DE19823135A1

DE19823135A1 - Verfahren und Anordnung zur Verkehrsdatenerfasung für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen

Info

Publication number: DE19823135A1
Application number: DE19823135A
Authority: DE
Inventors: Christian Schelhaas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Signalbau Huber 80993 Muenchen De GmbH
Priority date: 1998-05-23
Filing date: 1998-05-23
Publication date: 1999-11-25

Abstract

Bei einem Verfahren und bei einer Anordnung zur Verkehrsdatenerfassung für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen ist frequenzmoduliertes Radar vorgesehen. Vorzugsweise werden frequenzmodulierte Radarwellen entgegen der Fahrtrichtung der zu erfassenden Fahrzeuge ausgesendet. Die von in der Radar-Strahlungskeule befindlichen Gegenständen reflektierten Wellen werden empfangen und hinsichtlich Laufzeit und Frequenzspektrum analysiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkehrsdatenerfassung für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Um für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen die notwendigen Verkehrsdaten, wie Anwesenheit eines Fahrzeugs vor der Haltelinie zur Anforderung der Grünphase, zeitlicher Abstand zwischen bewegten Fahrzeugen (Nettozeitlücke) zur Zeitlückensteuerung, das heißt, zum Beispiel Abbruch der grünen Welle bei Überschreiten eines Schwellwertes für die Zeitlücke, Bestimmung der Geschwindigkeit der Fahrzeuge sowie Klassifizierung der Fahrzeuge - das heißt, Unterscheidung zwischen PKW, LKW, Kleintransporter, jeweils mit und ohne Anhänger, Motorrad, Fahrrad -, zu ermitteln, werden bisher eine Vielzahl von Detektoren eingesetzt.

Hierbei handelt es sich beispielsweise um Induktionsschleifen-Detektoren, welche an sich in der Lage sind, alle beschriebenen Parameter zu ermitteln. Als Nachteil erweist sich hier allerdings die Einbringung der Induktionsschleife in die Straße und die damit verbundene Verschleißmöglichkeit durch mechanische Beanspruchung.

Weiterhin sind hierfür Infrarotdetektoren bekannt, welche zwar stehende und bewegte Fahrzeuge erkennen können, eine Klassifizierung und eine Geschwindigkeitsbestimmung jedoch nicht ermöglichen.

Ferner sind schon Ultraschall-Detektoren benutzt worden, welche aber die Parameter mit geringen Fehlern nur bei senkrechter Montage ermitteln können.

Schließlich kommen Doppler-Radar-Geräte zum Einsatz (Verkehrs-Radar), deren Sender eine kontinuierliche elektromagnetische Welle aussendet, deren Detektoren jedoch aufgrund der Messung der Frequenzverschiebung (Doppler-Effekt) von bewegten Fahrzeugen nicht in der Lage sind, stehende Fahrzeuge zu detektieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten Nachteile ein Verfahren und eine Anordnung für eine sichere und umfassende Detektion, der für die verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen notwendigen Verkehrsgrößen anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß frequenzmoduliertes Radar angewendet wird.

Das hat den Vorteil, daß sämtliche für die Steuerung von Lichtsignalanlagen benötigten Verkehrsdaten auf einfache Weise gewonnen werden können.

Besonders vorteilhaft ist, wenn frequenzmodulierte Radarwellen entgegen der Fahrtrichtung der zu erfassenden Fahrzeuge ausgesendet werden und daß die von in der Radar-Strahlungskeule befindlichen Gegenständen reflektierten Wellen empfangen und hinsichtlich Laufzeit und Frequenzspektrum analysiert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß außerdem eine Klassifizierung der Fahrzeuge durch zeitliche Analyse des Frequenzspektrums bei Durchfahrt der Fahrzeuge durch die Strahlungskeule durchgeführt wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Radarwellen gepulst sind und daß die Frequenz während der Pulse variable ist.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung zur Verkehrsdatenerfassung für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen besteht darin, daß ein Sender für frequenzmodulierte Radarwellen vorgesehen ist, daß der Ausgang des Senders über eine Sende-Empfangs-Weiche mit der Antenne verbunden ist, daß ein Radar-Empfänger mit seinem Eingang über die Sende-Empfangs-Weiche mit der Antenne verbunden ist, daß der Ausgang des Radar-Empfängers an eine Einrichtung zur schnellen Fourier-Transformation angeschlossen ist und daß ein Ausgang der Einrichtung zur schnellen Fourier-Transformation mit dem Eingang eines Klassifizierers verbunden ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die mit ihrer Strahlrichtung entgegen der Fahrtrichtung der zu erfassenden Fahrzeuge ausgerichtete Antenne oberhalb der Lichtsignalanlage befestigt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein mögliches Straßenverkehrs-Szenario,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Radaranlage und

Fig. 3 einige Verläufe von in Fig. 2 vorkommenden Signalen.

Fig. 1 zeigt eine mögliche Straßenverkehrssituation, wobei zwei PKW 1 und 2 vor einer Lichtsignalanlage 3 dargestellt sind. Über die Lichtsignalanlage 3 ist ein Radargerät 4 installiert. Dieses Gerät 4 kann beispielsweise auf einem in der Nähe befindlichen Lichtmast oder an einer Hauswand in einem Bereich oberhalb der Lichtsignalanlage 3 vorgesehen sein.

Das Radargerät 4 sendet über eine Antenne 5 eine gepulste frequenzmodulierte Radarwelle 6 entgegen der Fahrtrichtung der Fahrzeuge 1 und 2 aus, an denen sie unter anderem reflektiert wird. Bekanntlich kann nun aus der Laufzeit, das heißt aus der Zeitdifferenz zwischen Aussenden der Signale und Empfang der Echos, die Position bzw. Entfernung der Fahrzeuge bestimmt werden, wobei mehrere Fahrzeuge in gleicher Richtung einzeln erkannt werden können. Damit sind sowohl die sogenannte Bruttozeitlücke BZL als auch die sogenannte Nettozeitlücke NZL der hintereinander befindlichen Fahrzeuge 1 und 2 bestimmbar, welche sich mit einer Geschwindigkeit von v1 bzw. v2 in Richtung auf die Lichtsignalanlage 3 bewegen. Ferner läßt sich über die Charakteristik des Frequenzspektrums des frequenzmodulierten Signals auf die Größe des reflektierenden Gegenstandes schließen. Man kann dann beispielsweise ein Fahrzeug von einem Vogel oder einem Kanaldeckel unterscheiden.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Radaranlage dargestellt, welche im wesentlichen aus einem Sender 11, einem Empfänger 12 und der Antenne 5 besteht. Der Sender 11 umfaßt hierbei einen Generator 13 zur Erzeugung des Modulationssignals, einen Hochfrequenzgenerator 14 zur Erzeugung der Trägerwelle, welche vom Signal des Generators 13 moduliert wird, einen nachfolgenden Verstärker 15 zur Verstärkung des geträgerten Signals und die über eine Sende-Empfangs-Weiche 16 angeschlossene Antenne 5 zur Aussendung der Radarwelle 6.

Die von der gleichen Antenne 5 aufgenommenen reflektierten Wellen oder Echos werden über die Weiche 16 dem Empfänger 12 zugeführt, der während der Sendezeit (Pulsdauer) gesperrt ist. Der Empfänger 12 besteht hierbei aus einem Eingangsverstärker 17, einem Demodulator 18, einer Einrichtung 19 zur schnellen Fourier-Transformation (FFT) und einem Klassifizierer 20, an dessen Ausgang 21 ein Steuersignal für ein Lichtsignalanlagen-Steuergerät abnehmbar ist.

Bei einer Radarmessung wird das mit dem Generator 13 erzeugte Signal a (Fig. 3) nach dem Trägern und Aussenden über die Antenne 5 nach der Reflektion an Hindernissen als Echo-Signal b (Fig. 3) wieder empfangen und im Empfänger 12 nach entsprechender Demodulation im Demodulator 18 bei 19 fourier-transformiert. Das entstehende Frequenzspektrum c wird einem Klassifizierer 20 zugeführt. Dort werden einzelne Eigenschaften des Frequenzspektrums c, beispielsweise durch Vergleich mit in einer Tabelle gespeicherten Daten, in Klassen eingeteilt. Dadurch kann eine Unterscheidung zwischen Fahrzeugen d und anderen Dingen oder Gegenständen, wie zum Beispiel Vögel e, Kanaldeckel g usw. vorgenommen werden. Außerdem kann festgestellt werden, um welchen Typ von Fahrzeug es sich jeweils handelt, wobei zum Beispiel nicht nur unterschieden werden kann zwischen PKW und LKW, sondern auch zwischen PKW und Motorrad bzw. Fahrrad. Der Klassifizierer 20 gibt sodann ein entsprechendes, für das Lichtsignalanlagen-Steuergerät bestimmtes Steuersignal an seinem Ausgang 21 ab.

Außerdem kann durch die Frequenzlage des empfangenen Signals, beispielsweise des Spektrums e, die Laufzeit t_D zwischen dem Signal a (zum Beispiel zur Zeit t_s) und dem Echo b (zur Zeit t_m) und damit die Entfernung der Gegenstände bestimmt werden.

Claims

1. Verfahren zur Verkehrsdatenerfassung für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen, gekennzeichnet durch die Anwendung von frequenzmoduliertem Radar.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß frequenzmodulierte Radarwellen (6) entgegen der Fahrtrichtung der zu erfassenden Fahrzeuge (1, 2) ausgesendet werden und daß die von in der Radar-Strahlungskeule befindlichen Gegenständen reflektierten Wellen empfangen und hinsichtlich Laufzeit und Frequenzspektrum analysiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem eine Klassifizierung der Fahrzeuge durch zeitliche Analyse des Frequenzspektrums (c) bei Durchfahrt der Fahrzeuge durch die Strahlungskeule durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radarwellen gepulst sind und daß die Frequenz während der Pulse variable ist.

5. Anordnung zur Verkehrsdatenerfassung für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sender (11) für frequenzmodulierte Radarwellen vorgesehen ist, daß der Ausgang des Senders (11) über eine Sende-Empfangs-Weiche (16) mit der Antenne (5) verbunden ist, daß ein Radar-Empfänger (12) mit seinem Eingang über die Sende-Empfangs-Weiche (16) mit der Antenne (5) verbunden ist, daß der Ausgang (21) des Radar-Empfängers (12) an eine Einrichtung (19) zur schnellen Fourier-Transformation angeschlossen ist und daß ein Ausgang der Einrichtung (19) zur schnellen Fourier-Transformation mit dem Eingang eines Klassifizierers (20) verbunden ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit ihrer Strahlrichtung entgegen der Fahrtrichtung der zu erfassenden Fahrzeuge (1, 2) ausgerichtete Antenne (5) oberhalb der Lichtsignalanlage (3) befestigt ist.