Fahrzeuges aus der Beziehung
eingerichtet ist, wobei s₁ die zwischen dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines ersten Richtmikrofons (R₁) mit der Fahrbahn (1) und dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines zweiten Richtmikrofons (R₂) mit der Fahrbahn (1) liegende Fahrstrecke, s₂ die zwischen dem Schnittpunkt des Richtwinkels des zweiten Richtmikrofons (R₂) mit der Fahrbahn (1) und dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines dritten Richtmikrofons (R₃) mit der Fahrbahn (1) liegende Fahrstrecke, t₁ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes (A_1max) des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges (F₁) mit dem ersten Richtmikrofon (R₁), t₂ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes (A_2max) des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges (F₂) mit dem zweiten Richtmikrofon (R₂), und t₃ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes (A_3max) des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges (F₁) mit dem dritten Richtmikrofon (R₃) ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) zur Ermittlung der mittleren Geschwindigkeit (v_m) eines Fahrzeuges (F₁) in Abhängigkeit der Dopplerverschiebungen der von den Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) einer Gruppe erfassten Fahrgeräusche des Fahrzeuges (F₁) eingerichtet ist.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) zur Ermittlung der Geschwindigkeit (v) des Fahrzeuges (F₁) mit der Beziehung
eingerichtet ist, wobei c die Schallgeschwindigkeit, Δf die Differenz von Hauptfrequenzen der mit zwei Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₁, R₃, R₂, R₃,) einer Gruppe aufgenommenen Fahrgeräusche des Fahrzeuges (F₁) f_B die Hauptfrequenz der mit einem der beiden Richtmikrofone (R₁, R₂, R₁, R₃, R₂, R₃,) aufgenommenen Fahrgeräusche des Fahrzeuges (F₁) und γ der Differenzwert zwischen den beiden Richtwinkeln der beiden Richtmikrofone (R₁, R₂, R₁, R₃, R₂, R₃,) ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Transformation der von mindestens einem der Richtmikrofone (R₁, R₂, R₃) aufgezeichneten Fahrgeräusche in den Frequenzbereich und Ermitteln von Fahrzeugtypen durch Vergleichen des erhaltenen Spektrogrammmusters von Fahrgeräuschamplituden bei einer Vielzahl von Frequenzen mit bekannten, für Fahrzeugtypen charakteristischen Spektrogrammmustern.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) zur Zuordnung eines Fahrgeräusches zu einem Fahrzeug (F₁) mittels Zuweisen eines Frequenzbereiches des aufgenommenen Fahrgeräusches zu jeweils einem individuellen Fahrzeug (F₁) und Ermitteln von charakteristischen Verkehrsdaten dieses individuellen Fahrzeuges (F₁) in Abhängigkeit von dem Amplitudenverlauf (A(t)) der aufgenommen Fahrgeräusche in dem zugewiesenen Frequenzbereich.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Gruppe von seitlichen Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃), die von der Seite der Fahrbahn (1) auf die Fahrbahn (1) ausgerichtet sind, und mindestens einem von oben auf die Fahrbahn (1) ausgerichteten Richtmikrofon.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Funk-Kommunikationseinheit zum Empfangen von Ist-Fahrzeuginformationen von Fahrzeugen (F₁), welche die Richtmikrofone (R₁, R₂, R₃) passieren, wobei die Ist-Fahrzeuginformationen von dem jeweiligen Fahrzeug (F₁) selbst erfasst werden.
Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) zum Vergleichen der mithilfe der Richtmikrofone (R₁, R₂, R₃) erfassten Verkehrsdaten mit von der Funk-Kommunikationseinheit empfangenen Ist-Fahrzeuginformationen und zum Abgleichen der Korrelation der mit den Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) einer Gruppe aufgezeichneten Fahrgeräusche zur Erfassung von Verkehrsdaten zur Reduzierung des Unterschieds zwischen den erfassten Verkehrsdaten und den Ist-Fahrzeugdaten eingerichtet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Radarerfassungseinheit, die auf die Fahrbahn (1) ausrichtbar und zum Erfassen der Geschwindigkeit von Fahrzeugen (F₁) eingerichtet ist, wobei die Auswerteeinheit (2) zur Korrelation der mithilfe der aufgezeichneten Fahrgeräusche ermittelten Verkehrsdaten mit den mittels der Radarerfassungseinheit erfassten Verkehrsdaten eingerichtet ist.
Verfahren zur akustischen Verkehrsdatenerfassung mit Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃), wobei eine Gruppe von mindestens zwei Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) vorhanden ist und die Richtmikrofone (R₁, R₂, R₃) der Gruppe in unterschiedlichen Richtwinkeln zur Fahrtrichtung einer Fahrbahn (1) ausgerichtet sind, um Fahrgeräusche von auf der Fahrbahn (1) fahrenden Fahrzeugen (1) aufzunehmen, gekennzeichnet durch Erfassen der Verkehrsdaten der Fahrbahn (1) durch Korrelation von mit den Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) einer Gruppe aufgezeichneten Fahrgeräuschen miteinander.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Korrelation der Fahrgeräusche durch Bestimmen der Zeitdifferenz von Maximalwerten (A_1max, A_2max, A_3max) der Fahrgeräusche jeweils eines Fahrzeuges (F₁), die für das Fahrzeug (F₁) mit den mindestens zwei Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) zeitlich nacheinander aufgenommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Ermitteln der Geschwindigkeit eines auf der Fahrbahn (1) fahrenden Fahrzeuges (F₁) aus den von einem Paar von Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₁, R₃, R₂, R₃) der Gruppe durch ihre Richtwinkel (α, β) jeweils erfassbare Fahrstrecke (s₁, s₂) auf der Fahrbahn (1) und den Zeitpunkten (t₁, t₂, t₃), zu denen jeweils von den Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) einer Gruppe ein Maximalwert (A_1max, A_2max, A_3max,) der Fahrgeräusche des Fahrzeuges (F₁) aufgenommen ist.
Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Ermitteln der mittleren Geschwindigkeit v_m des Fahrzeuges (F₁) aus der Beziehung
wobei s₁ die zwischen dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines ersten Richtmikrofons (R₁) mit der Fahrbahn (1) und dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines zweiten Richtmikrofons (R₂) mit der Fahrbahn (1) liegende Fahrstrecke, s₂ die zwischen dem Schnittpunkt des Richtwinkels des zweiten Richtmikrofons (R₂) mit der Fahrbahn (1) und dem Schnittpunkt des Richtwinkels eines dritten Richtmikrofons (R₃) mit der Fahrbahn (1) liegende Fahrstrecke, t₁ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes (A_1max) des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges (F₁) mit dem ersten Richtmikrofon (R₁), t₂ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes (A_2max) des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges (F₂) mit dem zweiten Richtmikrofon (R₂) und t₃ der Zeitpunkt der Aufnahme eines Maximalwertes (A_3max) des Fahrgeräusches eines Fahrzeuges (F₃) mit dem dritten Richtmikrofon (R₃) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch Ermitteln der mittleren Geschwindigkeit (v_m) eines Fahrzeuges (F₁) in Abhängigkeit der Dopplerverschiebungen der von den Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) einer Gruppe erfassten Fahrgeräusche des Fahrzeuges (F₁).
Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Ermitteln der Geschwindigkeit (v) des Fahrzeuges (F₁) mit der Beziehung
wobei c die Schallgeschwindigkeit und Δf die Differenz von Hauptfrequenzen der mit zwei Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₁, R₃, R₂, R₃) einer Gruppe aufgenommenen Fahrgeräusche des Fahrzeuges (F₁) f_B die Hauptfrequenz der mit einem der beiden Richtmikrofone (R₁, R₂, R₁, R₃, R₂, R₃) aufgenommenen Fahrgeräusche des Fahrzeuges (F₁) und γ der Differenzwert zwischen den beiden Richtwinkeln der beiden Richtmikrofone (R₁, R₂, R₁, R₃, R₂, R₃) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, gekennzeichnet durch Transformieren der von mindestens einem der Richtmikrofone (R₁, R₂, R₃) aufgezeichneten Fahrgeräusche in den Frequenzbereich und Ermitteln von Fahrzeugtypen durch Vergleichen des erhaltenen Spektrogrammmusters von Fahrgeräuschamplituden bei einer Vielzahl von Frequenzen mit bekannten, für Fahrzeugtypen charakteristischen Spektrogrammmustern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, gekennzeichnet durch Zuordnen eines Fahrgeräusches zu einem Fahrzeug (F₁) mittels Zuweisen eines Frequenzbereichs des aufgenommenen Fahrgeräusches zu jeweils einem individuellen Fahrzeug (F₁) und Ermitteln von charakteristischen Verkehrsdaten dieses individuellen Fahrzeuges (F₁) in Abhängigkeit von dem Amplitudenverlauf der aufgenommenen Fahrgeräusche in dem zugewiesenen Frequenzbereich.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch Aufzeichnen der Fahrgeräusche mit einer Gruppe von Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃), die horizontal zur Ebene der Fahrbahn (1) ausgerichtet sind, und Aufnehmen von Fahrgeräuschen mit mindestens einem Richtmikrofon (R₁, R₂, R₃), das zur vertikalen Ebene der Fahrbahn (1) ausgerichtet ist, und Adaptieren der mit den Fahrgeräuschen, die von der Gruppe von auf die horizontale Ebene der Fahrbahn (1) ausgerichteten Richtmikrofone (R₁, R₂, R₃) aufgenommen wurden, in Abhängigkeit von den mit mindestens einem auf die vertikale Ebene der Fahrbahn (1) ausgerichteten Richtmikrofons aufgenommenen Fahrgeräusche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, gekennzeichnet durch Empfangen von Ist-Fahrzeuginformationen von Fahrzeugen (F₁), welche die Richtmikrofone (R₁, R₂, R₃) passieren, wobei die Ist-Fahrzeuginformationen von dem jeweiligen Fahrzeug (1) selbst erfasst werden, und Vergleichen der mithilfe der Richtmikrofone (R₁, R₂, R₃) erfassten Verkehrsdaten mit dem mit der Funk-Kommunikationseinheit empfangenen Ist-Fahrzeuginformationen und Abgleichen der Korrelation der mit den Richtmikrofonen (R₁, R₂, R₃) einer Gruppe aufgezeichneten Fahrgeräusche zur Erfassung von Verkehrsdaten zur Reduzierung des Unterschieds zwischen den erfassten Verkehrsdaten und den Ist-Fahrzeugdaten beispielsweise durch Kalman-Filterung zur Zustandsschätzung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, gekennzeichnet durch Erfassen von der Geschwindigkeit von Fahrzeugen (F₁) mit einer auf die Fahrbahn (1) ausrichtbaren Radarerfassungseinheit und Korrelation der mithilfe der aufgezeichneten Fahrgeräusche ermittelten Verkehrsdaten mit den mittels der Radarerfassungseinheit erfassten Verkehrsdaten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, gekennzeichnet durch Analysieren von langfristigen grundlegenden Frequenzverschiebungen und Ermitteln von Veränderungen der Fahrbahnbeschaffenheit aus dem erkannten Frequenzverschiebungen.