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PRIORITÄT
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Diese Anmeldung beansprucht eine Priorität gemäß Artikel 4 PCT auf Basis der vorläufigen US-Anmeldung Nr.
62/779,396 , eingereicht am 13. Dezember 2018, und der US-Anmeldung Nr.
16/449,064 , eingereicht am 21. Juni 2019.
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Urheberrechtshinweis
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Copyright © 2018-2019 Traffic Technology Services, Inc. Ein Teil der Offenlegung dieses Dokuments enthält Material, das dem Urheberrechtsschutz unterliegt. Der Urheberrechtsinhaber hat keine Einwände gegen die Faksimile-Reproduktion des Dokuments oder der Offenlegung, wie sie in der Akte oder den Aufzeichnungen des Patent- und Markenamts erscheint, behält sich aber ansonsten alle Urheberrechte vor. 37 C.F.R. § 1.71(d) (2017).
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Technisches Gebiet
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Diese Anmeldung liegt auf dem Gebiet der Verkehrstechnik und bezieht sich auf elektronisch gesteuerte Verkehrssignale, wie sie an Straßenkreuzungen zur Lenkung des Fahrzeug- und sonstigen Verkehrs üblich sind.
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Hintergrund
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Unser US-Patent Nr.
9,396,657 (Bauer et al.) lehrt Verfahren und Vorrichtungen zur Vorhersage von Verkehrssignalzustandsänderungen. Dieses Patent offenbart einen Computer-Software-Emulator zur Emulation des Betriebs einer Feldverkehrssignalsteuerung (FSC) an einem bestimmten Ort unter Verwendung der zugehörigen Zeitsteuerungsparameter, um Zustandsänderungen vorherzusagen. Verkehrssignale laufen nach festgelegten Zeitplänen zu verschiedenen Zeiten, nach Tageszeit, Wochentag und Feiertagen oder besonderen Ereignissen. Diese Zeitpläne und -vorgaben sind von den Zentralcomputern der lokalen oder regionalen Behörden, von Datenbanken oder von Dateiarchiven in Papierform erhältlich, die zur Eingabe der Verkehrssignalsteuerungen verwendet werden.
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Unser U.S.-Patent Nr.
10,008,113 (Ova et al.) lehrt ein hybrides verteiltes System und Verfahren zur Vorhersage von Verkehrssignalzustandsänderungen und beschreibt verschiedene Techniken für die zugehörige Kommunikation mit fahrenden Fahrzeugen.
US-Patent Nr. 9,396,657 und
US-Patent Nr. 10,008,113 sind durch diesen Verweis Bestandteil dieses Dokuments.
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Gelblicht-Dilemmazone („DZ“) ist ein Zustand an einer geregelten Kreuzung, der zu gefährlichen Fahrsituationen führen kann. Die Dilemmazone ist ein Teil des Fahrbahnabschnitts, in dem der Fahrer sofort die Entscheidung treffen muss, ob er weiterfahren oder anhalten soll, weil der Verkehrssignalindikator seinen Zustand ändert, was zu einer unsicheren Fahrsituation führen kann. Dies führt manchmal zu Fahrzeugunfällen, einschließlich Auffahrunfällen und Seitenaufprall aufgrund von Rotlichtverstößen. Es besteht nach wie vor die Notwendigkeit, die Probleme der Gelblicht-Dilemmazone besser zu lösen, um die Sicherheit des Fahrzeugbetriebs an verkehrssignalgeregelten Kreuzungen zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN OFFENLEGUNG
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Das Folgende ist eine Zusammenfassung der vorliegenden Offenbarung, um ein grundlegendes Verständnis einiger Merkmale und Zusammenhänge zu vermitteln. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu bestimmt, wichtige oder kritische Elemente der Offenbarung zu identifizieren oder den Umfang der Offenbarung abzugrenzen. Ihr einziger Zweck ist es, einige Konzepte der vorliegenden Offenbarung in vereinfachter Form als Auftakt zu einer detaillierteren Beschreibungdarzustellen, die später vorgestellt wird.
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Es kann sinnvoll sein, ein bestimmtes Fahrzeug oder dessen Fahrer zu warnen, um auf ein vorhergesagtes (bevorstehendes) Ende des Grünsignalzustands für die Phase hinzuweisen, in der das Fahrzeug unterwegs ist. Es ist jedoch nicht möglich, dem Fahrer eine nützliche Dilemmazonen-Warnung zu geben, wenn die Vorhersage für das Ende des Grünsignalzustands nicht sehr zuverlässig ist. Beispielsweise kann eine solche Warnung einen Fahrer darauf hinweisen, dass er sein Fahrzeug anhalten soll, wenn das Signal tatsächlich noch einige Zeit grün bleibt, bevor es gelb wird. Umgekehrt kann eine Meldung einem Fahrzeug „weiterfahren“ (das Fahrzeug nicht anhalten) signalisieren, während tatsächlich die Grünzeit des Signals bald zu Ende ist. Daher können solche Warnungen unter bestimmten Bedingungen die Situation sogar verschlimmern.
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Um die Dilemmazonen-Situation anzugehen, installieren Gemeinden (oder andere Behörden, die für die Signalisierung der Verkehrsregelung zuständig sind) manchmal teure Fahrzeugdetektoren am Beginn der Dilemmazone. Es sind verschiedene Detektoren bekannt, wie z. B. Induktionsschleifen, Lichtbalken und Kameras. Diese Systeme erfassen die Ankunft eines Fahrzeugs in der Dilemmazone und versuchen, dem Fahrzeug eine Verlängerung der Soll-Grünzeit für die entsprechende Annäherung (Phase) zu geben, wenn von der maximalen Grünzeitzuweisung noch Zeit übrig ist. Die maximale Grünzeit und andere Parameter sind in der Regel im Signalzeitplan festgelegt. In einigen Fällen gibt es mehrere Zeitpläne für dasselbe Signal; jeweils einer von ihnen wird nach einem Zeitplan ausgewählt, der auf Tageszeit, Wochentag, Feiertagen usw. basieren kann.
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Wir beschreiben neuartige Methoden und Geräte, die nach einem Aspekt Daten nutzen, die von einem sich nähernden Fahrzeug selbst als Quelle der Erkennung bereitgestellt werden, im Unterschied zu herkömmlichen Erkennungsgeräten wie Induktionsschleifen im Straßenbelag oder optischen Sensoren. Durch die Nutzung der Fahrzeugdaten selbst erzeugen wir eine andere Art der Erkennung, die wir „künstliche Erkennung“ nennen. Künstliche Erkennung kann zuverlässiger und viel kostengünstiger sein als herkömmliche Erkennungsgeräte.
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Als Reaktion auf das Signal über eine künstliche Erkennung und unter Berücksichtigung der vorhergesagten Verkehrssignalschaltzeit verlängern wir die Grünzeit des Verkehrssignals, wenn möglich, oder erzeugen, wenn dies nicht möglich ist, eine Warnmeldung zur Abgabe an den Fahrer/das Fahrzeug, die anzeigt, dass das Signal in Kürze gelb wird.
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In einem Aspekt können wir mit unserer neuartigen künstlichen Erkennung verhindern, dass das Signal vorzeitig beendet wird, da wir „wissen“, dass sich ein Fahrzeug der Kreuzung nähert, auch wenn es möglicherweise nicht nahe genug ist, um eine konventionelle Erkennung auszulösen. Die Signalsteuerung oder das zugehörige System „lernt“ durch den Empfang des Signals über eine künstliche Erkennung oder der Meldung, dass sich ein Fahrzeug nähert. In diesem Fall wird das Ende von Grün ausschließlich durch einen festen Zeitpunkt definiert (z. B. die maximale Grünzeit, die durch den Signalzeitplan vorgeschrieben ist), und das System kann es mit 100%iger Zuverlässigkeit vorhersagen. Das ist so, weil das Ende von Grün durch das bekannte späteste Ende des grünen Fensters diktiert wird, und nicht durch einen Mangel an Fahrzeugnachfrage („Lücke“), da ein solcher Zustand durch die künstliche Erkennung verhindert wird. Wenn wir der Steuerung mitteilen, dass sich das Fahrzeug nähert (mit Hilfe der künstlichen Erkennung), teilen wir ihr im Grunde mit, dass immer noch Bedarf besteht (zumindest bis das betreffende Fahrzeug vorbeigefahren ist) und ein vorzeitiges Beenden verhindert wird. Die Steuerung kann das aktuelle Grün immer noch beenden, aber nicht wegen mangelnder Nachfrage, sondern weil sie die maximal zulässige Grünzeit oder den spätesten Abbruchpunkt im Zyklus erreicht hat. Beide Zustände sind bekannt und daher genau vorhersehbar.
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In einer Ausführungsform kann ein Prozess Folgendes umfassen: Identifizieren einer Zielkreuzung mit einem Verkehrssignal, das von einer ZielVerkehrssignalsteuerung gesteuert wird; Zugreifen auf einen aktuellen Verkehrssignalzeitplan für das Verkehrssignal; Erzeugen von Signalzustandsänderungsvorhersagen für das Verkehrssignal auf der Grundlage des Signalzeitplans und eines aktuellen Datums-/Zeitstempels; Empfangen von Fahrzeugpositions- und Geschwindigkeitsdaten von einem sich der Zielkreuzung nähernden betreffenden Fahrzeug; Bestimmen einer Zielverkehrsbewegung des betreffenden Fahrzeugs; Bestimmen eines maximalen Grünfensters für die Zielverkehrsbewegung auf der Grundlage der Signalzustandsänderungsvorhersagen; Zugreifen auf einen Datenspeicher, der Attribute der Zielkreuzung speichert, einschließlich Haltelinien, Signalphase und Fahrspur-Bewegungskonfigurationen; Bestimmen, ob das betreffende Fahrzeug einem Dilemmazonen-Zustand gegenübersteht, basierend auf den empfangenen Positions- und Geschwindigkeitsdaten, den gespeicherten Attributen der Zielkreuzung und den Signalzustandsänderungsvorhersagen; in einem Fall, in dem das betreffende Fahrzeug einem Dilemmazonen-Zustand gegenübersteht, Erzeugen einer Signalnachricht über eine künstlichen Erkennung; Senden der Signalnachricht über eine künstliche Erkennung an die Zielverkehrssignalsteuerung, um eine Grünsignalzustandsverlängerung anzufordern.
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Für den Fall, dass die angeforderte Verlängerung nicht gewährt wird, was bedeutet, dass das Signal den Zustand auf Gelb ändern wird, bevor das betreffende Fahrzeug eine Haltelinie erreicht, die der Zielverkehrsbewegung zugeordnet ist, kann ein Prozess ferner die folgenden Schritte beinhalten: Erzeugen einer Dilemmazonen-Warnmeldung; Senden der Dilemmazonen-Warnmeldung an das betreffende Fahrzeug; und Wiederholen des obigen Schritts des Bestimmens, ob das betreffende Fahrzeug einem Dilemmazonen-Zustand gegenübersteht, und der nachfolgenden Schritte, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist.
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Figurenliste
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Um es dem Leser zu ermöglichen, einen oder mehrere der oben genannten und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung zu erkennen, folgt eine genauere Beschreibung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Mit dem Verständnis, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs zu betrachten sind, wird die vorliegende Offenbarung mit zusätzlicher Spezifität und zusätzlichem Detail durch die Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben und erläutert, in denen:
- 1 ein vereinfachtes Systemdiagramm ist, das eine beispielhafte Ausführungsform zur Erfassung und Verarbeitung von Daten zur Unterstützung von Dilemmazonen-Warnungen an einer geregelten Kreuzung zeigt;
- 2 ein vereinfachtes Flussdiagramm ist, das einen Beispielprozess zur Verbesserung der Sicherheit in der Dilemmazone durch Signalnachrichten über eine künstliche Erkennung an eine Verkehrssignalsteuerung zeigt;
- 3 eine konzeptionelle Draufsicht ist, die eine Dilemmazone in einer verkehrssignalgeregelten Kreuzung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Konzepts Bezug genommen, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Die beiliegenden Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet. In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis des erfindungsgemäßen Konzepts zu ermöglichen. Es versteht sich jedoch von selbst, dass Personen, die über normale Fachkenntnisse verfügen, das erfindungsgemäße Konzept auch ohne diese spezifischen Details anwenden können. In anderen Fällen wurden bekannte Methoden, Verfahren, Komponenten, Schaltungen und Netzwerke nicht im Detail beschrieben, um Aspekte der Ausführungsformen nicht unnötig zu verschleiern. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Elemente in den verschiedenen Ansichten und Zeichnungen. Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente ein.
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Die in der vorliegenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Konzepts verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung illustrativer Ausführungsformen und ist nicht als Einschränkung des erfindungsgemäßen Konzepts zu verstehen. Wie in der Beschreibung des erfindungsgemäßen Konzepts und den beigefügten Ansprüchen verwendet, sollen die Singularformen des unbestimmten Artikels wie „ein“ und des bestimmten Artikels wie „der“ auch die Pluralformen einschließen, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich auch, dass der Begriff „und/oder“, wie er hier verwendet wird, sich auf jede und alle möglichen Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Objekte bezieht und diese einschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn sie in dieser Spezifikation verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
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Glossar für ausgewählte Begriffe
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Verkehrssignal oder einfach „Signal“. Bezieht sich auf eine Reihe von Verkehrssteuergeräten, einschließlich „Signalgebern“, die im Allgemeinen an einer einzelnen Straßenkreuzung, Autobahnauffahrt oder einem anderen Ort eingesetzt werden. Ein Verkehrssignal wird von einem zugehörigen Field Signal Controller („FSC“) gesteuert.
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Field Signal Controller („FSC“) oder Verkehrssignalsteuerung. Bezieht sich auf eine Steuerung, die im Allgemeinen Elektronik und/oder Software umfasst und zur Steuerung eines Verkehrssignals dient. Der Field Signal Controller kann sich am oder in der Nähe des entsprechenden Verkehrssignals befinden, z. B. an einer Straßenkreuzung, oder in einer zentralen Verkehrsmanagementzentrale, oder in einer Kombination aus beidem. Ein FSC kann nach verschiedenen Regeln, Algorithmen und Eingaben arbeiten, je nach Standort und Umständen des von ihm gesteuerten Signals. Roheingaben können dem FSC beispielsweise von einem Detektor zur Verfügung gestellt werden.
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Feldsignalsteuerungszustand. Bezieht sich auf den Zustand eines FSC, z. B. den Status eines oder mehrerer interner Zeitgeber und den Zustand oder Status eines oder mehrerer vom FSC gesteuerter Indikatoren. Der FSC hat einen bestimmten Zustand zu einem bestimmten Zeitpunkt.
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Zykluszeit. Ein FSC kann seinen Zustand gemäß einer Zykluszeit ändern, auch wenn die Zykluszeit nicht immer konstant ist. Beispielsweise kann sich eine Wochentags-Zykluszeit von einer Wochenend-Zykluszeit für einen bestimmten FSC unterscheiden.
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Detektor. Bezieht sich auf einen elektrischen, magnetischen, optischen, Video- oder einen anderen Sensor, der dazu eingerichtet ist, als Reaktion auf eine Erkennung eines Objekts, wie z. B. eines Kraftfahrzeugs, eines Transitfahrzeugs, eines Fahrrads oder eines Fußgängers, Roheingangssignale an einen FSC zu liefern. Das Eingangssignal kann der Ankunft, der Anwesenheit oder der Abfahrt des Fahrzeugs entsprechen. Ein Detektor kann auch manuell aktiviert werden, z. B. durch einen Fußgänger oder einen Fahrer, der einen Knopf drückt. Natürlich kann ein Detektor auch ferngesteuert oder drahtlos ausgelöst werden, ähnlich einem Garagen- oder Türöffner. Im Allgemeinen liefern Detektoren Roheingänge oder Stimuli an einen FSC.
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Indikator. Bezieht sich auf eine oder mehrere Signalleuchten oder andere sichtbare und/oder hörbare Indikatoren, die dazu eingerichtet sind, einen Benutzer, wie z. B. einen Kraftfahrzeugführer, Radfahrer, Fußgänger oder Fahrer von Verkehrsmitteln an einem oder in der Nähe eines bestimmten Verkehrssignalstandorts zu leiten oder informieren. Ein üblicher Indikator für Kraftfahrzeuge ist die allgegenwärtige Grün-Gelb-Rot-Anordnung von Leuchten. Normalerweise wird ein Indikator von dem FSC, der dem Signalstandort zugeordnet ist, ausgelöst oder anderweitig gesteuert.
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Vorhersage. Eine Vorhersage eines ausgewählten Verkehrssignalzustands oder einer Zustandsänderung. Der vollständige Zustand eines Verkehrssignals umfasst unter anderem Zustände aller Signalgeber für alle Phasen der geregelten Kreuzung.
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Phase. In einem Signalzeitplan ist eine Phase z. B. eine Steuerungszeitgebereinheit, die der Steuerung einer oder mehrerer Bewegungen zugeordnet ist. Eine Phase kann die Vorfahrts-, Gelbwechsel- und Rotfreigabe-Intervalle in einem Zyklus definieren, die einer unabhängigen Verkehrsbewegung zugewiesen sind. Sie bezieht sich also auf eine oder mehrere Bewegungen, die unter der Signalsteuerung zusammen ablaufen dürfen, z. B. kann ein Linksabbieger in Richtung Norden seine eigene (geschützte) Phase haben. Oder der Linksabbieger in Richtung Norden kann auch mit dem Durchgangsverkehr in Richtung Norden (und dem Rechtsabbieger in diesem Fall) gekoppelt werden, so dass die gesamten Bewegungen in Richtung Norden zu einer Phase werden (in diesem Fall müssen Fahrzeuge, die in Richtung Norden links abbiegen, möglicherweise Lücken zwischen dem entgegengesetzten Durchgangsverkehr in Richtung Süden finden, um die Straße zu queren).
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Bedarfsgesteuerte Signale (Phasen) enden früher, wenn kein Bedarf mehr erkannt wird. Dadurch können nachfolgende Phasen früher starten und reduzieren somit Verzögerungen. Mit anderen Worten: Unnötige Grünzeit für Annäherungen ohne Bedarf wird vermieden, was einer unnötigen Rotzeit für Phasen mit Bedarf entspricht. „Kein Bedarf mehr erkannt“ bezieht sich auf die physikalischen Erfassungsgeräte (d.h. Induktionsschleifen) an der Kreuzung. Wenn diese nur 25 Fuß lang sind, bleibt jedes Fahrzeug, das sich außerhalb dieses 25-Fuß-Annäherungsbereichs nähert, unerkannt, was bedeutet, dass die Signalsteuerung die Annäherung des Fahrzeugs nicht bemerkt und somit das Signal frühzeitig beenden kann, möglicherweise direkt vor dem sich annähernden Fahrzeug. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entschärfen dieses und andere Probleme wie folgt.
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1 ist ein vereinfachtes Systemdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel für die Erfassung und Verarbeitung von Daten zur Unterstützung von Dilemmazonen-Warnungen an einer geregelten Kreuzung zeigt. Hier sind mehrere Fahrzeuge 100 unterschiedlich ausgestattet, um Daten zu übertragen, die ihren Standort und typischerweise Geschwindigkeit und Richtung melden. Alternativ können Geschwindigkeit und Richtung in einem Server auf Grundlage wiederholter Standortspuren berechnet werden. In einem Beispiel können einige der Fahrzeuge GPS-Spuren übertragen. Einige oder alle Fahrzeuge können Daten über einen Funkkanal an eine Antenne 102 eines drahtlosen Empfängers, z. B. einen Mobilfunkmast, übertragen. Die Antenne des Mobilfunkmastes ist mit einem Mobilfunknetz 104 gekoppelt, um die Daten zu empfangen. In einem Beispiel können SMS-Nachrichten verwendet werden. Das Mobilfunknetz überträgt die Rohdaten praktisch in Echtzeit an einen Backend-Server oder ein Gateway 106. 1 zeigt außerdem ein Fahrzeug, das Daten (z. B. GPS-Spuren) an einen WiFi-Router oder DSRC-Transceiver 112 überträgt.
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Die Fahrzeugdatenerfassungskomponente 122 filtert für eine bestimmte Kreuzung die eingehenden Fahrzeugdaten und ordnet sie der ausgewählten Kreuzung zu, Block 124. Die Daten werden vorzugsweise verarbeitet und bis auf die Ebene der einzelnen Phasen gefiltert. Dazu kann der Server auf MAP-Daten aus einer Datenbank (nicht dargestellt) zugreifen. Genauer ausgeführt, in einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Server eine Geodatenbank verwalten, die den Signalstandort, die Haltelinien, die Signalphasen, die Fahrspurkonfigurationen (Linksabbieger, Durchfahrer, Rechtsabbieger) und die Fahrspurausrichtung enthält. Diese Daten bilden zusammen einen Satz von Nachrichten, die so genannte MAP-Nachricht, die durch den Standard J2735 der Society of Automotive Engineers (SAE) definiert ist. Diese MAP-Nachricht ist die Grundlage für eine Zuordnung von Fahrzeugdaten zu einem bestimmten Verkehrssignal und dessen Phasen.
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Die eingehenden Daten können gefiltert und sortiert werden, um sich auf ein Fahrzeug, das „betreffende Fahrzeug“, zu konzentrieren, das sich einer Kreuzung nähert, wiederum basierend auf der MAP oder einer anderen Datenquelle zur Kreuzungstopografie. Die Geschwindigkeit und der Standort des betreffenden Fahrzeugs werden in Block 124 auf Grundlage der gefilterten und sortierten Daten bestimmt. Eine Zielbewegung oder Signalphase für das betreffende Fahrzeug wird bestimmt, Block 126.
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Eine „Zielbewegung“ bezieht sich auf eine beabsichtigte Fahrzeugbewegung oder ein beabsichtigtes Manöver, z. B. geradeaus über die Kreuzung fahren oder links abbiegen. Die beabsichtigte Bewegung kann abgeleitet oder explizit sein. Sie kann aus der Position, der Geschwindigkeit und der Richtung des Fahrzeugs abgeleitet werden, die z. B. mit Hilfe von MAP-Daten auf die Topografie der Kreuzung abgebildet werden. Ein Fahrzeug kann sich beispielsweise auf eine ausschließliche Linksabbiegerspur zubewegen oder in eine solche einfahren - was bedeutet, dass ein Linksabbieger die Zielbewegung ist. Oder eine Geradeausfahrt auf einer mittleren oder rechten Spur deutet auf eine geradeaus gerichtete Zielbewegung hin. Die Zielbewegung kann verwendet werden, um eine Dilemmazone für das betreffende Fahrzeug zu identifizieren. Dieser Prozess muss aufgrund der zeitlichen Beschränkungen, bei denen es auf Sekunden ankommt, in Software implementiert werden. In einigen Fällen kann es nur eine einzige Spur oder Phase geben. Auch wenn die Zielbewegung nicht bekannt ist, spielt das keine Rolle, da es nur eine Phase und somit nur einen Satz von Signaländerungen gibt, die berücksichtigt werden müssen.
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Zielbewegungsinformationen können auch explizit von einem Fahrzeug empfangen werden. Zum Beispiel kann ein autonomes oder halbautonomes Fahrzeugsteuerungssystem seine „beabsichtigte“ (Ziel-)Bewegung automatisch bei Annäherung an eine Kreuzung oder als Antwort auf eine Abfragenachricht übermitteln. Nachrichten dieser Art können mit drahtlosen Mitteln wie z. B. 5G oder DSRC wie oben beschrieben implementiert werden. Darüber hinaus kann ein GPS-Navigationssystem (bordeigen, Handgerät, Smartphone, Haupteinheit usw.) so angepasst werden, dass es Zielrouteninformationen sendet, die wiederum zur Bestimmung der Zielbewegung des betreffenden Fahrzeugs verwendet werden können. Ein Fahrzeug kann einfach eine Nachricht senden, die die Aktivierung eines Blinkers anzeigt; das kann helfen, eine Zielbewegung zu identifizieren.
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Die Zielbewegung wird von Block 126 bis Block 144 bereitgestellt. Gleichzeitig greift in einer Ausführungsform ein System oder Prozessor (hier nicht dargestellt) auf die Zeitpläne und die Einteilung für die ausgewählte Kreuzung zu, Block 140. Das System wählt einen gerade aktiven der Zeitpläne aus, basierend auf der Einteilung und einem aktuellen Datum-Zeit-Stempel, Block 142. Dann prognostiziert das System Zustandsänderungen für die angegebene Zielsignalphase oder -bewegung, Block 144. Aus diesen Zustandsänderungen beurteilt das System den Zustand der Dilemmazone für das betreffende Fahrzeug, Block 150.
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Zeitplanänderungen (von einem aktuell aktiven Plan zu einem anderen Plan) erfolgen, wenn die Verkehrssignalsteuerung die geplanten Übergangspunkte zwischen verschiedenen Programmen erreicht. Verschiedene Hersteller von Steuerungen und verschiedene Firmware-Versionen können verschiedene Implementierungen dafür haben, wie die Steuerung die Parameter von einem Plan/Programm zu einem anderen anpasst. Die Kombination von Parametern (Offset, Zykluslängen, Phasensequenz) und die Steuerungstypen/-versionen führen dazu, dass das Zeitverhalten der Signale auf beiden Seiten der Pläne sehr unterschiedlich ausfällt. Typischerweise dauern diese Zeitplanänderungen mehrere Signalzyklen. In einer Ausführungsform können Dilemmazonen-Warnungen während Zeitplanübergängen ausgesetzt werden. Warnungen können auch aus anderen Gründen ausgesetzt werden, z. B. wenn ein Feuerwehrauto das Signal während einer Notfallmaßnahme vorwegnimmt.
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2 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das einen Beispielprozess zur Verbesserung der Sicherheit in der Dilemmazone mithilfe von Signalen über eine künstliche Erkennung an eine Verkehrssignalsteuerung veranschaulicht. Der Prozess ruft zur Auswahl eines Zielverkehrssignals auf, das Fahrzeugbewegungen auf eine Zielkreuzung lenkt, Block 1202. Das Verkehrssignal wird von einer Verkehrssignalsteuerung gesteuert. Die Verkehrssignalsteuerung arbeitet nach einem Verkehrssignalzeitplan. Der Prozess greift auf einen Datenspeicher von Verkehrssignalzeitplänen für die Zielsignalsteuerung zu und wählt den aktuellen (aktiven) Zeitplan aus, Block 1204. Der Zeitplan wird basierend auf einem Zeitplan und dem aktuellen Datum-Zeit-Stempelwert ausgewählt.
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Dann generiert der Prozess Vorhersagen für Signalzustandsänderungen basierend auf dem aktuellen Zeitplan, Block 1205. Typischerweise spiegeln sich die Zustandsänderungen in Änderungen der beleuchteten Lichter (meist grüne, gelbe und rote Farben) und/oder anderen visuellen Indikatoren wider. Eine genaue Vorhersage der Zustandsänderung am Ende der grünen Ampel ist wichtig, um das Problem der Gelblicht-Dilemmazone zu lösen. Die Schwierigkeit bei der Vorhersage des Endes von Grün (und nicht des Endes von Gelb/Anfangs von Rot) besteht darin, dass dieser Punkt dynamisch ist und von der lokalen Fahrzeugerkennung abhängt. Ein einziges Fahrzeug zur richtigen Zeit und am richtigen Ort kann das Grün verlängern und damit die Vorhersage ungültig machen.
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Der Prozess empfängt Fahrzeugstandort- und Geschwindigkeitsdaten und bestimmt anhand dieser Daten, wie oben erwähnt, eine Zielbewegung für das betreffende Fahrzeug. Dann bestimmt der Prozess das maximale Grünfenster für die Zielbewegung, Block 1208. Der Prozess empfängt Aktualisierungen der Fahrzeugdaten, Block 1210. Er berechnet eine geschätzte Ankunftszeit (ETA) des betreffenden Fahrzeugs an der Haltelinie des Verkehrssignals, Block 1212. Diese ETA wird dann mit dem Ende des maximalen Grün verglichen, um zu sehen, ob sie innerhalb oder außerhalb dieses Fensters liegt, Entscheidung 1220. Wenn sie innerhalb des grünen Fensters liegt (JA), dann wird das Signal über eine künstliche Erkennung platziert, um sicherzustellen, dass das Signal grün bleibt und nicht vorzeitig beendet wird, Block 1222. Wenn sie außerhalb dieses Fensters liegt (NEIN), geben wir eine Warnmeldung an das Fahrzeug oder den Fahrer aus, Block 1234.
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Der Prozess iteriert über Block 1236, um aktualisierte Fahrzeugdaten zu verarbeiten, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist. In einer Ausführungsform kann die Abbruchbedingung eine maximale Zeit sein, die seit der Übermittlung der Dilemmazonen-Warnmeldung an das betreffende Fahrzeug verstrichen ist. In einer Ausführungsform umfasst die Abbruchbedingung das Empfangen einer Indikation, dass das betreffende Fahrzeug die Zielkreuzung passiert hat. Die Abbruchbedingung kann darin bestehen, dass der aktuelle Datums-/Zeitstempel einen Zeitpunkt anzeigt, zu dem der aktuelle Signalzeitplan von dem aktuellen Signalzeitplan zu einem nächsten Signalzeitplan wechseln soll. Die Iterationsschleife sollte in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden, vorzugsweise einmal pro Sekunde, obwohl diese Frequenz nicht kritisch ist. In einigen Ausführungsformen kann der Prozess in Reaktion auf jede Aktualisierung der Fahrzeugposition iterieren.
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3 zeigt eine konzeptionelle Draufsicht, die eine Dilemmazone in einer verkehrssignalgeregelten Kreuzung 302 darstellt. In der Figur ist eine einzelne Verkehrsspur oder Phase 304 dargestellt, wobei der Verkehr in der Zeichnung von links nach rechts fließt. Der Verkehr, z. B. Fahrzeug 310, bewegt sich im Allgemeinen auf eine Haltelinie 306 zu, die einen Fußgängerübergang und eine Einfahrt in die Mitte der Kreuzung abgrenzt. Geradeaus- und Linksabbiegebewegungen sind an jener Stelle dargestellt, an der die Bezeichnung „beabsichtigte Route“ lautet. Eine Zone 316 stellt einen Bereich dar, in dem ein Auto (z.B. 310) die Kreuzung nicht räumen kann, wenn das Signal zum gegenwärtigen Zeitpunkt den Zustand (Ende von Grün) ändern würde, basierend auf dem Standort des Autos und den Geschwindigkeitsdaten. Anders ausgedrückt: Das Signallicht, das die Fahrspur 304 steuert, wird rot werden, bevor ein Fahrzeug in Zone 316 die Kreuzung verlässt. In dieser Situation sollte das Fahrzeug anhalten. Ein Fahrer sollte das gelbe Licht rechtzeitig sehen, um anzuhalten.
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Eine zweite Zone 324 veranschaulicht einen zweiten Bereich, in dem ein Auto (z. B. 330) nicht rechtzeitig anhalten kann, wenn das Signal zum aktuellen Zeitpunkt den Zustand (Ende von Grün) ändern würde, basierend auf dem Standort des Autos und den Geschwindigkeitsdaten. Anders ausgedrückt: Jenes Auto sollte über die Kreuzung fahren, denn wenn es versuchen würde anzuhalten, könnte es durchaus mitten in der Kreuzung stehen bleiben, wenn die Ampel auf Rot schaltet, und je nach Räumzeit könnte das konkurrierende Verkehrssignal auf Grün schalten, wodurch eine gefährliche Situation entsteht. Die dritte Zone 320 ist die Dilemmazone - in der es nicht klar ist, ob der Fahrer anhalten oder fahren sollte. Der Fahrer muss eine schnelle Entscheidung treffen, typischerweise weil die Ampel gelb geworden ist, und diese ist möglicherweise nicht die beste Entscheidung.
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Wenn das System ein Signal über eine künstliche Erkennung an der betreffenden Verkehrssteuerung generiert, kann dies auf verschiedene Weise implementiert werden, z. B. unter Verwendung der oben genannten Kommunikationstechnologien. Ein Dilemmazonen-System, das diesen Prozess implementiert, kann im physischen Verkehrssteuerungsschrank oder in der Nähe davon bereitgestellt werden. Die Verkehrssteuerung muss das Signal über eine künstliche Erkennung im Allgemeinen nicht von einem Rufsignal einer herkömmlichen Erkennung unterscheiden. Das Signal einer Erkennung fordert im Wesentlichen eine Verlängerung der Grünzeit an, damit das Fahrzeug, das sich gerade in der Dilemmazone befindet, tatsächlich weiterfahren und die Kreuzung rechtzeitig und sicher passieren kann. Die Steuerung kann die Anforderung gewähren, wenn sie rechtzeitig erfolgt. Die Anforderung kann ignoriert werden, wenn die Grünzeit die nach dem aktuellen Zeitplan zulässige Höchstzeit erreicht oder fast erreicht hat. Sobald die Anforderung gewährt wird (d. h., Grün kann so lange verlängert werden, dass das Fahrzeug passieren kann), wird das Warnsystem gestoppt, da das Fahrzeug nicht mit einer Dilemmazone konfrontiert wird.
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Eine Dilemmazonen-Warnmeldung kann auf verschiedene Weise an ein Fahrzeug übermittelt werden, z. B. über das drahtlose Telekommunikationsnetz, Wi-Fi, Bluetooth, DSRC oder ein anderes drahtloses System zur Datenübertragung. Jedes der oben genannten Kommunikationsmittel kann für die Kommunikation mit einem Fahrzeug verwendet werden, z. B. mit einer „Head Unit“ oder einem anderen bordeigenen System oder mit einem tragbaren drahtlosen Gerät eines Benutzers, wie einem Tablet-Computer, Handheld, Smartphone oder ähnlichem. Das tragbare Gerät eines Benutzers kann kommunikativ mit dem Fahrzeug gekoppelt sein, muss aber nicht. Es ist zum Beispiel bekannt, ein Mobiltelefon aus verschiedenen Gründen mit einer Fahrzeug-Haupteinheit zu koppeln, wobei drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen verwendet werden.
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Eine Dilemmazonen-Warnmeldung kann für einen Benutzer auf dem Armaturenbrett eines Fahrzeugs, auf dem Bildschirm des Hauptgeräts, auf einer zusätzlichen Anzeigeeinheit oder auf dem Bildschirm des tragbaren drahtlosen Geräts des Benutzers, wie z. B. einem Tablet-Computer, Handheld, Smartphone oder ähnlichem, angezeigt werden. Als Beispiel kann eine Vorhersage, dass eine gelbe Ampel in zwei Sekunden auf Rot umschalten wird, einem Fahrer und/oder einem Fahrzeug, das sich der betreffenden Kreuzung nähert, zur Verfügung gestellt werden. In einer Ausführungsform kann eine einfache Anzeige der STOP-Meldung bevorzugt werden. Das Fahrzeug sollte anhalten, weil festgestellt wurde, dass es sich in einer Dilemmazonen-Situation befindet, und der Versuch, die Grünzeit zu verlängern, abgelehnt wurde, so dass es am sichersten ist anzuhalten.
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Es können auch andere visuelle Anzeigeanordnungen als dieses Beispiel verwendet werden; und akustische Signale (nicht dargestellt) können alternativ oder zusätzlich zu einer visuellen Anzeige verwendet werden. In einigen Ausführungsformen muss überhaupt keine Meldung an das Fahrzeug gesendet werden. Das Problem der Dilemmazone wird durch das Senden des Signals über eine künstliche Erkennung an die Signalsteuerung (siehe Block 1222 in 2) gelöst. In einigen Ausführungsformen muss keine für den Menschen wahrnehmbare Meldung (z. B. Audio, Vibration, visuell) an das Fahrzeug gesendet oder am Fahrzeug erzeugt werden. Vielmehr kann eine Dilemmazonen-Warnmeldung an das Fahrzeugsteuerungssystem gesendet werden, um sie programmatisch mit oder ohne Benachrichtigung eines Fahrzeuginsassen zu verarbeiten.
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Ein Fachmann wird erkennen, dass die hierin gelehrten Konzepte auf viele andere Arten auf eine bestimmte Anwendung zugeschnitten werden können. Insbesondere wird der Fachmann erkennen, dass die dargestellten Beispiele nur eine von vielen alternativen Implementierungen sind, die beim Lesen dieser Offenbarung offensichtlich werden. Es wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass viele Änderungen an den Details der oben beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den zugrunde liegenden Prinzipien der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62/779396 [0001]
- US 16/449064 [0001]
- US 9396657 [0004, 0005]
- US 10008113 [0005]
