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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lokalisierung von Verkehrsunfällen, insbesondere
Unfällen
von Straßenfahrzeugen.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 100 64 756 A1 bekannt.
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Nach
der
DE 100 64 756
A1 können
Geräuschsignale
verschiedener Geräuschquellen,
z.B. Fahrzeuge oder Werkhallen, ortsbezogen erfasst werden, wobei
anhand von Pegel- oder Amplitudenvergleichen der verschiedenen Geräuschsignale eine
ortsbezogene Auswertung der die Geräuschsignale verursachenden
Geräuschquellen
möglich
sein soll. Ebenso kann bei Geräuschmessungen
an drei verschiedenen Stellen eine Ortung der Geräuschquelle
durch Laufzeitmessung und Triangulation erfolgen. Als Geräusche können länger andauernde Geräusche, etwa
Betriebsgeräusche
einer Maschine, oder singuläre
Geräuschereignisse,
etwa ein durch einen Verkehrsunfall verursachter Knall, ausgewertet werden.
Zusätzlich
zu den akustischen Messsystemen können auch optische Systeme
eingesetzt werden, die ein Ereignis, beispielsweise einen Verkehrsunfall,
erfassen.
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Mit
einem aus der
DE 32
04 874 C2 bekannten Verfahren soll nicht nur die Position,
sondern auch die Art von Fahrzeugen, mit akustischen Methoden ermittelt
werden. Beispielsweise soll es aufgrund der charakteristischen Schallemission
möglich
sein, Kettenfahrzeuge von Fahrzeugen mit Rädern zu unterscheiden. Hierzu
sind Messgeräte
in geringem Abstand von beispielsweise 2–3 Metern neben einer Straße angeordnet.
Geräusche
wie der Geschützknall
eines Panzers sind zu Ortungszwecken auch noch aus größeren Entfernungen
verwertbar.
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Aus
der
DE 199 17 207
C2 ist eine Notrufeinrichtung für Fahrzeuge bekannt. Um auch
bei schweren Unfällen
noch die Abset zung eines Notrufs zu ermöglichen, ist die automatische
Aussendung einer Notrufmeldung bei einer erkannten Gefahrensituation,
noch vor einem Zusammenstoß,
vorgesehen. Kommt es nicht zu einem Zusammenstoß, so wird kurze Zeit später automatisch
eine Entwarnungsmeldung generiert.
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Ein
aus der
US 4,023,017 bekanntes
System zur Verkehrsüberwachung
weist eine Vielzahl von Detektoren auf, die zu Gruppen zusammengefasst sind.
Die mit elektromagnetischen Wellen arbeitenden Detektoren sollen
die Erkennung sowohl der Fahrzeugmasse als auch der Fahrzeuglänge ermöglichen.
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Ein
akustisches Verfahren zur Störungserkennung
ist beispielsweise aus der WO 98/50771 bekannt. Hierbei werden akustische
Sensoren verwendet, um die Position eines Lecks in einer Rohrleitung zu
bestimmen.
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Kraftfahrzeuge
sind zunehmend mit Navigationssystemen sowie Mobilfunkgeräten ausgerüstet. Damit
ist die Möglichkeit
gegeben, den Ort eines Verkehrsunfalls rasch an eine zentrale Leitstelle
zu melden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeiten
einer zeitnahen Weiterleitung von Informationen, insbesondere Ortsinformationen, über einen
Verkehrsunfall weiter zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ein Verkehrsunfall
wird hierbei durch im Boden übertragene
Erschütterungen
mittels mehrerer Schwingungssensoren detektiert. Die vom Verkehrsunfall
ausgehenden Schwingungen werden in der Regel zu verschiedenen Zeitpunkten
mittels der voneinander beabstandeten Schwingungssensoren erfasst.
Der Ort des Verkehrsunfalls wird durch Korrelation der von den verschiedenen
Sensoren erfassten Schwingungssignale mit Hilfe von Laufzeitmessungen
bestimmt.
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Die
Erfindung geht von der Überlegung
aus, dass der Großteil
aller Verkehrsunfälle
ein Erschütterungssignal
erzeugt, welches mittels seismographischer Methoden erfassbar ist
und sich signifikant von vom gewöhnlichen
Verkehrsgeschehen erzeugten Erschütterungssignalen abhebt. Die
Erfindung ist bevorzugt zur Erfassung von Unfällen vorgesehen, an denen mindestens
ein Straßenfahrzeug
beteiligt ist, eignet sich jedoch ebenso zur Erfassung von Unfällen von
Schienenfahrzeugen und zur Ortsbestimmung von Absturzstellen von
Flugzeugen. Je grö ßer der
in den Erdboden eingebrachte Impuls ist, desto größer können die
Abstände
zwischen den einzelnen Schwingungssensoren sein. Vorzugsweise liegt
der Abstand zwischen benachbarten Schwingungssensoren in der Größenordnung
zwischen 1 km und 20 km. Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Messsystem
erläuterten
Ausgestaltungen und Vorteile gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
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Mit
Hilfe der verschiedenen Schwingungssensoren werden primär nicht
die Laufzeiten der Schwingungssignale sondern lediglich Differenzen von
Laufzeiten erfasst. Das Verfahren bedingt daher eine Synchronisation
der mittels der einzelnen Schwingungssensoren durchgeführten Messungen. Eine
besonders präzise
Synchronisation ist bevorzugt dadurch erreicht, dass die verschiedenen Schwingungssensoren
ein gemeinsames Zeitsignal, vorzugsweise ein Zeitsignal eines Satelliten-Navigationssystems,
verarbeiten. Ebenso ist beispielsweise ein Zeitsignal einer Funkuhr
verarbeitbar.
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Um
den Ort eines Ereignisses, hier eines Verkehrsunfalls, auf einer
Oberfläche,
d.h. der Erdoberfläche,
mit Hilfe von Laufzeitmessungen zu bestimmen, sind im Allgemeinen
mindestens drei Sensorstandorte erforderlich. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung
sind die möglichen
Punkte, an denen ein Verkehrsunfall erfassbar sein soll, jedoch
nicht zweidimensional, d.h. auf einer Fläche, sondern lediglich eindimensional,
d.h. längs
einer Linie, angeordnet. Als Linie, auf welcher sich möglicherweise Verkehrsunfälle ereignen,
ist hierbei der Verlauf einer Straße im Messsystem vorgegeben.
Die Aufgabe der Lokalisierung des Verkehrsunfalls ist damit auf
ein eindimensionales Problem reduziert. Damit sind bereits zwei
Schwingungssensoren zur Ortsbestimmung ausreichend.
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Nach
einer alternativen Ausgestaltung sind mindestens drei Sensoren zur
Detektion von einem Unfallereignis ausgehender Schwingungen vorgesehen,
so dass der Ort des Ereignisses auf einer überwachten Fläche feststellbar
ist. Im Messsystem ist dabei vorzugsweise eine digitalisierte Landkarte
hinterlegt, welche einen Abgleich zwischen den Geometriedaten des
detektierten Ereignisses und Geometriedaten betreffend vorhandene
Verkehrsflächen, d.h.
insbesondere Straßen,
ermöglicht.
Wird ein Ereignis an einem Ort außerhalb jeglicher Verkehrsflächen detektiert,
so wird dieses Ereignis nicht als Verkehrsunfall gewertet. Die Wahrscheinlichkeit
von Fehlauslösungen
des Messsystems ist damit minimiert.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung werden die von einem Schwingungssensor
erfassten Signale zunächst
mittels einer Vorverarbeitungseinheit gefiltert und anschließend zur
Korrelation mit Signalen eines oder mehrerer weiterer Sensoren an
eine Auswerteeinheit weitergeleitet. Die Vorverarbeitungseinheiten
sind beispielsweise in der Nähe
der Schwingungssensoren angeordnet oder in die Auswerteeinheit integriert.
In jedem Fall werden durch die Vorverarbeitungseinheit Erschütterungsmuster identifiziert,
die möglichen
Verkehrsunfällen
zugeordnet werden können.
Zur Identifikation der Muster können
hierbei insbesondere Methoden der Frequenzanalyse verwendet werden.
Eine besonders exakte Zuordnung des erfassten Ereignisses zu einem
Zeitpunkt ist dadurch gegeben, dass die Messdaten bei der Erfassung
mit einem Zeitstempel versehen werden und auf diese Weise gekennzeichnet
von der Vorverarbeitungseinheit an die Auswerteeinheit weitergeleitet
werden. An die Auswerteeinheit sind damit weniger strenge Echtzeitanforderungen
als an vorgelagerte Signalerfassungs- und Vorverarbeitungseinheiten zu stellen.
Prinzipiell ist eine Zeitauflösung
bis in den Pikosekundenbereich, beispielsweise bis 20 ps realisierbar.
Zur Lokalisierung von Verkehrsunfällen ist jedoch im Allgemeinen
eine Zeitauflösung
im Nanosekunden- bis Mikrosekundenbereich ausreichend.
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Der
Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass ohne fahrzeuggebundene
Messsysteme eine Lokalisierung von Verkehrsunfällen praktisch ohne Zeitverzögerung möglich ist.
Die Anordnung der Schwingungssensoren zur Detektion von Verkehrs unfällen ausgehender
Erschütterungen
ist hierbei bevorzugt an das typische Verkehrsgeschehen angepasst.
Beispielsweise sind an Unfallschwerpunkten Schwingungssensoren in
geringeren Abständen
angeordnet, so dass in diesen Bereichen eine besonders gute Ortsauflösung bis
in den Bereich einiger Meter gegeben ist. Sobald ein Verkehrsunfall
detektiert ist, können
entsprechende Daten u.a. zur Ansteuerung von Wechselverkehrszeichen wie
Leuchtanzeigen verwendet werden.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen jeweils
in einem vereinfachten Blockschema:
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1 die
Signalerfassung und -verarbeitung in einem Messsystem zur Lokalisierung
von Verkehrsunfällen
und
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2 die
Signalerfassung und -meldung mittels eines Messsystems nach 1.
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Einander
entsprechende Teile und Parameter sind in beiden Figuren mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein
in 1 veranschaulichtes Messsystem 1 dient
der Lokalisierung eines Verkehrsunfalls mit seismographischen Methoden.
Das Messsystem 1 umfasst mehrere Unfallmessgeräte 2a, 2b, 2c sowie eine
zentrale Auswerteeinheit 3, an die die Unfallmessgeräte 2a, 2b, 2c angeschlossen
sind. An einem Unfallort 4 tritt beispielsweise durch den
Zusammenstoß zweier
Kraftfahrzeuge oder durch den Aufprall eines Kraftfahrzeugs auf
ein Hindernis eine Erschütterung
auf, welche sich im Erdboden ausbreitende Schwingungen erzeugt,
die mittels eines Schwingungssensors 5, der Teil eines
Unfallmessgerätes 2a ist,
detektiert werden. Die Laufzeit des Schwingungssignals S vom Unfallort 4 zum
Schwingungssensor 5 ist mit TS bezeichnet. Vom Schwingungssensor 5 aus
werden sämtliche
erfassten Erschütterungsmuster
EM an eine Signalerfassungseinheit 6 übertragen. Diese ist verknüpft mit
einer Vorverarbeitungseinheit 7, an welche eine Sendeeinheit 8 angeschlossen
ist.
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Jedes
von der Signalerfassungseinheit 6 aufgenommene Erschütterungsmuster
EM wird mit einem Zeitstempel ZS versehen, welches von einem kein
Teil des Messsystems 1 bildenden Sendesystem 9,
nämlich
einem GPS-Satelliten stammt. Auf diese Weise wird durch die Signalerfassungseinheit 6 ein einen
Zeitstempel ZS aufweisendes Erschütterungsmuster EZ generiert.
Dieses wird weitergeleitet an die Vorverarbeitungseinheit 7,
welche insbesondere mit Methoden der Mustererkennung prüft, ob die
erfassten Schwingungssignals S von einem Verkehrsunfall ausgehen
könnten.
Ist dies der Fall, so wird ein relevantes Erschütterungsmuster EMR von der
Vorverarbeitungseinheit 7 an die Sendeeinheit 8 übertragen. Diese
sendet das mit Zeitstempel ZS versehene relevante Erschütterungsmuster
EMR zusammen mit Daten, welche das Unfallmessgerät 2 identifizieren, insbesondere
den Ortskoordinaten des Unfallmessgerätes 2, an die Auswerteeinheit 3.
Entsprechendes gilt für
die weiteren Unfallmessgeräte 2b, 2c,
welche in 1 lediglich angedeutet sind.
Die Auswerteeinheit 3 sowie die Signalerfassungseinheit 6,
die Vorverarbeitungseinheit 7, die Sendeeinheit 8 und
das Sendesystem 9 werden allgemein auch als Komponenten
eines Signalverarbeitungssystems bezeichnet.
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Im
Schema nach 2 ist zwischen eine Anzahl Unfallmessgeräte 2a bis 2x,
welche jeweils dem in 1 dargestellten Unfallmessgerät 2a entsprechen,
und der Auswerteeinheit 3 eine Empfangseinheit 10 geschalten.
Diese ist in 1 nicht dargestellt, jedoch
auch dort optional vorhanden, beispielsweise als integraler Bestandteil
der Auswerteeinheit 3. Ebenso kann beispielsweise die Vorverarbeitungseinheit 7 Teil
der Auswerteeinheit 3 sein. In der Auswerteeinheit 3 werden
die Laufzeiten TS der von verschiedenen Unfallmessgeräten 2a bis 2x empfangenen
Erschütterungsmuster
EM verglichen und damit die Stelle, an der die Erschütterung
aufgetreten ist, d.h. der Unfallort 4, geortet. Weiterhin
werden in der Auswerteein heit 3 die Koordinaten des registrierten Ereignisses
mit gespeicherten Verkehrsflächendaten korreliert.
Somit ist mittels einer digitalen Landkarte feststellbar, ob das
registrierte Ereignis tatsächlich auf
oder in unmittelbarer Nähe
einer Straße
oder sonstigen Verkehrsfläche
stattgefunden hat. Ist dies nicht der Fall, wird das Ereignis verworfen,
sofern nicht auch sonstige Unfallereignisse wie ein Absturz eines
Luftfahrzeugs registriert werden sollen. Bei der beschriebenen Methode
der Auswertung ist es erforderlich, dass ein einziges Unfallereignis
mit mindestens drei Schwingungssensoren 5, die beispielsweise
jeweils einige Kilometer voneinander entfernt sind, erfasst wird.
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Nach
einem alternativen Verfahren, welches im Folgenden ebenfalls anhand 2 erläutert wird, ist
es ausreichend, ein Unfallereignis lediglich mit Hilfe von zwei
Schwingungssensoren 5 zu erfassen. Hierbei sind sämtliche
Schwingungssensoren unmittelbar an einer zu überwachenden Straße, insbesondere
Autobahn, angeordnet. Flächen
außerhalb
der Straße
sind nicht zu überwachen.
Die Ortsbestimmung beschränkt
sich darauf, dem Unfallereignis einen Punkt längs des in der Auswerteeinheit 3 gespeicherten
oder von dieser abrufbaren Straßenverlaufs zuzuordnen.
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Unabhängig davon,
ob der Unfallort 4 auf einer ausgedehnten Oberfläche oder
längs eines
quasi eindimensionalen Straßenverlaufs
bestimmt wird, leitet die Auswerteeinheit 3 eine entsprechende
Unfallmeldung UM praktisch in Echtzeit an eine Verteilstelle 11 weiter.
Die Signalübertragung
erfolgt dabei ebenso wie beispielsweise die Signalübertragung zwischen
der Empfangseinheit 10 und der Auswerteeinheit 3 oder
zwischen den Unfallmessgeräten 2a bis 2x und
der Empfangseinheit 10 drahtgebunden oder drahtlos, insbesondere
per Funk. Die Empfangseinheit 10 sowie die Verteilstelle 11 sind
weitere Komponenten des genannten Signalverarbeitungssystems.
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Die
Verteilstelle 11, welche in die Auswerteeinheit integriert
sein kann, leitet die Unfallmeldung UM weiter an eine Anzahl Einsatzzentralen 12a bis 12z.
Dabei erfolgt durch die Verteilstelle 11 und/oder die Auswerteeinheit 3 eine
selbsttätige
Auswahl der automatisch zu informierenden Einsatzstellen 12a bis 12z.
Damit ist sichergestellt, dass zumindest eine Einsatzzentrale 12a bis 12z in
günstiger
Erreichbarkeit des Unfallorts 4 sofort über den Verkehrsunfall informiert
ist. Sind an dem Straßenabschnitt,
an dem sich der Verkehrsunfall ereignete, schaltbare Verkehrszeichen
vorhanden, so werden diese vorzugsweise automatisch von der Auswerteeinheit 3 oder
einer der Einsatzzentralen 12a bis 12z bestätigt, um die
Verkehrsteilnehmer zu warnen und das Risiko weiterer Unfälle zu verringern.