DE102018214826A1

DE102018214826A1 - Radio module for traffic lights and method for detecting the lighting status of a traffic light

Info

Publication number: DE102018214826A1
Application number: DE102018214826.0A
Authority: DE
Inventors: Stephan Lehnen
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-03-05

Abstract

Funkmodul für Verkehrsampel (16), mit einem Erfassungselement zum Erfassen eines Leuchtzustandes mindestens eines Leuchtmittels (12) der Verkehrsampel (16), wobei das Funkmodul (10) ausgebildet ist zum Übermitteln des Leuchtzustandes des mindestens einen Leuchtmittels (12) zu einem Empfänger. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erfassen des Leuchtzustandes einer Verkehrsampel (16).Radio module for traffic lights (16), with a detection element for detecting a lighting state of at least one lamp (12) of the traffic lights (16), the radio module (10) being designed to transmit the lighting state of the at least one lamp (12) to a receiver. The invention further relates to a method for detecting the lighting state of a traffic light (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Funkmodul für eine Verkehrsampel sowie ein Verfahren zum Erfassen des Leuchtzustandes einer Verkehrsampel.The invention relates to a radio module for a traffic light and a method for detecting the lighting state of a traffic light.

Um Funktionen des autonomen Fahrens zu verbessern und eine Energieoptimierung zu erreichen, ist es wünschenswert, Informationen über den Leuchtzustand von Verkehrsampeln zu erfassen und den Fahrzeugen zur Verfügung zu stellen. Mit Informationen über den Leuchtzustand einer Verkehrsampel sind Informationen über den Zeitpunkt und die Dauer von Rotphasen von Verkehrsampeln gemeint. Sind diese Informationen bekannt, so können sich verschiedene Systeme im Fahrzeug auf den bevorstehenden Halt vorbereiten. Beispielsweise kann ein Tempomat eine geringere Geschwindigkeit wählen, um die nächste Ampel ohne Stillstand bei grün überfahren zu können. Ein Ausschalten des Motors mit der Start/Stopp-Automatik kann verhindert werden, wenn bekannt ist, dass die Rotphase ohnehin nur noch wenige Sekunde dauern wird. Auch Fahrzeuge ohne derartige Funktionen können profitieren, beispielsweise indem die verbleibende restliche Wartezeit an einer roten Ampel angezeigt wird.In order to improve functions of autonomous driving and to achieve energy optimization, it is desirable to record information about the lighting status of traffic lights and to make them available to the vehicles. Information about the lighting status of a traffic light means information about the time and duration of red phases of traffic lights. If this information is known, various systems in the vehicle can prepare for the upcoming stop. For example, a cruise control can select a lower speed in order to be able to drive over the next traffic light without stopping at green. Switching off the engine with the automatic start / stop can be prevented if it is known that the red phase will only last a few seconds anyway. Vehicles without such functions can also benefit, for example by displaying the remaining waiting time at a red traffic light.

Ein Auslesen des Status der Ampel (d. h. ob die Ampel auf Rot, Grün, oder Gelb steht) aus der Elektronik ist aufwendig, da verschiedene Ampelsysteme von verschiedenen Herstellern verwendet werden. Ferner gestaltet sich ein dynamisches Lernen von Ampelphasen über Bewegungsdaten schwierig, insbesondere bei solchen Ampeln, die dynamisch auf den Verkehr oder andere Randbedingungen reagieren.Reading out the status of the traffic light (i.e. whether the traffic light is red, green or yellow) from the electronics is complex since different traffic light systems from different manufacturers are used. Furthermore, dynamic learning of traffic light phases via movement data is difficult, particularly in the case of traffic lights that react dynamically to traffic or other boundary conditions.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der auf einfache Weise der Leuchtzustand einer Ampel erfasst werden kann. Ferner soll erfindungsgemäß ein Verfahren zum Erkennen des Leuchtzustandes einer Ampel bereitgestellt werden.The object of the invention is to provide a device with which the lighting state of a traffic light can be detected in a simple manner. Furthermore, according to the invention, a method for recognizing the lighting state of a traffic light is to be provided.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10.According to the invention, the object is achieved by the features of claims 1 and 10.

Das erfindungsgemäße Funkmodul für eine Verkehrsampel weist ein Erfassungselement zum Erfassen eines Leuchtzustandes mindestens eines Leuchtmittels der Verkehrsampel auf. Hierbei kann es sich beispielsweise um das Leuchtmittel handeln, durch das das rote Ampelsignal erzeugt wird.The radio module according to the invention for a traffic light has a detection element for detecting a lighting state of at least one illuminant of the traffic light. This can be the light source, for example, by which the red traffic light signal is generated.

Weiterhin ist das Funkmodul ausgebildet zum Übermitteln des Leuchtzustandes des mindestens einen Leuchtmittels zu einem Empfänger. Bei diesem Empfänger kann es sich beispielsweise um eine zentrale Stelle handeln, an der die Informationen über die Ampelschaltungen gesammelt, verarbeitet und beispielsweise an die Fahrzeuge weitergeleitet werden.Furthermore, the radio module is designed to transmit the lighting state of the at least one lighting device to a receiver. This receiver can be, for example, a central point at which the information about the traffic light circuits is collected, processed and, for example, passed on to the vehicles.

Der Leuchtzustand einer Verkehrsampel wird somit unmittelbar an der Ampel oder sogar im Leuchtmittel selbst erfasst, was eine genaue und kostengünstige Erfassung ermöglicht. Bestehende Ampeln können mit dem erfindungsgemäßen Funkmodul leicht nachgerüstet werden. Auch ist ein vollständiger spurloser Rückbau möglich. Das Volumen der zu übertragenden Daten ist hierbei sehr gering, da lediglich übertragen werden muss, ob eine Ampel gerade auf Rot steht und zudem um welche Ampel es sich hierbei handelt. Das Erfassen des Leuchtzustandes kann beispielsweise durch Erfassen der Spannung, die am Leuchtmittel anliegt, erfolgen. Alternativ kann auch eine Strommessung unmittelbar am Leuchtmittel erfolgen. Dies wäre eine validere Messung, da ein Strom nur dann fließt, wenn das Leuchtmittel auch tatsächlich leuchtet und beispielsweise nicht defekt ist.The lighting status of a traffic light is thus detected directly at the traffic lights or even in the illuminant itself, which enables accurate and inexpensive detection. Existing traffic lights can be easily retrofitted with the radio module according to the invention. Complete, trace-free dismantling is also possible. The volume of the data to be transmitted is very low, since it only has to be transmitted whether a traffic light is currently on red and what traffic light it is. The detection of the lighting state can be carried out, for example, by detecting the voltage applied to the lighting means. Alternatively, a current measurement can also be carried out directly on the lamp. This would be a more valid measurement, since a current only flows when the illuminant is actually lit and is not defective, for example.

Es ist bevorzugt, dass das Erfassungselement ausgebildet ist zum Erfassen des Leuchtzustandes unmittelbar am Leuchtmittel. Die Erfassung des Leuchtzustands kann über die Messung der anliegenden Spannung unmittelbar am Leuchtmittel erfolgen.It is preferred that the detection element is designed to detect the lighting state directly on the lighting means. The detection of the lighting status can be carried out by measuring the applied voltage directly on the lamp.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Funkmodul in einem Gehäuse des Leuchtmittels selbst angeordnet ist. Somit kann das erfindungsgemäße Funkmodul in eine bestehende Ampel nachgerüstet werden, indem das bisherige Leuchtmittel entfernt wird und ein neues Leuchtmittel, was das erfindungsgemäße Funkmodul umfasst, eingesetzt wird. Die Leuchtkraft und Farbe des neuen Leuchtmittels sollte dem bisherigen Leuchtmittel entsprechen.It is further preferred that the radio module is arranged in a housing of the illuminant itself. The radio module according to the invention can thus be retrofitted into an existing traffic light by removing the previous illuminant and using a new illuminant which comprises the radio module according to the invention. The luminosity and color of the new illuminant should correspond to the previous illuminant.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Funkmodul ausgebildet ist zum Übermitteln einer ID der Verkehrsampel an einen Empfänger, so dass zugeordnet werden kann, um welche Verkehrsampel es sich handelt.It is further preferred that the radio module is designed to transmit an ID of the traffic light to a receiver, so that it can be assigned which traffic light it is.

Das Übermitteln der Daten vom Funkmodul an den Empfänger erfolgt bevorzugt über ein Mobilfunknetz oder ein IoT (Internet of Things)-Netzwerk.The transmission of the data from the radio module to the receiver is preferably carried out via a mobile radio network or an IoT (Internet of Things) network.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Funkmodul ausgebildet ist zum Empfangen des Leuchtzustandes von Leuchtmitteln weiterer Verkehrsampeln über ein lokales Netzwerk. Diese Informationen werden sodann an einen Empfänger weitergeleitet. Dies kann beispielsweise über ein Mobilfunknetz oder ein IoT-Netzwerk geschehen. In dieser Ausführungsform ist es somit nicht notwendig, dass sämtliche Verkehrsampeln über eine Mobilfunkverbindung oder eine Verbindung zu einem IoT-Netzwerk verfügen. Vielmehr können eine Vielzahl von Verkehrsampeln als Slave-Ampeln ausgebildet sein und mit einer Master-Verkehrsampel über ein lokales Netzwerk verbunden sein, der sie die Informationen über Ihren jeweiligen Ampelzustand übermitteln. Die Master-Verkehrsampel übermittelt die jeweiligen Informationen zusammen mit den jeweiligen IDs der Verkehrsampeln bzw. der jeweiligen Leuchtmittel der Verkehrsampeln an den zentralen Empfänger. In der genannten Ausführungsform ist eine Erfassung des Leuchtzustandes mehrerer Verkehrsampeln nahezu in Echtzeit möglich.It is further preferred that the radio module is designed to receive the lighting state of lamps of further traffic lights via a local area network. This information is then forwarded to a recipient. This can be done, for example, via a cellular network or an IoT network. In this embodiment, it is therefore not necessary for all traffic lights to have a mobile radio connection or a connection to an IoT network. Rather, a large number of traffic lights can be designed as slave traffic lights and can be connected to a master traffic light via a local network, to which they transmit the information about their respective traffic light status. The master traffic light transmits the respective information together with the respective IDs of the traffic lights or the respective illuminants of the traffic lights to the central receiver. In the above-mentioned embodiment, it is possible to determine the lighting status of a plurality of traffic lights almost in real time.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass durch das erfindungsgemäße Erfassungselement ausschließlich der Leuchtzustand des roten Leuchtmittels der Verkehrsampel erfasst wird. Dies ist bereits ausreichend, da während der roten Ampelphase bekannt ist, dass diese Ampel nicht auf Grün stehen kann. Bei einer redundanten Auslegung ist es selbstverständlich möglich, dass die anderen Ampelzustände zusätzlich erfasst werden.Furthermore, it is preferred that the detection element according to the invention only detects the lighting state of the red illuminant of the traffic light. This is already sufficient, since it is known during the red traffic light phase that this traffic light cannot be green. With a redundant design, it is of course possible that the other traffic light states are also recorded.

In einer alternativen Ausführungsform ist das Funkmodul außerhalb des Gehäuses des Leuchtmittels angeordnet und kann insbesondere über eine Solarzelle mit Strom versorgt werden.In an alternative embodiment, the radio module is arranged outside the housing of the illuminant and can in particular be supplied with current via a solar cell.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Funkmodul ein von außen lesbares Identifikationselement, insbesondere einen QR-Code, zum Identifizieren der Verkehrsampel bei einem Austausch des Funkmoduls aufweist.It is further preferred that the radio module has an identification element that can be read from the outside, in particular a QR code, for identifying the traffic lights when the radio module is replaced.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erfassen des Leuchtzustandes einer Verkehrsampel insbesondere unter Verwendung eines Funkmoduls, wie es in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Erfassen eines Leuchtzustandes mindestens eines Leuchtmittels (12) der Verkehrsampel (16),
Übermitteln des Leuchtzustandes mindestens eines Leuchtmittels (12) zu einem Empfänger.

The invention further relates to a method for detecting the lighting state of a traffic light, in particular using a radio module, as described in the present application. The method according to the invention comprises the following steps:

Detecting a lighting state of at least one lamp ( 12 ) the traffic light ( 16 )
Transmitting the lighting status of at least one lighting device ( 12 ) to a recipient.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sämtliche Merkmale aufweisen, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Funkmodul beschrieben wurden sowie umgekehrt.The method according to the invention can have all the features that have been described in connection with the radio module according to the invention and vice versa.

In bevorzugter Ausführungsform erfolgt ein Sammeln von Informationen über die Länge und den Zeitpunkt der Rotphasen einer Verkehrsampel durch das Funkmodul. Die Zustände der verschiedenen Verkehrsampeln können somit nahezu in Echtzeit beispielsweise an einen zentralen Server übermittelt werden. Dieser könnte von unterschiedlichen Instanzen, beispielsweise Autoherstellern, Dienstleistern von Verkehrsdaten, öffentlichen Stellung usw. betrieben werden. Die gesammelten Daten könnten dann anhand verschiedener Anforderungen weiterverarbeitet und genutzt werden.In a preferred embodiment, information about the length and the time of the red phases of a traffic light is collected by the radio module. The states of the various traffic lights can thus be transmitted to a central server almost in real time, for example. This could be operated by different entities, for example car manufacturers, service providers of traffic data, public position, etc. The collected data could then be processed and used based on various requirements.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass externe Ampelphasenprädiktionsdaten anhand der vom Funkmodul gesammelten Informationen überprüft werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um Ampelprädiktionsdaten handeln, die durch Lernalgorithmen generiert wurden oder von externen Anbietern bereitgestellt werden. Diese können möglicherweise ungenau sein. Solche Ungenauigkeiten können durch das erfindungsgemäße Verfahren entdeckt und korrigiert werden.It is further preferred that external traffic light phase prediction data are checked on the basis of the information collected by the radio module. This can be traffic light prediction data, for example, that was generated by learning algorithms or provided by external providers. These can possibly be inaccurate. Such inaccuracies can be discovered and corrected by the method according to the invention.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass durch das Funkmodul Signale von sich nähernden ÖPNV-Verkehrsmitteln empfangen werden. Die empfangenen Signale von einem ÖPNV-Verkehrsmittel können sodann zusammen mit der ID des meldenden Leuchtmittels an eine zentrale Stelle weitergeleitet werden. An dieser zentralen Stelle kann die Information, dass ein Verkehrsmittel des ÖPNV an der Ampel steht dazu genutzt werden, die Prädiktion der Ampelschaltung zu optimieren, indem beispielsweise festgestellt wird, dass eine Ampel abweichend von ihrer normalen Ampelschaltung auf grün geschaltet hat, weil sich ein ÖPNV-Verkehrsmittel genähert hat.It is further preferred that the radio module receives signals from approaching public transport. The received signals from a public transport vehicle can then be forwarded to a central location together with the ID of the reporting light source. At this central point, the information that a means of public transport is at the traffic light can be used to optimize the prediction of the traffic light switching, for example by determining that a traffic light has changed to green differently from its normal traffic light switching because a public transport has switched - has approached transportation.

Claims

Radio module for traffic lights (16), with a detection element for detecting a lighting state of at least one lamp (12) of the traffic lights (16), the radio module (10) being designed to transmit the lighting state of the at least one lamp (12) to a receiver.

Radio module for traffic lights (16) after Claim 1 , characterized in that the detection element is designed to detect the lighting state directly on the lighting means (12).

Radio module for traffic lights (16) after Claim 1 or 2 , characterized in that the radio module (10) is arranged in a housing (14) of the illuminant (12) itself.

Radio module for traffic lights (16) according to Claims 1 to 3 , characterized in that the radio module (10) is designed to transmit an ID of the traffic lights (16) to a receiver.

Radio module for traffic lights (16) according to Claims 1 to 4 , characterized in that the radio module (10) is designed to transmit the lighting state of the at least one lighting means (12) to a receiver via a mobile radio network or an IoT (Internet of Things) network.

Radio module for traffic lights (16) according to Claims 1 to 5 , characterized in that the radio module (10) is designed to receive the lighting state of lamps (12a, 12b, 12c), further traffic lights (16a, 16b, 16c) via a local area network and to forward this lighting state to a receiver, in particular via a cellular network or an IoT network.

Radio module for traffic lights (16) according to Claims 1 to 6 , characterized in that the detection element is designed to exclusively detect the lighting state of the red illuminant (12) of the traffic light (16).

Radio module for traffic lights (16) according to Claims 1 to 7 , characterized in that the radio module (10) is arranged outside the housing (14) of the illuminant (12) and in particular is supplied with current via a solar cell.

Radio module for traffic lights (16) according to Claims 1 to 8th , characterized in that the radio module (10) has an externally readable identification element, in particular a QR code, for identifying the traffic light (16) when the radio module (10) is replaced.

Method for detecting the lighting status of a traffic light (16), in particular using a radio module (10) according to one of the Claims 1 to 9 , with the following method steps: detecting a lighting status of at least one lighting means (12) of the traffic lights (16), transmitting the lighting status of the at least one lighting means (12) to a receiver.

Method for detecting the lighting state of a traffic light (16) according to Claim 10 , characterized by the following additional step: collecting information about the length and time of the red phases of a traffic light (16) by the radio module (10).

Method for detecting the lighting state of a traffic light (16) according to Claim 11 , characterized by the following additional step: checking external traffic light phase prediction data on the basis of the information collected by the radio module (10).

Method for detecting the lighting state of a traffic light (16) according to the Claims 10 to 12 , characterized by the additional steps: receiving signals from approaching public transport means by the radio module (10), forwarding the information that a public transport means has approached the traffic light to a central server, optimizing the prediction of the traffic light switching on the basis of this Information.