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Bei
der Erfindung handelt es sich allgemein um ein Verfahren und ein
System zur Darstellung von Verkehrsüberlastung und insbesondere
um eine Methode zur Verbesserung der Genauigkeit besagter Darstellung,
wenn ein relativ kleiner Prozentsatz von Fahrzeugen als Verkehrssonden
verwendet wird, die im Folgenden auch manchmal als „Melder" bezeichnet werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Verkehrüberlastung
ist ein ernsthaftes und anwachsendes Problem in den Städten.
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Eine
Möglichkeit
diese Überlastung
in Echtzeit zu erkennen und abzubilden (der erste Schritt zu einer
Verbesserung) besteht darin, die Positionen von Fahrzeugen, die
zum Stillstand gekommen sind oder sich nur langsam fortbewegen,
zu erkennen und abzubilden. Die Ergebnisse solcher Systeme werden im
Bereich der Intelligent Transport Systems (ITS) häufig an
Verkehrsüberwachungen
oder Fahrzeugnavigationssysteme weitergegeben.
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PCT
Publikation WO 96/14586, veröffentlicht am
17.05.1996, beschreibt u.a. ein System zur Abbildung von Fahrzeugen
in Verkehrsüberlastungen.
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In
einem Teil der oben genannten Publikation wird eine zentrale Station
beschrieben, die eine Abfrage an die Fahrzeuge sendet, durch die
die Fahrzeuge, die angehalten haben oder deren Durchschnittsgeschwindigkeit
einen bestimmten Wert unterschreitet, aufgefordert werden, ein Signal
zu senden und so ihre Position anzugeben. Diese Signale werden in
sog. Schlitzen übertragen,
von denen jeder ein Bit (ja oder nein) repräsentiert, das sich auf eine Position
bezieht. Im Idealfall wird nur ein logischer Schlitz (der von mehr
als einem tatsächlichen
Schlitz repräsentiert
werden kann) verwendet, um die dazugehörige Position zu definieren.
Solche Signale werden dann benutzt, um eine Abbildung der Regionen zu
erstellen, in denen der Verkehr verzögert wird bzw. nur langsam
fließt.
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Im
Idealfall wird eine weitere Abfrage an die Fahrzeuge gesendet, in
der die Übertragung
von Anzeigesignalen angefordert wird, welche die langsam fahrenden
Fahrzeuge mit einer höheren
Auflösung als
bei der ersten Abfrage identifizieren. Weitere Signale können ausgesendet
werden, um die Übertragung
von weiteren Informationen zum Status der Fahrzeuge zu ermöglichen
und/oder eine weitergehende Charakterisierung der Verzögerung möglich zu
machen.
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1 zeigt
eine erste Abbildung, die durch dieses Verfahren erstellt wurde
und in der das durch ein Pixel (Schlitz) dargestellte Gebiet z.B.
für eine Größe zwischen
250 und 1.000 Quadratmetern stehen kann.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der beschriebenen Erfindung bestimmt das System dann – u.a. auf
der Grundlage verschiedener angrenzender Gebiete, die eine positive
Rückmeldung
aufweisen – ein
kleineres Gebiet oder kleinere Gebiete für eine genauere Untersuchung.
Im Idealfall sendet das System eine weitere Abfrage an die Fahrzeuge,
die sich in dem kleineren Gebiet aufhalten und mindestens eine bestimmte
Verzögerung
aufweisen (der Wert dafür
kann dem in der ersten Abfrage entsprechen oder neu bestimmt werden),
in der diese Fahrzeuge aufgefordert werden, in Schlitzen zu übertragen
und dabei eine höhere
Auflösung,
z.B. 100 bis 250 Quadratmeter zu verwenden, wobei jeder Schlitz
für eine
Position steht. Auf der Grundlage der Antworten auf diese Abfrage
wird eine zweite Abbildung erstellt, so wie in 2 dargestellt.
Wie sich in 2 erkennen lässt, können verschiedene Abzweigungen
eines Straßenetzwerkes,
die von einer Kreuzung aus abgehen, identifiziert werden (diese
werden in 2 als A–F bezeichnet). Um die Nutzbarkeit
dieser Ansicht zu verbessern, kann eine Hintergrundkarte, wie z.B. eine
Straßenkarte
angezeigt und unter die Anzeigen der 1, 2 oder 4 gelegt
werden (weiter unten beschrieben).
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Für den Fall,
dass zusätzliche
Informationen über
die Verzögerung
gewünscht
werden, können weitere
Abfragen gesendet werden. So können
z.B. Fahrzeuge, die in Richtung der Kreuzung fahren, aufgefordert
werden, in einem Schlitz zu übertragen,
der dem Schlitz und der Geschwindigkeit entspricht, in dem sie sich
befinden und mit der sie sich auf die Kreuzung zu bewegen. Das ermöglicht die
Erstellung der Grafik, die im unteren Teil von 3 dargestellt ist.
Weitere Schlitze können
zum Einholen weiterer Informationen zu den antwortenden Fahrzeugen
verwendet werden. Diese Informationen können dann auch in einer Grafik
gezeigt werden, wie im oberen Teil der 3 dargestellt.
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Alternativ
oder zusätzlich
dazu kann eine Darstellung erstellt werden, in der die durchschnittliche
Geschwindigkeit der Fahrzeuge in Richtung der Kreuzung als eine
Funktion der Position angezeigt werden kann. Eine solche Darstellung
wird in 4 gezeigt. Um die Informationen
zur Erstellung einer solchen Darstellung zu erhalten, können eine
Reihe von Abfragen gemacht werden, bei denen jeweils eine Angabe
aller Fahrzeuge in dem entsprechenden Gebiet angefordert wird, die
sich mit einer bestimmten Durchschnittsgeschwindigkeit auf die Kreuzung zu
bewegen. Die antwortenden Fahrzeuge übertragen ihre Signale dann
in Schlitzen entsprechend ihrer Position. In der Darstellung in 4 wird
die Geschwindigkeit für
ein bestimmtes Pixel z.B. als die Durchschnittsgeschwindigkeit der
meldenden Schlitze für
diese Position bestimmt. In einer Angabe der Darstellung in 4 kann
die Geschwindigkeit oder Verzögerung
in Richtung der Kreuzung beispielsweise als ein Wert auf einer Grauskala
oder als Farbe dargestellt werden; dabei kann rot z.B. für die höchste Geschwindigkeit
oder Verzögerung
stehen und blau für
die minimal angezeigte Geschwindigkeit oder Verzögerung.
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5 ist
ein allgemeines Blockdiagramm für
ein System, das verwendet werden kann, um die oben beschriebene
ITS-Funktion auszuführen
(und das auch für
das Verfahren dieser Erfindung nützlich ist). 5 zeigt
eine Basisstation oder ein Kontrollzentrum 91 mit einem
Kontrollzentrumssender 82, der auf Befehl eines Kontrollcomputers 80 Abfragen an
Fahrzeuge und optional auch andere Signale überträgt. Ein entferntes Fahrzeug 85 (zur
Vereinfachung wird nur ein Fahrzeug dargestellt) empfängt die
Abfrage mit dem Fahrzeugempfänger 84 und sendet
auf der Grundlage der Abfragen, die es vom Kontrollzentrum empfängt, Befehle
an einen Mikroprozessor 86.
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Mikroprozessor 86 empfängt ebenfalls
Informationen über
den Status des Fahrzeugs von einem oder mehreren Informationsgeneratoren
und Sensoren, die durch die Referenznummer 88 gekennzeichnet
sind. Diese Informationen können
vom Sender regelmäßig oder
auf Befehl vom Mikroprozessor gesendet werden.
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Mikroprozessor 86 befiehlt
Fahrzeugsender 90 dann, Anzeigensignale (oder, falls angefordert,
Informationen enthaltende Signale) in einem passenden Schlitz gemäß den vom
Mikroprozessor 86 empfangenen Informationen zu senden.
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Die
Anzeigensignale (oder andere Signale) werden von einem Kontrollzentrumsempfänger 92 empfangen
und von Empfänger 92 und
Computer 80 verarbeitet. Während der Betrieb und Aufbau des
Apparates, der sich aus den Referenznummern 82, 84, 86 und 90 zusammensetzt,
deutlich ist und eigentlich nicht weiter erläutert werden muss, wird der
Betrieb des Empfängers 92 mit
Bezug auf 6 weiter erläutert.
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Allgemein
gesprochen können
die vom Fahrzeug gesendeten Funkfrequenz-Signale in irgendeinem
Frequenzschlitz sein. Es kann erwartet werden, dass es eine gewisse
Menge an Frequenzvielfalt gib, die durch die nicht perfekte Genauigkeit
und Stabilität des
Fahrzeugsenders 90 verursacht wird. Die Schlitze sind breit
genug, um diese Vielfalt zu bewältigen.
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Des
weiteren nutzt das System häufig
eine sehr große
Anzahl von Fahrzeugen. Wenn zu viele dieser Fahrzeuge (in einer
bestimmten Situation) in dem gleichen Schlitz senden, kann die insgesamt
gesendete Leistung die genehmigte ERP oder Beschränkungen
des dynamischen Bereichs übersteigen.
Um dieses Problem zu umgehen, können
für Anzeigensignale
längere,
weniger starke Pulse verwendet werden. Des weiteren, wenn ein einziger Empfänger für das Empfangen
der Signale für
alle Schlitze verwendet wird, können
Intermodulationseffekte dazu führen,
dass Störsignale
in Schlitzen auftauchen, für
die keine tatsächlichen
Signale empfangen worden sind.
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Diese
Probleme, ebenso wie Sendeprobleme von nahem Ende zu weitem Ende,
werden nachhaltig durch das in 6 gezeigte
System gelöst, sowie
durch bestimmte Einschränkungen,
die dem System auferlegt werden, die aber in 6 nicht dargestellt
werden. Die Probleme und Einschränkungen
werden in der zuvor zitierten PCT Publikation beschrieben, die für eine vollständigere
Erklärung
des Verfahrens und des Apparats in den 1–6 konsultiert
werden sollte.
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6 zeigt
ein Empfängersystem,
das allgemein der Referenznummer 92 und zum Teil Computer 80 in 5 entspricht.
Während
das System in 6 ausreichend für das bereits
bekannte („Prior
Art") ITS-System
der PCT Publikation ist, kann es auch zusammen mit dem ITS-System
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Eine
Antenne 94 (oder eine Gruppe von Antennen) empfängt Signale
von einer Vielzahl an Fahrzeugen gleichzeitig und gibt sie an einen
Empfänger und
(optional) eine Automatische Verstärkungsregelung (Automatic Gain
Control, AGC) 96 weiter. Empfänger und AGC 96, die
nach herkömmlicher
Bauart konstruiert sein können,
konvertieren die empfangenden Signale von RF- zu IF-Frequenzen herunter. Die
Schwellenwerte für
den Erkennungsprozess können
von den AGC-Prozessen abhängen.
Alternativ dazu kann das System in einem geschlossenen Kreis betrieben
werden, einem Modus, bei dem die von den Fahrzeugen gesendete Stärke abhängt von
der an der Basisstation empfangenen Stärke.
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Das
IF-Signal wird von einem A/D-System 98 digitalisiert und
von einem Abwärtswandler 100 auf das
Basisband weiter herab konvertiert. Dabei muss man wissen, dass
dieses Empfänger/Abwärtswandler-System
die eingehenden Signale nicht demodularisiert, sondern lediglich
die RF-Frequenzen
herab konvertiert, so dass die gleichen relativen Frequenzdifferenzen
der Signale am Ausgang des Umwandlers 100 vorhanden sind,
wie bei den eingehenden Signalen, außer dass die absolute Frequenz
von der RF-Frequenz des übertragenen
Signals auf eine niedrige Frequenz reduziert wurde. Bei diesen niedrigeren
Frequenzen können
digitale Systeme verwendet werden, um die Signale zu erkennen und
zu analysieren.
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Die
Niedrigfrequenz-Bandsignale werden an eine Reihe von Korrelationsfiltern 102 weitergegeben (Korrelationstyp-Empfänger), von
denen jeder einzelne eine sehr enge Bandbreite hat, die ver knüpft ist mit
der Korrelationszeit des Korrelationsfilters. Im Idealfall überlappen
die Frequenzbandbreiten angrenzender Empfänger 102, so dass
die gesamte Bandbreite der einzelnen Schlitze von einem Satz Empfänger 102 abgedeckt
wird. Der Output jedes einzelnen dieser Empfänger wird mit einem Schwellenwert 104 verglichen,
um festzustellen, ob ein Signal mit der Frequenz des entsprechenden
Empfängers 102 vorhanden
ist, und die Outputs aller Schwellenwert-Detektoren für einen
bestimmten Schlitz haben eine ODER-Schaltung (oder das beste Signal wird
ausgewählt),
um festzustellen, ob ein Signal in dem Schlitz vorhanden ist.
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In
einer alternativ bevorzugten Ausführung der veröffentlichten
Ausführungen,
wird der stärkste Output
des Satzes der Korrelationsempfänger
für den
Vergleich mit einem Schwellenwert ausgewählt, mit oder ohne nachträglicher
Erkennungsintegration.
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Eine
derartige Verwendung einer Vielzahl von überlappenden Empfängern enger
Bandbreite reduziert auch die Anzahl an Nebenkeulen des Erkennungsprozesses
außerhalb
des Bands des Schlitzes. Das erlaubt eine engere Frequenzanordnung
der Schlitze, weil Interferenzen zwischen Schlitzen mit angrenzenden
Frequenzen reduziert werden.
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Ein
Satz Empfänger 102,
Schwellenwert-Detektoren 104 und eine ODER-Schaltung stehen
für jeden
Schlitz zur Verfügung
und werden in diesem Dokument als eine Schlitz-Detektoreinheit bezeichnet. Schlitz-Detektoreinheiten
für alle
Schlitze versorgen einen Datenprozessor 108, der, zusammen
mit Computer 80, die Daten wie oben beschrieben verarbeitet.
Wenn in dem System eine Vielzahl von Fahrzeugen benutzt wird und
Intermodulation zu einem Problem wird (oder wenn AGC verwendet wird
und Signale auf niedriger Ebene verloren gehen), kann es unter Umständen nötig sein,
eine Vielzahl von Eingangsseitenteilen des Empfängers 92 zur Verfügung zu
stellen (die Eingangsseite wird definiert als Empfänger 96,
Umwandler 98 und Umwandler 100), wobei jede Eingangsseite
Signale nur von einem Teil des gesamten Frequenzbands empfängt, einschließlich einem
oder mehrerer der Schlitze. Auch die Funktion der Korrelationsempfänger 102 kann
umgesetzt werden, beispielsweise durch das Benutzen von DFTs oder
einem FFT (für
CW-Signale), signalangepasste Filter oder andere Korrelationsempfänger-Methoden
oder andere Optimalempfänger-Methoden,
je nachdem, welche Signale übertragen
werden. Auch andere Methoden, wie Energiedetektoren (z.B. Radiometer)
mit und ohne Tracking können
verwendet werden; jedoch liefern sie weniger optimale Ergebnisse
aufgrund von praktischen Einschränkungen
in Bezug auf die Konstruktion des Eingangs-Bandpassfilters.
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Man
muss wissen, dass die Verwendung einer Vielzahl von Korrelationsempfängern für den gleichen
Schlitz die Wahrscheinlichkeit eines falschen Alarms erhöht und deshalb
der Schwellenwert für eine
positive Erkennung entsprechend festgelegt werden sollte, um die
gewünschte
niedrige Wahrscheinlichkeit für
einen falschen Alarm einzustellen.
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Das
System kann auch mit einem Display 110 zur Angabe der Daten
ausgestattet werden, sowie mit einer Benutzeroberfläche 112,
die von der bedienenden Person verwendet wird, um die Abläufe des
Systems zu steuern. Die Benutzeroberfläche steuert im Idealfall auch
die Angabe und den Speicher, um der bedienenden Person die Möglichkeit
zu geben, die zuvor erstellten Abbildungen (noch einmal) einzusehen
oder neue Anzeigen auf der Grundlage von zuvor empfangenen Informationen
zu erstellen.
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Dieses
System funktioniert gut. Jedoch besteht der Bedarf nach größerer Genauigkeit
für das Abbilden
und/oder Verwenden einer relativ kleinen Prozentzahl von teilnehmenden
Fahrzeugen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist definiert wie in dem unabhängigen Verfahren nach Anspruch
1 beschrieben. Entsprechend einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung, gibt es ein Verfahren zur Abbildung von Parametern einer
Verkehrsüberlastung,
z.B. einem Straßenstau,
in Relation zu einem Fokus. Zum Abbilden der Verkehrsüberlastung
kann beispielsweise gehören,
dass man die durchschnittliche Länge
eines Staus über
ein bestimmtes Zeitintervall, die Bewegungsgeschwindigkeit in dem
Stau und die Eintreffzeit bis zu dem Stau bestimmt. Diese Parameter
können
dann wiederum verwendet werden, um eine erwartete Verzögerung der
Reiseroute durch die Überlastung
oder Trends (z.B. Veränderungen über einen bestimmten
Zeitraum) in der Verkehrsüberlastung
zu bestimmen.
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Das
Abbilden findet in Relation zu einem Abbildungsfokus statt, in der
Regel dem vorderen Ende eines Straßenstaus. Der Abbildungsfokus
wird in der Regel mithilfe des Systems und des Verfahrens bestimmt,
die in der zuvor erwähnten
PCT Publikation WO 96/14586 beschrieben sind. Alternativ dazu kann dieser
Fokus auch durch ein anderes geeignetes Verfahren identifiziert
werden, z.B. durch das einfache Abfragen zuvor bestimmter Zielfahrzeuge.
Schließlich
kann der Fokus auch durch externe Quellen ermittelt werden, z.B.
auf der Basis von Berichten über eine
problematische Kreuzung oder verdächtige Kreuzungen, die kontinuierlich überwacht
werden müssen.
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In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung erstellt das Abbildungssystem Schnappschüsse von
Abbildungsproben, die es von einer kleinen Prozentzahl zuvor bestimmter
Sonden erhalten hat, z.B. von einem kleinen Prozentsatz Fahrzeuge,
die mit einem passenden Empfänger
und Sender ausgestattet sind. Die Abbildungsproben werden vorzugsweise
als Reaktion auf vordefinerte Übertragungsabfragen
empfangen, die vom Abbildungssystem gesendet wurden. Der Notwendigkeit
entgegentretend, die Längen
des Verkehrsstaus abschätzen
zu müssen,
kann in einer Ausführung
der Erfindung die Bestimmung der durchschnittlichen Länge eines
Straßenstaus
auf einem direkten Ansatz basieren, in dynamischen Bedingungen zu
denen Unterschiede in der Eintreffrate von Fahrzeugen in dem Straßenstau und
die Wegfahrraten von Fahrzeugen aus dem Straßenstau über einen Zeitraum gehören können. In
bevorzugten Ausführungen
der Erfindung, kann die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit
innerhalb des Straßenstaus
bestimmt werden, ohne dass dafür
die Bandbreite, die von den Sondenfahrzeugen verwendet wird, erhöht werden
muss. Die Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit zusätzlich zu der
Länge der
Verkehrsüberlastung
macht es möglich,
die erwartete Zeitverzögerung
für ein
Fahrzeug zu bestimmen, das kurz davor ist, auf die Verkehrsüberlastung
zu treffen. Das Verfahren, Bewegungsgeschwindigkeiten zu bestimmen,
kann Melder-Fahrzeuge isolieren, wobei das Melden dazu genutzt werden
kann, das Verfahren der Erfindung zu verbessern, z.B. um die Genauigkeit,
mit der die Länge
des Straßenstaus
bestimmt werden kann, zu erhöhen und/oder
Informationen über
Trends in der Verkehrsüberlastung
zur Verfügung
zu stellen (Vergrößerung/Verkleinerung
des Straßenstaus).
Eine derartig isolierte Abbildung versetzt das System beispielsweise
in die Lage, nicht überlappende
Segmente in den Abbildungsproben zu konzentrieren und so die Eintreffrate
an dem Straßenstau
abzuschätzen.
Dieses Verfahren kann zusammen mit einer geschätzten Wegfahrrate kombiniert
werden, um Trends in der durchschnittlichen Länge des Straßenstaus über einen
Zeitraum zu ermitteln, wobei ein von einem Fahrzeug gewählter, bevorzugter
Weg auf der Basis einer aktuellen Zeitverzögerung oder aber anhand des Trends
in der Verkehrsüberlastung
gewählt
werden kann.
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Die
Konzentration von nicht überlappenden Segmenten
der Abbildungsprobe, gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung, kann auch nützlich
sein, um die Prozentzahl der Sondenfahrzeuge in einer Verkehrsüberlastung
abzuschätzen. Auf
der Grundlage dieser Abschätzung,
zusammen mit einer Berechnung der erwarteten Eintreffrate und der
erwarteten Bewegungsgeschwindigkeit, kann die durchschnittliche
Länge präziser bestimmt
werden. Das bedeutet, dass die Zahl der Abbildungsproben optimiert
werden kann, um eine genaue Bestimmung der durchschnittlichen Länge der
Verkehrsüberlastung
auf der Basis der oben beschriebenen Parameter zu ermöglichen.
Zuvor gespeicherte Daten, die durch eine Computersimulation verschiedener
Bedingungen von Verkehrsüberlastungen
erstellt werden können,
können
benutzt werden, um die ideale Anzahl von Abbildungsproben für die Bestimmung der
durchschnittlichen Länge
zu ermitteln.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, und so wie in diesem Dokument beschrieben, können verkettete
Abbildungsproben verwendet werden, um die Eintreffrate und die Prozentzahl
der Sonden abzuschätzen.
In Verkehrssituationen, in denen zwei oder mehr Überlastungen miteinander in
einem Zusammenhang stehen, können
mehrere dieser Verkettungen aus mehreren unterschiedlichen Verkehrsüberlastungen
kombiniert werden, um die Abschätzung der
Parameter zu verbessern. Um beispielsweise die Prozentzahl der Sonden
auf Grundlage der Maximum-Likelihood-Schätzung für binomiale Verteilung abzuschätzen, kann
die Verkettung von mehr als einer verketteten Abbildungsprobe aus
verschiedenen korrelierten Straßen
von einem statistischen Schätzer
verwendet werden. Das kann auch benutzt werden, um Abschätzungen
von kurzen verketteten Beispielen zu einem frühen Zeitpunkt der Abbildung
einer Verkehrsüberlastung
zu verbessern.
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Die
Bewegungsgeschwindigkeit innerhalb der Verkehrsüberlastung, die auf der Grundlage
von zwei Abbildungsproben ermittelt werden kann, lässt sich
auch verwenden, um eine minimal erforderliche Rate für das Aufnehmen
von Schnappschüssen
von Abbildungsproben gemäß einer
wählbaren
Genauigkeit bei der Bestimmung der durchschnittlichen Staulänge zu ermitteln.
In Ausführungen
der vorliegenden Erfindung kann der Grad der Genauigkeit zur Bestimmung
der durchschnittlichen Staulänge
auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit durch Computersimulationen
abgeschätzt
werden und in Form von gespeicherten Daten zur Bestimmung einer
angemessenen Abbildungsprobenrate herangezogen werden. Wie bereits
weiter oben erwähnt,
kann die Bewegungsgeschwindigkeit auf der Basis von zwei Abbildungsproben
ermittelt werden. In einer anfänglichen
Phase des Abbildungsprozesses, wenn die durchschnittliche Eintreffrate
von Fahrzeugen in der Verkehrsüberlastung
und die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei einem eintreffenden
Fahrzeug um eine Sonde handelt, noch nicht korrekt berechnet werden
kann, können
zuvor gesammelte statistische Daten verwendet werden, um den Abschätzungsprozess
einzuleiten. Eine Präzisierung
dieser Anfangswerte kann während
des Prozesses vorgenommen werden, indem verknüpfte Segmente von nicht überlappenden
Segmenten von Abbildungsproben erstellt und die durchschnittliche
Eintreffrate sowie der Prozentsatz der Sonden bestimmt werden. Dadurch
lässt sich
die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei dem eintreffenden Fahrzeug
um eine Sonde handelt, bestimmen. Ein ähnlicher Ansatz kann auch verwendet
werden, um die Anzahl der Abbildungsproben gemäß der zuvor gespeicherten Daten
zu bestimmen.
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Die
zuvor gespeicherten Daten können
auf Computersimulationen basieren, um eine minimale Fehlerquote
bei der Bestimmung der durchschnittlichen Länge oder einer modifizierten
durchschnittlichen Länge
zu gewährleisten.
Die modifizierte durchschnittliche Länge kann vorbestimmte Parameter
berücksichtigen,
und so beispielsweise spätere
Abbildungsproben stärker
gewichten als frühere
Abbildungsproben oder andere Wunschkriterien berücksichtigen, die zu einem genaueren
Abschätzungsprozess
führen.
Während
die Verkehrssituation abgebildet wird, werden statistische Daten
zu den durchschnittlichen Eintreffzeiten und der Verteilung von Sondenfahrzeugen
gesammelt, wodurch das System zu einem relativ frühen Zeitpunkt
im Abbildungsprozess zu realistischen Werten wechselt, noch bevor man
erwarten würde,
ausreichende Abbildungsproben zur Abschätzung dieser Parameter zu besitzen.
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Im
Falle der Verkehrsampelsteuerung kann die Abfragungsrate der Sonden
entsprechend der Häufigkeit
der Ampelumschaltung eingestellt werden, zum Beispiel um die Zeitpunkte
des Umschaltens auf grün
zu berücksichtigen.
Die Umschaltpunkte der Ampel können
mittels der Sondendaten entsprechend der Reaktionszeit auf ein grünes Licht, skaliert
in Abhängigkeit
von der Entfernung zur Ampel, übermittelt
werden. Gemäß dieser
Ausführung können die
Zeiten wie oben beschrieben durch eine Meldung einer Sonde, die
zum Zwecke der Abschätzung
der Bewegungsgeschwindigkeit und anderer Abschätzungen isoliert wurde, zur
Verfügung
gestellt werden. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass die
durchschnittliche Länge
eines Straßenstaus mit
minimaler Fehlermarge ermittelt werden kann, wenn die Wegfahrrate
in jeder Abbildungsprobe ausreichend ähnlich der Eintreffrate ist.
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Wenn
die durchschnittliche Wegfahrzeit nicht gleich der durchschnittlichen
Eintreffzeit ist, kann die Wegfahrzeit künstlich angepasst werden, um
die Länge
der Abbildungsproben nach oben oder unten zu verändern, so dass die durchschnittliche
Wegfahrzeit an die durchschnittliche Eintreffzeit angepasst wird.
Das kann hilfreich sein, um die Länge des Straßenstaus
zu bestimmen. Wenn die Länge
des Staus auf der Basis der künstlichen
Anpassung erst einmal bestimmt ist, kann ein erneuter Anpassungsschritt vorgenommen
werden, um die künstliche
Anpassung zu kompensieren. Diese Kompensation kann auf einem neu
gewichteten Durchschnitt basieren, der einen Trend in der Länge des
Straßenstaus
berücksichtigt.
Die Bestimmung der durchschnittlichen Länge des Straßenstaus
kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf den jüngsten Abbildungsproben basieren, entsprechend
der Anzahl der Abbildungsproben, mit denen die Länge des Straßenstaus
am besten bestimmt werden kann. Aufeinander folgende Durchschnittswerte
für die
Länge müssen durch
einen entsprechenden Filter der in der Erfindung bekannt ist, geführt werden,
um große,
willkürliche
Veränderungen
zu eliminieren.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst eine Reihe von Verbesserungen gegenüber dem
Prior Art System, welche die positionsbezogene Genauigkeit des Systems
verbessern.
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Wie
auch in dem weiter oben beschriebenen Prior Art System können bevorzugte
Ausführungen der
vorliegenden Erfindung das positionsbezogene Datenübernagungssystem
der weiter oben genannten PCT Publikation nutzen. Zusätzlich kann
die vorliegende Erfindung auch die allgemeine Struktur des Senders
und Empfängers
wie in dieser Publikation und in dem Hintergrund zu dieser Erfindung
beschrieben nutzen. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass
viele Merkmale der Verfahren, Geräte und Systeme, die in der
zuvor erwähnten
Publikation beschrieben werden, auch auf die vorliegende Erfindung
anwendbar sind, weil die vorliegende Erfindung eine Kommunikationsplattform und
verwandte Technologien nutzt, die denen ähnlich sind, die in der zuvor
erwähnten
Publikation beschrieben sind.
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Entsprechend
einiger Aspekte von einigen bevorzugten Ausführungen der Erfindung basiert
das Abbilden von Überlastungen
auf der Identifizierung des Anfangspunktes des Verkehrsüberlastung
und einer Bestimmung der Entfernung von Fahrzeugen vom Anfangspunkt
der Überlastung
oder vom Fokus. Die Länge
der Überlastung
wird geschätzt
anhand der Entfernung des Fahrzeugs, das am weitesten von der Überlastung
entfernt ist und dessen Geschwindigkeit unterhalb eines bestimmten
Geschwindigkeitswertes liegt, vorzugsweise für einen bestimmten Mindestzeitraum.
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Im
Idealfall werden die Fahrzeugpositionen nicht für einzelne Fahrzeuge bestimmt.
Die Fahrzeuge melden vielmehr entsprechend ihrer Position, die in
einem zuvor bestimmten Sub-Gebiet liegt, ob Sie anhalten mussten
oder ob ihre Geschwindigkeit unter einen bestimmten Wert gefallen
ist.
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Im
Idealfall werden Fahrzeugpositionen über einen bestimmten Zeitraum
zusammengetragen um so eine Überlastungsabbildung
darzustellen. Im Idealfall werden die Positionen, die miteinander
kombiniert werden, mit der gleichen Auflösung für die Position bestimmt. Dies
ist allerdings nicht zwingend erforderlich.
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Entsprechend
eines Aspektes einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die
Position eines Fahrzeugs basierend auf einer Entfernung zu einem
bekannten Fokus einer Verkehrsüberlastung
berichtet.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die Stelle einer potenziellen Überlastung durch
Fahrzeuge bestimmt, die zum Stillstand gekommen sind oder die sich
langsam fortbewegen und ihre Position mit einer niedrigen Auflösung melden, zum
Beispiel unter der Verwendung eines rechteckigen Koordinatensystems
für zweidimensionales
Abbilden. Wenn eine potenzielle Überlastung
identifiziert wurde, wird die Position der Fahrzeuge basierend auf
deren Entfernung von einem Fokus einer Überlastung berichtet.
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Somit
bietet sich gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung eine Methode zum Abschätzen der Position (in einem
ITS-System) der Länge
der Überlastung
an einem Fokus einer Verlangsamung, wobei das Verfahren besteht
aus:
Bestimmung der Positionen eines oder mehrerer Fahrzeuge,
die am weitesten vom Fokus entfernt sind, als Zeitfunktion; und
die Abschätzung
der Länge
der Überlastung
basierend auf der Funktion.
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Im
Idealfall wird die Position als Position eines Fahrzeugs abgeschätzt, das
am weitesten vom Fokus entfernt ist.
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Im
Idealfall wird die Position als Position eines Fahrzeugs abgeschätzt, das
während
eines bestimmten vorangegangenen Zeitraums am weitesten vom Fokus
entfernt ist.
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Außerdem steht
gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Verlässlichkeit
eines ITS-Systems zu Verfügung,
wobei das Verfahren besteht aus: Bestimmung der Position einer Vielzahl
von Fahrzeugen; Bestimmung einer Angabe eines Verkehrsstillstands wenn
mehr als ein Fahrzeug in einer Reihe von Fahrzeugen anhalten muss.
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Innerhalb
dieser Veröffentlichung
können
die Bedingungen und Begriffe, dort wo es zutreffend ist, wie folgt
definiert werden.
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Abbildungsfokus
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Eine
Position in einer abgebildeten Straße, die das vordere Ende des
Abbildungsbereichs, in dessen Richtung sich der Verkehr bewegt,
definiert; bezieht sich in der Regel auf das vordere Ende einer Verkehrsüberlastung.
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Sonde
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Ein
Fahrzeug, das über
einen Sender verfügt,
der an einen Computer angeschlossen ist und die beide über einen
intelligenten Sender verfügen, durch
den der Computer Daten zu den Zeiten und Positionen erhält, anhand
derer dank eines zuvor festgelegten Verfahrens Überlastungsbedingungen und
Bewegungszyklusparameter erkannt werden können, sowie Idealerweise auch
einen Empfänger durch
den ein Abbildungssystem die Aktivitäten der Berichte steuern kann,
im Idealfall einschließlich
des Umfangs der von der Sonde zu erwartenden Überlastung, Auflösung der
Positionsmeldung, tatsächliche Meldezeit
eines charakteristischen Wertes seiner Position, Deaktivierung von Übertragungen
durch Sonden, die näher
als eine bestimmte Position an dem Abbildungsfokus sind, einschließlich der
erneuten Aktivierung dieser Sonden, und entsprechend eines zuvor
erstellten Protokollberichts und zusätzlich, aber nicht beschränkt darauf,
eines oder mehrere der folgenden Merkmale: Ankunftszeit an einer überlasteten
Straße,
vorzugsweise in einer Kurzform wie beispielsweise die verstrichene
Zeit innerhalb eines Abbildungszyklus, Anzeige, dass sich das Fahrzeug
außerhalb
der Abbildungsbereichs befindet, Zeit in Bezug auf das Passieren
einer Position wie beispielsweise dem Abbildungsfokus, erwartete
Zeit des Umschaltens auf grünes
Licht, wenn eine Straße
durch Ampelsignale kontrolliert wird, basierend auf zuvor festgelegten
Abschätzungen
für die
Verzögerung
eines Fahrzeugs bei der Anfahrt in Abhängigkeit von dessen Position
in einer wartenden Schlange, vorzugsweise in einer Kurzform wie
beispielsweise der verstrichenen Zeit innerhalb eines Zyklus, wie
dem Zyklus der Abbildungsproben oder dem Zyklus der Ampelsignalsteuerung
(verschiedene solcher unterschiedlichen Berichte können vom
Abbildungssystem in einen Mittelwert umgewandelt werden); die Meldungen
werden vorzugsweise ein Sendeverfahren verwenden, das charakteristische
Werte überträgt, indem
ein Signal in dem Schlitz gesendet wird, der seinen charakteristischen
Wert am besten repräsentiert.
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Charakteristischer Positionswert
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Ein
Wert, den eine Sonde entsprechend eines zuvor festgelegten Protokolls
in Bezug auf ihre Position liefert, oder eine Angabe zu ihrer Position, wie
z.B. die Entfernung zu einem Abbildungsfokus an der Straße oder
anderweitig entlang eines vom Protokoll bestimmten Pfades.
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Abbildungssystem
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Ein
System, das aus einem Empfänger
besteht, der Meldungen von Sonden empfängt, und einem Computer, der
Abbildungsproben anhand empfangener Meldungen erstellt und die Abbildungsproben
verarbeitet, um Merkmale der Verkehrsüberlastung zu liefern, einschließlich, aber
nicht beschränkt auf,
eine oder mehrere der folgenden Meldungen: Wegfahrlänge von
der Verkehrsüberlastung
zwischen Abbildungsproben und vorzugsweise den unterschiedlichen
Merkmalen; Eintrefflänge
bis zur Verkehrsüberlastung
zwischen Abbildungsproben und vorzugsweise den unterschiedlichen
Merkmalen; geschätzte
Länge des
Straßenstaus;
geschätzte
durchschnittliche Wartezeit in einem Straßenstau; Trend in der Länge des
Straßenstaus;
geschätzte
Länge eines
Straßenstaus
zu einem bestimmten Zeitpunkt und möglicherweise Interpretation
der Werte für
Längenangaben
in einer Verkehrsüberlastung
anhand der Anzahl der Fahrzeuge, basierend auf der erwarteten durchschnittlichen
Verweillänge
während
der sich ein Fahrzeug beispielsweise in einem kompletten Stillstand
befindet.
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Das
System ist vorzugsweise auch mit einem Sender ausgestattet, der
entsprechend eines zuvor bestimmten Protokolls das Senden von Sonden
steuert, vorzugsweise einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf, eines oder mehrerer dieser Merkmale:
Erforderliche Kriterien
von Verkehrsbedingungen, die eine Meldung ermöglichen; Auflösung von
Meldungen; und vorzugsweise die Zeit des Sendens eines charakteristischen
Wertes einer Position, die sich auf eine frühere Zeit bezieht als die gesendete
Zeit; Deaktivierung der Sendefähigkeit
von Sonden, die näher
als eine bestimmte Position am Abbildungsfokus sind, sowie die erneute
Aktivierung der Sendefähigkeit.
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Das
System wird vorzugsweise den Sonden Schlitze zuteilen, so dass die
Schlitze entsprechend eines zuvor bestimmten Protokolls eine Reihe
von Positionen oder Zeitintervallen in kleinere Segmente unterteilen,
damit jeder Bereich von einem anderen Schlitz repräsentiert
wird.
-
Abbildungsprobe
-
Ein
oder mehrere mit der Zeit korrelierte Positionswerte beziehen sich
normalerweise auf zeitbezogene Einschränkungen, die einen Schnappschuss der
Sondenpositionen in einer Verkehrsüberlastung liefern.
-
Charakteristische Bereichswerte
-
Ein
Wert, der einen oder mehrere charakteristische Werte repräsentiert,
wie beispielsweise Positionen innerhalb einer Reihe von Meldungen
in einer Abbildungsprobe. Charakteristische Werte eines Bereichs
können
einen Mittelwert von Positionen oder einen Mittelwert von Entfernungen
vom Abbildungsfokus liefern oder einen Gewichtungsmittelwert, der
Parameter berücksichtigt,
die die Ungenauigkeit in Berichten beeinflussen. Ein charakteristischer
Wert eines Bereichs kann auch den Durchschnitt verschiedener gemeldeter
Werte über
eine von Sonden gemachte gemeinsame Abschätzung ermitteln, z.B. eine
Abschätzung
der Zeiteinstellung für das
grüne Ampelsignal,
die von mehr als einer Sonde in einer wartenden Schlange gemeldet
wird, entsprechend der Entfernung von der Ampel und der Reaktionszeit
auf das Ampelsignal. Solche Meldungen können unterschiedliche Aktualisierungen
in Bezug auf einen gemeinsamen Referenzzeitpunkt benutzen.
-
Verweillänge eines
Fahrzeugs
-
Durchschnittliches
Segment einer Straße, das
der Länge
zwischen dem vorderen Ende eines Fahrzeugs und dem Fahrzeug davor
oder dahinter entspricht.
-
Abbildungsbereich
-
Ein
Bereich, der dem abgebildeten Teil der Straße entspricht. Beinhaltet in
der Regel die Überlastung
angefangen vom Abbildungsfokus.
-
Unter
der Verwendung der oben definierten Terminologie und gemäß bevorzugter
Ausführungen der
Erfindung, steht somit ein Verfahren zur Abschätzung der Länge eines Straßenstaus
zur Verfügung, basierend
auf Sondenfahrzeugen, die charakteristische Werte ihrer Position
an einen Empfänger
eines Abbildungssystems melden, das die Meldungen u.a. wie folgt
bearbeitet:
- (a) Erstellung einer zuvor bestimmten
Anzahl von Abbildungsproben;
- (b) In jeder Abbildungsprobe Bestimmung einer Position, die
sich auf die Position einer Sonde bezieht, die relativ weit von
einem Abbildungsfokus entfernt ist, vorzugsweise eine Position,
die nah an der am weitesten entfernten Sondenposition ist;
- (c) Auswählen
der Position – anhand
der in Schritt (b) bestimmten Positionen – die am weitesten vom Abbildungsfokus
entfernt ist, wodurch eine Angabe der Länge des Straßenstaus
ermittelt wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist die in Schritt (b) bestimmte Position die Position
der Sonde, die am weitesten vom Abbildungsfokus entfernt ist.
-
Gemäß einer
Ausführung
der Erfindung wird nach der Erstellung einer Abbildungsprobe eine
Antwort an die Melder gesendet, mit der die Sender deaktiviert werden,
die innerhalb eines zuvor bestimmten Bereichs in der erstellten
Abbildungsprobe keine Meldung gesendet haben, so dass diese deaktivierten
Sender keine Berichte mehr senden können. Der ausgewählte Bereich
kann die Position der am weitesten entfernten Sonde mit einschließen. Darüber hinaus
gibt es gemäß der bevorzugten
Ausführungen
der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung von Verkehrsbewegung
und Länge
des Straßenstaus,
in einem System, in dem Sonden als Reaktion auf ein zuvor bestimmtes
Protokoll charakteristische Werte ihrer Position an einen Empfänger des
Abbildungssystems melden, das die Meldungen u.a. wie folgt bearbeitet:
- (a) Erstellung einer Abbildungsprobe, die mindestens
eine der besagten Meldungen enthält;
- (b) Auswählen
eines Bereichs der besagten charakteristischen Werte einer Position,
in denen der am weitesten von einem Abbildungsfokus entfernte Melder
in einer in (a) erstellten Abbildungsprobe identifiziert wird;
- (c) Senden einer Antwort an die Melder, die gemäß eines
zuvor festgelegten Verfahrens Sender deaktiviert, die keinen Meldung
innerhalb des ausgewählten
Bereichs für
weitere Meldungen gesendet haben;
- (d) Empfangen weiterer Meldungen und Erstellung einer nachfolgenden
Abbildungsprobe;
- (e) Wiederholen der Schritte (a) bis (d) entsprechend eines
zuvor festgelegten Verfahrens;
- (f) Aus den in Schritt (b) ausgewählten Bereichen den am weitesten
entfernten, ausgewählten
Bereich auswählen,
der eine Angabe zur Länge
des Straßenstaus
macht;
- (g) Bestimmung der Bewegungslänge in Richtung eines Abbildungsfokus
mittels Berechnung eines charakteristischen Bereichswertes für einen
Bereich in einer Abbildungsprobe, nachfolgend auf die erste Abbildungsprobe,
die den charakteristischen Wert einer Position einschließt, der
die am nächsten
gelegene Position zur Abbildungsprobe anzeigt, sowie Berechnung
der Differenz zwischen dem besagten charakteristischen Bereichswert
und dem charakteristischen Bereichswert eines entsprechenden ausgewählten Bereichs
in einer früheren
Abbildungsprobe.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist der in Schritt (b) ausgewählte Bereich
im Wesentlichen der charakteristische Wert der Position der am weitesten
entfernten Sonde.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird die Angabe zur Länge des Straßenstaus im
Wesentlichen auf der Basis der am weitesten entfernten ausgewählten Position
in den erstellten Abbildungsproben bestimmt.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wir die Auflösung der von den Sonden erhaltenen
Positionsbereiche gemäß einer
Fahrzeug-Verweillänge
in einem Straßenstau
in unterschiedlichen Verkehrsbedingungen bestimmt.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung sind mindestens zwei unterschiedliche
Meldungen von mindestens einer Sonde erforderlich, um die Länge des
Straßenstaus
zu bestimmen.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung liegt die durchschnittliche Anzahl der
Abbildungsproben zwischen 3 und 6 für die erwartete durchschnittliche
Prozentzahl Sonden im Bereich von 3–5 Prozent. In einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird die Anzahl der Abbildungsproben auf
der Grundlage von zuvor gespeicherten Daten bestimmt, die sich auf
die durchschnittliche Bewegung in einem Zeitraum beziehen, sowie
auf eine geschätzte
Wahrscheinlichkeit des Eintreffens von Sonden und eine geschätzte Eintreffrate
von Fahrzeugen. In einigen Ausführungen
der Erfindung schätzt das
Abbildungssystem die Wahrscheinlichkeit des Eintreffens von Sonden
entsprechend eines zuvor festgelegten Verfahrens auf der Basis der
Prozentzahl Sonden unter Fahrzeugen, die an der Überlastung eintreffen, und
zu diesen Verfahren zählen
u.a.:
Verkettung einer Vielzahl von nicht überlappenden Segmenten aufeinander
folgender Abbildungsproben entsprechend der Bewegung zwischen Abbildungsproben;
Bestimmung
der Anzahl der Fahrzeuge in den verketteten Segmenten durch das
Verhältnis
der Länge
der verketteten Segmente zu der erwarteten Fahrzeug-Verweillänge auf
der gestauten Straße;
Bestimmung
des Prozentsatzes an Sonden mittels einer statistischen Abschätzung auf
der Basis der Verteilung der gesammelten Sonden, die über den
für die
Abbildungsproben relevanten Zeitraum von verketteten Segmenten identifiziert
wurden.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird die statistische Abschätzung entsprechend einer
angenommenen binomialen Verteilung von Sonden in den verketteten
Abbildungsproben ausgewählt.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der verketteten Abbildungsproben
im Wesentlichen auf das verstrichene Zeitintervall begrenzt, in
dem die erwartete Wahrscheinlichkeit der Sondenankunft an der Überlastung
stationär ist.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden die zuvor gespeicherten Daten
optimiert, um die Anzahl der Abbildungsproben zu ermitteln, mit
denen im Wesentlichen die minimal erwarteten Fehler in der ermittelten
Angabe der Länge
des Straßenstaus
gewährleistet
werden, im Vergleich zu der realen durchschnittlichen Länge des
Straßenstaus
gemäß den entsprechenden
Abbildungs proben.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist das Optimierungskriterium die Mindestdifferenz
zwischen der kumulativen Fehler-Verteilungsfunktion, die angibt,
dass die Abschätzungen
zu lang sind und der kumulativen Verteilungsfunktion, die angibt,
dass die Abschätzungen
zu kurz sind.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erindung werden die zuvor gespeicherten Daten auf
der Grundlage einer Simulation vorbereitet, die die Anzahl der Abbildungsproben
anzeigt, die erforderlich sind, um die minimal erwarteten Fehler
für unterschiedliche Überlastungsbedingungen
zu gewährleisten,
einschließlich
Bewegungsgeschwindigkeit, Eintreffrate und Prozentsatz an Sonden.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden Abbildungsproben zu einem Zeitpunkt vor
der Bestimmung der Angabe zu der Länge des Straßenstaus
entsprechend einem zuvor festgelegten Verfahren angepasst, das die
Position des Abbildungsfokus in der Abbildungsprobe virtuell anpasst, um
Unterschiede zwischen Bewegungsgeschwindigkeit und unterschiedlicher
Eintreffrate zu beseitigen.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird die bestimmte Angabe zu einem Zeitpunkt nach
der Bestimmung der Angabe zur Länge
des Straßenstaus
durch einen Wert angepasst, der die zuvor an den Abbildungsproben
gemachten Anpassungen angibt, um die Effekte zuvor an den Abbildungsproben
gemachter Anpassungen zu beseitigen.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden aufeinander folgende neue Angaben
zu Länge
des Straßenstaus
entsprechend einem Verfahren bestimmt, das die neuesten aufeinander
folgenden Abbildungsproben beinhaltet.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird ein eindimensionaler Mittelfilter
auf die aufeinander folgenden Angaben zur Länge des Straßenstaus
angewendet.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden zeitkorrelierte Abbildungsproben
entsprechend einer erforderlichen Auflösung der Längenbestimmung des Straßenstaus
gesammelt, basierend auf der Wegfahrrate von Fahrzeugen aus der Verkehrsüberlastung.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl der Fahrzeuge in einem
Segment der Schlange der Verkehrsüberlastung entsprechend einer
geschätzten
Verweillänge
der Fahrzeuge bestimmt.
-
Des
weiteren, und gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, gibt es eine Methode zur Erstellung
von Bedingungen, die die Abschätzung
der Verkehrsbewegungsrate auf einen Abbildungsfokus in Richtung
einer Verkehrsüberlastung ermöglichen,
sowie auch der Länge
der Verkehrsüberlastung
zu einem bestimmten Zeitpunkt, wobei Sonden entsprechend eines zuvor
festgelegten Protokolls charakteristische Werte ihrer Position an
einen Empfänger
eines Abbildungssystems senden, das die Berichte verarbeitet, mit
Verfahren, die u.a. folgendes beinhalten:
- (a)
Erstellung einer ersten Abbildungsprobe, die mindestens eine der
besagten Meldungen beinhaltet;
- (b) Festlegung eines Bereichs der besagten charakteristischen
Positionswerte, in dem mindestens eine der besagten Meldungen in
der ersten Abbildungsprobe identifiziert wurde;
- (c) Senden einer Antwort an die Melder, die gemäß eines
zuvor festgelegten Verfahrens Sender deaktiviert, die keine Meldung
innerhalb des ausgewählten
Bereichs für
weitere Meldungen gesendet haben.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist der charakteristische Wen einer Position eine
Angabe zu der Entfernung des Melders vom Abbildungsfokus.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird die durch eine Meldung erstellte
Abbildungsprobe an das Abbildungssystem mit einer Antwortzeit übermittelt,
die mit dem Abbildungssystem und den Meldern synchronisiert ist.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist eine Meldung über einen charakteristischen Wen
einer Position ein Signal, das von mindestens einer Sonde in einem
Schlitz gesendet wird, bezüglich
der Antwortzeit, die einen Bereich von Positionen angibt.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird die Zeit der positionsbezogenen
Berichte durch eine Übertragungsanfrage
an die Sonden bestimmt.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung beinhaltet der ausgewählte Bereich, in dem Melder
nicht deaktiviert werden, die Position des Melders, der am weitesten
vom Abbildungsfokus entfernt ist.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der gesendeten Antwort
zur Deaktivierung der Sender um eine Nachricht einschließlich Abbildungsproben,
die entsprechend eines zuvor festgelegten Verfahrens den Meldern
befiehlt, das Senden von weiteren Meldungen zu deaktivieren, wenn
sie keine Meldung innerhalb eines Bereichs in der Abbildungsprobe
entsprechend des zuvor festgelegten Verfahrens gesendet haben.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung reaktiviert die Sonde nach der Deaktivierung
ihren Sender entsprechend eines zuvor festgelegten Verfahrens zu
einer Zeit, nachdem sie den Abbildungsfokus passiert hat.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung berichtet ein nicht deaktivierter Melder
eine Zeitangabe, die für
sein Eintreffen an der berichteten Position steht.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Meldung zur Angabe
der Zeit um ein Signal, das von einem Melder in einem Schlitz gesendet
wird, der ein Zeitintervall in den Zeitbeschränkungen der Abbildungsproben
angibt.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung empfängt
das Abbildungssystem nach der Deaktivierungsantwort neue Meldungen
und erstellt eine zweite Abbildungsprobe einschließlich neuer Meldungen.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung meldet ein Melder aus dem ausgewählten Bereich
eine Angabe, dass er sich außerhalb
des Abbildungsbereichs befindet, wenn er den Abbildungsfokus zu
einem Zeitpunkt vor den Zeitbeschränkungen der zweiten Abbildungsprobe
passiert. Idealerweise führt
in einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung die Angabe, dass sich ein Melder außerhalb
des Abbildungsbereichs befindet zu keiner Veränderung in der Bewegungsgeschwindigkeit.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist die Angabe darüber, dass sich ein Fahrzeug außerhalb
des Abbildungsbereichs befindet ein in einem Schlitz übertragenes
Signal, dass eine Übertragung
darin eine Angabe in Bezug auf diese Bedingung ist.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung bestimmt das Abbildungssystem die Länge der Bewegung,
indem ein charakteristischer Wert eines Bereichs für einen
Bereich in einer Abbildungsprobe infolge einer Deaktivierungsantwort
berechnet wird, zu dem der charakteristische Positionswert zur Angabe
der am nächsten
am Abbildungsfokus gelegenen Position gehört und indem die Differenz
zwischen dem charakteristischen Bereichswert und dem charakteristischen
Bereichswert des entsprechenden, ausgewählten Bereichs in einer früheren Abbildungsprobe
berechnet wird.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung bestimmt das Abbildungssystem die Wegfahrrate
aus dem Abbildungsfokus in einer Verkehrsüberlastung in Längeneinheiten
einer gestauten Straße pro
Zeiteinheit entsprechend der ermittelten Bewegungslänge hin
zu einem Abbildungsfokus.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung bestimmt das Abbildungssystem entsprechend der
Bewegung hin zu dem Abbildungsfokus einen nicht belegten Raum, der
zwischen den Fahrzeugen der gestautert Straße erwartet wird.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung bestimmt die ermittelte Bewegungslänge hin
zu dem Abbildungsfokus verbunden mit der durchschnittlichen Verweillänge eines
Fahrzeugs, einschließlich
dessen nicht belegten Raums, die Wegfahrrate eines Fahrzeugs aus
der Verkehrüberlastung.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird die Zeit zu der ein Ampelsignal
auf grün wechselt
vom Abbildungssystem im Wesentlichen anhand der Meldungen der Sonden
ermittelt.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung, entsprechend eines zuvor festgelegten
Verfahrens, meldet eine Sonde gegenüber dem Abbildungssystem eine
Zeit, wann das Ampelsystem auf grün umspringt, mittels einer
zuvor bestimmten Verzögerungszeit,
die ein Fahrzeug benötigt,
um entsprechend seiner Position in einer wartenden Schlange auf
das Signal zu reagieren.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird der Zeitpunkt des Ampelsignalwechsels
im Wesentlichen auf der Grundlage eines Signals erkannt, das in
einem Schlitz gesendet wird, der für ein Zeitintervall steht,
das die Zeitmeldung am besten charakterisiert.
-
In
einer der bevorzugten Ausführungen
der vorliegenden Erfindung, entsprechend eines zuvor festgelegten
Verfahrens, schätzt
das Abbildungssystem die Eintreffrate an der Verkehrsüberlastung
unter anderem mit den folgenden Methoden:
Verkettung einer
Vielzahl von nicht überlappenden Segmenten
aufeinander folgender Abbildungsproben entsprechend der zwei genannten
positionsbezogenen Meldungen;
Bestimmung von Zeitintervallen
zwischen zwei Eintreffzeitmeldungen, die zu zwei positionsbezogenen Berichten
gehören.
Bestimmung
der durchschnittlichen Eintreffrate hinsichtlich der Segmentlänge, die
von eintreffenden Fahrzeugen in aufeinander folgenden Abbildungsproben
belegt wird, indem das Verhältnis
der Gesamtlänge
des verketteten Segments zu der Anzahl der Abbildungsproben berechnet
wird.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der verketteten Abbildungsproben
im Wesentlichen auf ein abgelaufenes Zeitintervall beschränkt, in
dem erwartet wird, dass die durchschnittliche Eintreffrate von Sonden
an der Verkehrsüberlastung
stationär
ist.
-
In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung bestimmt die von nicht deaktivierten
Meldern zurückgelegte
Strecke hin zu dem Abbildungsfokus zwischen zwei aufeinander folgenden
Abbildungsproben den Punkt zwischen aufeinander folgenden, verketteten
Segmenten.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
-
Um
die Erfindung besser zu verstehen, und um zu verstehen, wie die
Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann, werden uneingeschränkte, bevorzugte
Ausführungen
der Erfindung im Folgenden mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben:
-
1 zeigt
eine ursprüngliche
Abbildung, die von einem Prior Art ITS-System erstellt wurde.
-
2 zeigt
eine zweite, detailliertere Abbildung, die in einem zweiten Schritt
von dem Prior Art ITS-System erstellt wurde.
-
3 zeigt
eine Darstellung mit zusätzlichen
Informationen, die von dem Prior Art ITS-System erstellt wurde.
-
4 zeigt
eine Darstellung mit weiteren zusätzlichen Informationen, die
von dem Prior Art ITS-System erstellt wurde.
-
5 ist
ein allgemeines Blockdiagramm eines Senders, für das Prior Art ITS-System,
das auch bei der vorliegenden Erfindung sehr nützlich ist.
-
6 ist
ein allgemeines Blockdiagramm eines Empfängers, für das Prior Art ITS-System,
das auch bei der vorliegenden Erfindung sehr nützlich ist.
-
7–12 zeigen
ein Schema für
das Abbilden von Verkehrsüberlastungen
entsprechend einer bevorzugten Methode der vorliegenden Erfindung.
-
13 zeigt
ein System für
das Einholen von Abbildungsinformationen entsprechend einer bevorzugten
Methode der vorliegenden Erfindung.
-
14 und 15 sind
schematische Blockdiagramme von Abbildungssystemen für Verkehrsüberlastungen,
entsprechend bevorzugter Methoden der vorliegenden Erfindung, mit
Schnittstelle zu einem Fahrzeugnavigationssystem (FNS).
-
16A zeigt beispielhafte Ergebnisse einer Computersimulation
zu Abfragen von Fahrzeugpositionen mit Bezug auf einen Fokus einer
Verkehrsüberlastung
entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.
-
16B zeigt einen mittels der Abfrage aus 16A ermittelten Verkehrsstrom.
-
17A und 17B sind
Flussdiagramme eines Verfahrens zur Bestimmung der optimalen Anzahl
von Abbildungen für
das Schätzen
der Länge einer
Schlange.
-
18A und 18B sind
Tabellen, die die Computersimulationsergebnisse der Anwendung der
in 17A und 17B gezeigten
Verfahren zeigen.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
-
In
einem groß angelegten
Abbildungssystem für
Verkehrüberlastungen
ist es in der Regel wünschenswert,
einen ausreichend großen
Pool von Fahrzeugen in dem Gebiet zu haben, die Informationen aussenden,
so dass eine gute Chance besteht, dass zumindest ein Fahrzeug und
vorzugsweise eine Vielzahl von Fahrzeugen mit Transceivern Informationen
entsprechend der vom Abbildungssystem angeforderten Abfragen sendet.
Die Prozentzahl der Fahrzeuge, die mit solchen Transceivern ausgestattet
sind bestimmt den Grad der Erfolgswahrscheinlichkeit bei der Erkennung
eines Stillstands oder einer Verlangsamung des Verkehrs sowie die
Abbildungsstufe der Verkehrsüberlastung.
-
In
den Ausführungen
der Verkehrsabbildungssysteme, wie zusammen mit den 1–4 beschrieben,
wird ein Fokus der abgebildeten Überlastung
ausgemacht, ohne dass das Übertragungs-Anfrage-System a
priori etwas über die
Kreuzungen (die ein Fokus der Verkehrsüberlastung sein können) wissen
muss. Die Wirksamkeit dieser Strategie kann in einer bevorzugten
Ausführung der
Erfindung verbessert werden, indem innerhalb des Übertragungssystems
Abbildungen verwendet werden, um einen möglichen Fokus, wie z.B. eine Kreuzung
auszumachen und zu bestimmen. Darüber hinaus, ganz gleich, wie
der Fokus bestimmt wird, kann die Wirksamkeit des Systems verbessert
werden, indem Fahrzeuge ihre Position (in Reaktion auf eine Abfrage)
als Entfernung von und Richtung zu einem Fokus angeben, oder – wenn Sie
interne Abbildungen haben – als
Entfernung entlang einer Abzweigung von einer Kreuzung oder einem
Fokus einer Verkehrüberlastung
auf einer offenen Straße.
So kann eine relativ hohe Genauigkeit der geschätzten Länge von Staus auf der Basis
von Entfernungen vom Fokus entstehen, wobei ein relativ kleiner
Prozentsatz an Fahrzeugen, die mit Abbildungs-Transceivern ausgestattet
sind, verwendet wird. Idealerweise wird dabei eine Berechnungslogik
angenommen und verwendet, die die Lücke zwischen dem Fokus und
der gemessenen Länge
logisch mit artifiziellen Antworten von Fahrzeugen auf der (virtuellen) Abbildung
füllt,
die die gleichen Bedingungen der Verkehrsüberlastung erfahren. Der effektive
Einsatz wiederholten Abbildens, wie im Folgenden beschrieben, kann
die Wahrscheinlichkeit der Erkennung von Überlastungen sowie die Genauigkeit
der Abbildung deutlich erhöhen.
-
Alternativ
dazu kann der Fokus an einer zentralen Station bestimmt und an die
Fahrzeuge gesendet werden, so dass die ihn als Referenzposition
für das
Melden von Entfernungen verwenden können.
-
In
einer großen
Stadt kann ein verlässliches Abbilden
eine große
Anzahl von Fahrzeugen nötig machen,
wenn auch einen kleinen Prozentsatz der Gesamtanzahl der Fahrzeuge,
die mit einem Abbildungs-Transceiver ausgestattet sind. Des weiteren, auch
wenn sich eines der Fahrzeuge in einer Schlange befindet, ist es
schwierig, die Position des Endes der Schlange anhand der einen
Position abzuschätzen.
-
Entsprechend
einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung basiert das Abbilden der Staulänge einer
Verkehrsverlangsamung oder eines Stillstandes auf einer Entfernung
der Fahrzeuge zu und deren Richtung auf einen Fokus einer Verlangsamung.
Diese Entfernung kann eine Kreuzung sein oder, im Falle eines Unfalls,
z.B. auch der Unfallort. Die Verwendung von Entfernung und Richtung
(ursprünglich)
von einem Fokus als die gesendete Information, im Gegensatz zu der Übertra gung
der zweidimensionalen Abbildung für die Position des Fahrzeugs,
ist in der Bandbreitennutzung effizienter, da Sendeschlitze nur
für eine
Dimension von Positionen anstatt für zwei Dimensionen zur Verfügung gestellt werden
müssen.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung, wenn ein Fahrzeug eine Verkehrsverlangsamung oder
einen Stillstand meldet (als Ergebnis einer Abfrage wie im Zusammenhang
mit 2 oder 3, oder durch eine andere Methode)
während es
sich auf eine Kreuzung zu bewegt, wird angenommen, dass sich der
Fokus an der Kreuzung befindet. Für derartige Fokusse basieren
die Abfragen und Positionen, die übertragen werden, auf einer
Entfernung von einer Kreuzung. Wenn scheinbar keine Kreuzung mit
der Verkehrsverlangsamung in Verbindung steht, ist der Fokus unbekannt,
unter Umständen
solange, bis ein Fahrzeug den Fokus passiert und beschleunigt und
auf eine Anfrage, mithilfe derer eine solche Verkehrssituation abgebildet
werden soll, antworten kann. Um den Fokus zu identifizieren und
den Fokus als Kreuzung zu bestätigen,
wenn diese Tatsache zuvor lediglich eine Vermutung war, erfasst
ein Fahrzeug vorzugsweise die Zeit und die Position zu der es seine
Geschwindigkeit erhöht,
um anzuzeigen, dass es einen Fokus passiert hat. Dann können auf
anderen Verfahren beruhende Abfragen verwendet werden, um einen
oder mehrere Fokusse zu identifizieren und abzubilden. Zu solch
einer Abfrage könnten beispielsweise
die Kriterien gehören,
dass Fahrzeuge, die in der Verkehrsverlangsamung waren und die Geschwindigkeit
(am Fokus) wieder erhöhen,
in einem oder in einer Vielzahl von Schlitzen antworten, z.B. in
Positionsschlitzen entsprechend der Straßenposition, an der sie beschleunigen
und, optional dazu, Zeitangeben der Schlitze, die der Zeit und Position
entsprechen, zu der sie beschleunigen.
-
Solche
Abfragen können
erweitert werden, um eine Angabe zur Position des Fokus zu machen und
zu der Dauer, die ein Fahrzeug braucht, um durch eine Verkehrsverlangsamung
durchzukommen. Das kann umgesetzt werden durch die gleiche oder
eine andere Anfrage, die die aktuelle Zeit als eine Referenzzeit
in der Abfrage benutzt, wobei die Zeit, zu der das Fahrzeug die Überlastung
zum ersten Mal bemerkt hat, die angeforderte Information in den
entsprechenden Schlitzen ist. Somit liefern der Fokus und die vom
Fahrzeug in der Überlastung
erlebte verstrichene Zeit, eine Angabe zur Durchreisezeit für die Verkehrsüberlastung.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung gibt es Mittel zur Minimierung von Fehlalarmen in
Schlitzen, die Streckenabschnitte außerhalb der eigentlichen Verkehrüberlastung
abdecken. Eine Strategie zur Vermeidung solcher Fehlalarme besteht
dabei darin, die Straßenlänge zur
abzubildenden Verkehrsüberlastung
zu minimieren. Gemäß dieses
Schemas wird die Anzahl der Schlitze (also die Straßenlänge, die
abgebildet wird) allmählich
auf der Grundlage von Langzeitstatistiken erhöht und durch Kurtzeitstatistiken
des aktuellen Abbildungsprozesses verfeinert. Demnach kann die Länge z.B.
ein Vielfaches der Entfernung eines zuvor identifizierten Fahrzeugs
vom Fokus sein, die Geschwindigkeit der Fahrzeuge beim Passieren
etc. Eine weitere Möglichkeit,
Fehlalarme zu minimieren, besteht darin, aufeinander folgende Abbildungsryklen
miteinander zu korrelieren, um „sich nicht bestätigende
Meldungen" zu bestimmen.
Wenn also bei einem Abbildungszyklus ein Fahrzeug mit einer bestimmten
Entfernung vom Fokus eine Verlangsamung meldet, würde diese
Angabe ignoriert, wenn in einem darauf folgenden Abbildungszyklus
keine entsprechende Meldung an der gleichen oder einer näheren Position,
zu der das Fahrzeug hätte
vordringen können, gemeldet
wird.
-
Alternativ
oder zusätzlich
dazu wird die Position des Fokus der Verlangsamung von einer systemexternen
Quelle oder durch ein anderes Verfahren identifiziert. Bevor die
Position des Fokus bekannt ist, kann sie geschätzt werden als die Position
des am weitesten vorgedrungenen Fahrzeugs in der Überlastung.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird eine Längenmessung
vom Fokus (bei der der Fokus angenommen wird oder positiv identifiziert wurde)
für periodische,
neue Abbildungen verwendet. In einem solchen System werden Abfragen
für wiederholte
Neuabbildungen periodisch übertragen und
fordern verlangsamte Fahrzeuge, die sich auf den gleichen Fokus
zu bewegen, auf, ihre Positionen in Bezug auf die Entfernung vom
Fokus zu senden. Dies wird fortgesetzt, so lange es eine Angabe
einer Verkehrsüberlastung
um den Fokus gibt. Die Daten aus den aufeinander folgenden Zyklen
werden benutzt, um das interpretierte Bild der erneut abgebildeten Überlastung
auszufüllen,
basierend auf langsamen Veränderungen
in der Position der Fahrzeuge und auf Fahrzeugen, die aus der Überlastung
wegfahren oder dort eintreffen. Das lässt sich erreichen, indem die Überlastung
periodisch abgebildet wird und eine Zahl von aufeinander folgenden
Abbildungen kombiniert wird, um eine Abbildung von größerer Genauigkeit
mit einer etwas niedrigeren aber noch immer akzeptablen Auflösung zu
erhalten. Alternativ dazu können
Fahrzeuge aufgefordert werden, in einer Reihe von Schlitzen in dem
gleichen Abbildungszyklus zu übertragen,
wo sie in allen Schlitzen übertragen,
die ihre Position innerhalb einer bestimmten zuvor gelagerten Phase
repräsentieren.
In beiden Fällen
repräsentiert
jedes Fahrzeug (virtuell, für
die Abbildung) eine Reihe von Fahrzeugen in unterschiedlichen Positionen
innerhalb der Verlangsamung.
-
Darüber hinaus
kann es für
Fokusse, bei denen es sich um eine Kreuzung handelt, unter manchen
Umständen
möglich
sein, z.B. wenn man auf Abfragen basierende, periodische Neuabbildungen verwendet,
die Genauigkeit der Neuabbildungen zu verbessern, indem man sie
mit den periodischen „Bereinigungen" der Verkehrsüberlastung
durch die Ampelschaltung synchronisiert. Die synchronisierte Zeit könnte durch
fokus-/zeitbezogenes Melden wie oben beschrieben identifiziert werden.
-
In
bevorzugten Ausführungen
der Erfindung ist es für
den Teil des Systems, der sich in den Fahrzeugen befindet, nicht
nötig, über Referenzabbildungen
zu verfügen.
Vielmehr fordern die Abfragen Informationen von den Fahrzeugen an,
die sich auf den Fokus zu bewegen und sich an relevanten Positionen befinden.
-
Alternativ
oder zusätzlich
dazu kann das Fahrzeug seine Position mit einer in einem Straßenkartenspeicher
gespeicherten Position in Verbindung bringen. Unter diesen Umständen kann
jeder Straßenabschnitt
zum Zwecke der ursprünglichen
Abfragen passend zu den Gebieten zu lokalen Gruppen und Untergruppen
zugeordnet werden. Während
des Abbildens, und wenn die Auflösung
eine bestimmte Stufe erreicht, oder während des erneuten Abbildens,
werden kurze abbildungsbezogene Codes, die auf Straßenkoordinaten
und auf der Position des Fokus basieren, entsprechend zugeteilter „eindimensionaler" Schlitzzuteilungsabbildung
gesendet.
-
Eine
Angabe eines einzelnen Fahrzeugs, dass es in einiger Entfernung
von einer Kreuzung (oder von einem anderen Punkt) verlangsamt wurde oder
zum Stehen gekommen ist, kann durch eine Reihe von Bedingungen verursacht
werden, die mit einem tatsächlichen
Verkehrsstillstand nichts zu tun haben. So kann ein Fahrzeug z.B.
aufgrund eines nicht verkehrsbezogenen Fehlverhaltens, das möglicherweise
weder den Verkehr beeinflusst, noch das. Ergebnis einer Verkehrsüberlastung
ist, zum Stehen kommen oder die Geschwindigkeit verringern. Außerdem,
wenn der Anteil der Fahrzeuge in der Gesamtzahl klein ist, ist möglicherweise
die Wahrscheinlichkeit nicht besonders hoch, dass ein Auto am Ende
der Verkehrsverlangsamung oder in dessen Nähe ist. Die Messungen zur Länge des
Stillstands oder der Verlangsamung haben also eine inhärente Genauigkeit,
die abhängt
von der Prozentzahl der Fahrzeuge in einem Gebiet oder in einer
abgebildeten Straße,
die Abbildungs-Transceiver haben. Es ist wünschenswert, die Auflösung der
Messung der Länge
des Stillstands oder der Verlangsamung zu erhöhen und die Zuverlässigkeit
der Bestimmung, dass es sich um eine Verlangsamung oder einen Stillstand handelt
zu erhöhen,
wobei man einen vergleichsweise geringen Prozentsatz an sendenden
Fahrzeugen verwendet.
-
Im
Allgemeinen stehen entsprechend bevorzugter Ausführungert der Erfindung eine
oder mehrere der folgenden Möglichkeiten
und Methoden zur Erhöhung
der Zuverlässigkeit
und/oder Auflösung
der Abbildung zur Verfügung,
bei denen ein relativ geringer Prozentsatz an Fahrzeugen verwendet
wird, die mit intelligenten Abbildungs-Transceivern ausgestattet
sind:
- 1. Anforderung, dass mindestens zwei voneinander
unterscheidbare Fahrzeuge am gleichen Verkehrsstillstand zum Stehen
kommen und andernfalls die Übertragung
ignorieren, die für
ein einziges Fahrzeug steht (d.h. ein einziger Schlitz).
- 2. Dort, wo es eine Verkehrsverlangsamung gibt (mit Fahrzeugen,
die durch die Überlastung
und aus ihr wegfahren und Fahrzeugen, die an der Überlastung
eintreffen) das Ende der Verkehrsverlangsamung durch das am weitesten
entfernte Fahrzeug von einem Fokus einer Verlangsamung (z.B. eine
Kreuzung oder ein Unfall) aus abschätzen.
- 3. Wiederholen des Abbildens während eines Zeitraums, der
länger
als ein relativ kurzer Zeitraum eines Abbildungszyklus ist und so
das Ermitteln einer Abbildung, die auf zwei oder mehr solcher wiederholter
Zyklen basiert. Diese Informationen aus mehrfachem Abbilden können während eines
Mehrfachzyklus oder während
eines Einfachzyklus wie oben beschrieben gesendet werden. Da man
erwarten (und statistisch vorhersagen) kann, dass weitere sendende
Fahrzeuge auf die Verkehrsüberlastung
treffen werden, liefert die Methode des erneuten Abbildens eine
bessere Abschätzung
im Hinblick auf die Länge
einer Verkehrsverlangsamung, wenn auch mit einem Verlust bei der
Zeitauflösung.
An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass dies dazu führen kann, dass
dasselbe Fahrzeug in mehreren Neuabbildungszyklen abgebildet wird
oder das verschiedene Fahrzeuge von verschiedenen Zyklen abgebildet
werden. Diese Methode beruht auf der Annahme, die in aller Regel
auch zutrifft, dass es innerhalb einer oder weniger Minuten bei
der Verwendung von zwei oder mehr Abbildungszyklen keine entscheidende
Veränderung
in der Länge
der Schlange auf der gestauten Straße gibt. Demnach ist der Verlust
in der Zeitauflösung
bei der Verwendung von mehrfachen Neu abbildungen in der Abbildung
einer Verkehrsüberlastung
nicht bedeutsam. Es kann passieren, wenn zu viel Zeit oder zu viele
Wiederholungen bei der Erstellung einer Abbildung gebraucht werden,
dass die Abbildung einen statistischen Höhepunkt in der Länge der
Verkehrsüberlastung
darstellt. Falls erforderlich, kann das vermieden werden, indem
die Anzahl der Mehrfachabfragen, die bei der Erstellung einer Abbildung
verwendet werden, begrenzt wird. In bevorzugten Ausführungen
der Erfindung gibt es eine Überschneidung
zwischen aufeinander folgenden Gruppierungen von Abbildungszyklen
(d.h. Fenstern), die verwendet werden, um die Länge der Verkehrsüberlastung
abzuschätzen. Mit
anderen Worten, das älteste
Abbildungszyklus-Ergebnis in der vorherigen Abschätzung wird verworfen
und durch ein neueres Abbildungszyklus-Ergebnis ersetzt. Dadurch
wird das Ergebnis häufiger
aktualisiert, als wenn sich nicht überschneidende Gruppierungen
für aufeinander
folgenden Abschätzungen
verwendet würden.
Alternativ dazu werden sich nicht überschneidende Gruppierungen
verwendet. Das führt
zur Korrelation aufeinander folgender Fenster. Um allerdings gelegentlich
auftretende, große
Fluktuationen in der Länge
einer Schlange zu vermeiden, empfiehlt es sich, den Ausgangsfluss
durch einen Filter (Mittelfilter o.ä.) zu leiten.
- 4. Analyse der zeitlichen Entwicklung der Bewegung eines Fahrzeuges,
das am weitesten von einer Kreuzung oder dem Fokus einer Verlangsamung
entfernt ist. Da Fahrzeuge immer wieder in die Überlastung einfahren, wird
eine Verlaufsform der Position des am weitesten entfernten Fahrzeuges
eine wellenförmige
bzw. unregelmäßige Form
haben, wobei die größte Entfernung
(höchster
Punkt der Wellenlinie) für
die Position am Ende der Schlange steht.
- 5. Bewertung der Zuverlässigkeit
von Antworten von Fahrzeugen, die deutlich weiter vom Fokus entfernt
sind als das zuvor festgelegte Ende der Überlastung, das auf der Grundlage
der Durchfahrrate und auf einer Erwartung einer weiteren Antwort
in einer ähnlichen
Position (oder etwas näheren
Position, basierend auf einer geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit
durch die Überlastung)
des Fahrzeugs ermittelt wurde.
-
In
einigen bevorzugten Ausführungen
der Erfindung speichert jedes Fahrzeug seine letzten Positionen
und sendet, als seine Position, seine größte Entfernung vom Fokus der Überlastung,
während
es sich gleichzeitig langsam bewegt. In anderen Ausführungen
sendet jedes Fahrzeug seine tatsächliche
relative Position (vorzugsweise in einem Schlitz als Antwort auf
eine Anfrage), und entweder eine zentrale Station oder andere Fahrzeuge,
wie weiter unten beschrieben, berechnen eine geschätzte Länge der Überlastung.
-
Zur
Verdeutlichung der Präsentation
sollen die folgenden Begriffsdefinitionen angeführt werden:
- 1.
eine „Abbildung" ist eine einzelne
Antwort auf eine fokusbezogene Abbildungsabfrage. Im Allgemeinen
basiert sie auf Antworten in zugeteilten Schlitzen.
- 2. Eine „Übereinanderlegung" ist eine Abbildung in
einer Reihe von Abbildungen, die zur Ermittlung einer Abschätzung einer
Staulänge
in einer Verkehrsüberlastung
verwendet wird.
- 3. „Übereinanderlegen" bezeichnet das Schätzen einer
Staulänge
durch das Übereinanderlegen
einer Reihe von Abbildungen, so dass die längste Stauschätzung von
diesen Abbildungen (d.h. die Antwort, die am weitesten vom Fokus
entfernt ist) als Abschätzung
für die
durchschnittliche Staulänge
verwendet wird.
- 4. Ein „Fenster" bezeichnet einen
Zeitraum, in dem Übereinanderlegungen
kombiniert werden, um die durchschnittliche Länge eines Staus zu abschätzen.
- 5. Eine „Sonde" ist ein Fahrzeug,
das auf Abfragen des Systems reagieren kann.
- 6. Ein „Abbildungszyklus" bezeichnet die Zeit
zwischen zwei übereinander
gelegten Abbildungen.
- 7. „Wegfahrten" bezeichnen die Anzahl
Fahrzeuge, die in einem bestimmten Zyklus aus dem Stau herausfahren
bzw. den Fokus passieren.
- 8. „Durchschnittliche
Wegfahrrate" bezeichnet
die durchschnittliche Zahl der Fahrzeuge, die pro Zyklus aus dem
Stau herausfahren bzw. den Fokus passieren.
- 9. „Durchschnittliche
Eintreffzeit" bezeichnet
den Durchschnitt einer Poisson-Verteilung, mit der das Eintreffen
von Fahrzeugen am Ende des Staus bestimmt wird.
-
Allgemein
gesagt, empfiehlt es sich, die durchschnittliche Staulänge abzuschätzen, wenn
die Statistiken, die den Prozess bestimmen, stationär sind.
Wenn sich die durchschnittliche Staulänge verändert (wie z.B. in einer sich
in der Entwicklung befindlichen Überlastung),
kann es ratsam sein, entweder die durchschnittliche Staulänge während der mehrfachen
Abfragen oder die durchschnittliche Länge, die beim letzten Übereinanderlegen
im Fenster angegeben wurde, zu melden. Der in diesem Dokument verwendete
Begriff „durchschnittliche
Staulänge" (und seine sprachlichen
Variationen) bezeichnet die Staulänge, deren Durchschnitt über eine
Reihe von Versuchen ermittelt wird (z.B. eine Reihe von Übereinanderlegungen),
um die Auswirkungen statistischer Abweichungen in der Länge eines
Staus zu reduzieren. Derartige statistische Abweichungen treten
in jedem statistischen Verfahren auf selbst dann, wenn das Verfahren
stationär
ist bzw. keinen Trend aufweist. Darüber hinaus, wenn das Verfahren
nicht stationär
ist (wenn es also einen Trend oder eine andere ermittelte Abweichung gibt),
empfiehlt es sich in den meisten Fällen, zunächst die Auswirkungen des Trends
oder der anderen ermittelten Abweichungen zu eliminieren, beispielsweise
mit einer der weiter unten beschriebenen Methoden, bevor die Statistiken des
Systems dazu benutzt werden, die Mitte der Abweichungen abzuschätzen.
-
Wie
weiter unten gezeigt, ist das wichtigste statistische Verfahren
die Anzahl der Fahrzeuge, die während
eines Abbildungszyklus, der eine Poisson-Verteilung aufweist, in
der Schlange eintreffen. Wenn die Wegfahrrate der Fahrzeuge pro
Zyklus stationär
ist, hat auch die Länge
der Schlange eine Poisson-Verteilung, die wiederum stationär ist oder
nicht, je nach Verhältnis
zwischen der durchschnittlichen Eintreffrate von Fahrzeugen und
der Wegfahrrate. Wenn diese beiden Werte gleich sind, sind die Statistiken
stationär.
In der realen Welt ist das jedoch ganz besonders bei kurzzeitigen
Erhebungen selten der Fall, und deshalb empfiehlt es sich, alle
statistischen Abweichungen mit Bezug auf die Staulänge, die
nicht zur Poisson-Verteilung gehören,
zu reduzieren, um die Staulänge
mit der größtmöglichen
Genauigkeit zu ermitteln.
-
An
dieser Stelle soll angemerkt werden, dass genauso wie zu wenig Abfragen
(z.B. wenn die Staulänge
zu kurz ist) zu Fehlern in der Ermittlung der Staulänge führen, auch
zu viele Abfragen (z.B. wenn die Staulänge zu lang ist) Fehler verursachen
können,
wenn auch aus einem anderen Grund. Wie auch bei allen anderen statistischen
Verfahren, wenn die größte Entfernung
auf einer großen
Anzahl von Zyklen beruht und die Länge innerhalb jedes Zyklus
als die größte Entfernung
aller Proben in dem Zyklus bestimmt wird, gibt es eine erhöhte statistische
Wahrscheinlichkeit, dass die Länge
durch einen Übereinanderlegungsprozess
zu groß geschätzt wird.
Die statistische Wahrscheinlichkeit für derartige Fehler wird von
der Anzahl der Parameter abhängen,
in diesem Fall also der Prozentzahl Sonden unter der Gesamtanzahl
von Fahrzeugen, der Anzahl der Abfragen, die „übereinander gelegt" werden und anderen Parametern,
die weiter unten beschrieben werden.
-
Bei
einer kleinen Prozentzahl Sonden sind die statistischen Bedingungen
schlechter, und eine der entscheidenden Auswirkungen bei einer kleinen Anzahl
an übereinander
gelegten Abbildungen ist die relativ hohe Wahrscheinlichkeit, dass
sich keins oder zu wenige Fahrzeuge in der Schlange befinden, und das
Ende der Schlange wird aus diesem Grund nicht verlässlich abschätzbar sein.
Um sicherzustellen, dass die Schlange optimal abgebildet werden
kann, sollten eine Reihe von Abbildungen übereinander gelegt werden,
und zwar bis zu dem Punkt, an dem die Fehlerwahrscheinlichkeit aufgrund
einer zu langen Abschätzung
so groß ist,
wie die Fehlerwahrscheinlichkeit aufgrund einer zu kurzen Abschätzung.
-
Andererseits
sinkt bei einem hohen Prozentsatz an Sonden in der Schlange die
Wahrscheinlichkeit, dass die Schlange zu kurz geschätzt wird,
relativ schnell mit der Anzahl der übereinander gelegten Abbildungen,
während
die Wahrscheinlichkeit, dass die Schlange zu lang geschätzt wird
umgekehrt relativ schnell steigt, je mehr Abbildungen übereinander
gelegt werden.
-
Man
kann festhalten, dass die Veränderungen
in den erwarteten statistischen Fehlern aufgrund der Verwendung
einer größeren oder
kleineren Anzahl von Übereinanderlegungen
für eine
einzelne Abschätzung
einer Staulänge
im Allgemeinen und unter den meisten typischen Bedingungen nicht
sehr groß ist,
wenn eine vernünftige
Anzahl (vier oder fünf) übereinander
gelegter Abbildungen verwendet wird. Der Erfinder hat ermittelt,
dass solche typischen Bedingungen vorliegen, wenn der Prozentsatz
der Sonden zwischen 3% und 5% liegt. Jedoch kann für eine größere Präzision und
unter bestimmten Bedingungen die Genauigkeit auch deutlich verbessert
werden, indem die Statistiken der Abfragen optimiert werden (d.h.
die Anzahl der übereinander
gelegten Abfragen) und die Abfragen mit einem zyklischen Ereignis
synchronisiert werden (z.B. ein Umspringen des Ampelsignals). Der
Erfinder hat eine Reihe von statistischen Versuchen durchgeführt, um
die optimale Anzahl der übereinander
gelegten Abfragen zu ermitteln und dabei das erste der oben genannten
Kriterien benutzt. Die Anzahl der übereinander zu legenden Abfragen
variiert zwischen 3 und 5 bei einer großen Prozentzahl Sonden (also
3–5% der
Fahrzeuge) und zwischen 7 und 8 bei einer kleinen Prozentzahl Sonden
(also ca. 2% der Fahrzeuge), wenn eine zweispurige Straße einspurig
wird, für
Abbildungszwecke als eine einzelne Doppeldichte-Fahrspur. Wie nicht
anders zu erwarten war, ist der durchschnittliche Fehler bei der
Abschätzung
der Staulänge
für kleine
Prozentzahlen Sonden größer als
für größere Prozentzahlen
Sonden:
-
Die
Parameter, die scheinbar die (statistisch gesehen) optimale Anzahl
der übereinander
zu legenden Abfragen und die erwarteten Fehler für unterschiedliche Situationen
beeinflussen, wurden vom Erfinder ermittelt. Dazu hat der Erfinder
statistische Untersuchungen der (angenommenen) tatsächlichen und
gemeldeten Staulängen
durchgeführt.
In diesen Studien wurden die folgenden Faktoren ausgemacht, die
die Anzahl der zur Erzielung optimaler statistischer Ergebnisse
zu verwendenden Übereinanderlegungen
beeinflussen, sowie die Faktoren, die zu statistisch zu erwartenden
Fehlern führen:
- (a) Die Prozentzahl Sonden, die in einer Abbildung
melden.
- (b) Die durchschnittliche Eintreffrate pro Abbildung (stationäre Poisson-Verteilung).
- (C) Die Wegfahrrate pro Abbildung (oder die tatsächlichen
Wegfahrten, falls bekannt)
-
Des
weiteren haben diese Studien gezeigt, dass das Synchronisieren der
Zeitpunkte der Abfragen mit dem Ampelsignal die Auswirkungen zyklischer
Veränderungen
auf die Länge
der Schlange reduziert und dabei hilft, die durchschnittliche Verweillänge eines
Fahrzeugs in der Schlange zu ermitteln, z.B. auf der Grundlage der
Abbildungsdichte, wodurch die Größe der Schlange
von Längeneinheiten in
die Fahrzeuganzahl umgewandelt wird. Dies kann hilfreich sein zur
Abschätzung
der Wegfahrraten, Eintreffraten und dem Prozentsatz Sonden, wie
weiter unten beschrieben. Da es nicht immer möglich ist, den Fahrzeugen in
der Schlange zu dem exakt gewünschten
Zeitpunkt eine Abfrage zu senden (beispielsweise wenn zwei Verkehrsüberlastungen
mit der gleichen Abfragezeit synchron abgebildet werden und dafür die gleichen
Kommunikationsressourcen verwendet werden), speichern die Fahrzeuge
in manchen bevorzugten Ausführungen
Positionsinformationen und melden diese Informationen auf eine spätere Abfrage
hin. Die Fahrzeuge können
Positionsinformationen für
eine bestimmte zeit speichern (basierend auf einem zuvor gegebenen
Befehl), oder sie können
solche Informationen dauerhaft speichern.
-
Um
die Verkehrsüberlastung
also möglichst optimal
abzubilden ist es demnach hilfreich, all diese Faktoren zu kennen,
wenn man die Anzahl der übereinander
zu legenden Abfragen in einem Abbildungszyklus festlegt.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die statistisch gesehen optimale Anzahl der übereinander
zu legenden Abbildungen auf der Grundlage der statistischen Wahrscheinlichkeit
unterschiedlicher Fehlertypen bestimmt. Die Kriterien zur Festlegung
des Gleichgewichts zwischen den verschiedenen Fehlern, die als optimal
angesehen wird, ist in gewisser Hinsicht willkürlich, und sie basiert unter
anderem auf einer Einschätzung,
welcher Fehlertyp problematischer ist.
-
Eine
mögliche
Basis für
ein Kriterium zur Bestimmung der Zahl der Abbildungen, die übereinander
gelegt werden sollten, besteht darin, die Wahrscheinlichkeit, dass
es eine zu große
Abschätzung der
Länge des
Staus gibt, mit der Wahrscheinlichkeit, dass es eine zu kleine Abschätzung der
Länge des Staus
gibt, zu vergleichen. Ein mögliches
Kriterium ist, die Zahl der Abbildungen in einem Fenster gleich dem
Wert zu setzen, zu dem die beiden Wahrscheinlichkeiten (und die
durchschnittliche Länge)
gleich sind. 17 zeigt ein Diagramm für ein Verfahren, das
vom Erfinder benutzt wurde, um die statistisch gesehen optimale
Anzahl der übereinander
zu legenden Abbildungen zu ermitteln. 18A und 18B zeigen eine Tabelle, in der einige der Ergebnisse
dieser Studie aufgeführt
sind, und zwar für die
durchschnittlichen Wegfahrraten von 20 Fahrzeugen pro Zyklus bzw.
von 10 Fahrzeugen pro Zyklus. An dieser Stelle soll angemerkt werden,
dass das Flussdiagramm in 17 auf
eine typische Situation beschränkt
ist, in der die durchschnittliche Wegfahrrate gleich der durchschnittlichen
Eintreffrate ist. Die 18A und 18B zeigen die Ergebnisse einer eher allgemeinen
Simulation, in der die durchschnittliche Wegfahrrate nicht zwingend
gleich der durchschnittlichen Eintreffrate ist.
-
Auch
andere Verfahren zur Bestimmung der optimalen Anzahl der übereinander
zu legenden Abbildungen können
verwendet werden. In manchen Situationen ist es möglicherweise
in erster Line wichtig, dass die Überlastung auch tatsächlich festgestellt wird.
In diesen Situationen kann die Anzahl der Übereinanderlegungen erhöht werden.
In anderen Situationen ist vielleicht eine schnelle Antwort wichtiger
als die Genauigkeit, was eine Reduzierung der über einander zu legenden Abbildungen
rechtfertigen würde.
-
Wie
weiter oben erläutert
wurde, hängt
die ermittelte optimale Anzahl der übereinander zu legenden Abbildungen
von einer Reihe von Parametern ab, von denen einer die Prozentzahl
der Sonden unter der Gesamtzahl der Fahrzeuge ist und – noch viel
wichtiger – an
oder in der Schlange, deren Länge gemessen
werden soll. Zwar kann man die Prozentzahl der Sonden unter der
Gesamtzahl der Fahrzeuge kennen, aber es ist schwierig, a priori,
den Anteil der Sonden auf der Straße im Verhältnis zu der Gesamtzahl der
Fahrzeuge auf der Straße
zu einem bestimmten Zeitpunkt abzuschätzen. Es ist noch viel schwieriger,
a priori, die jeweiligen Anteile an einem bestimmten Ort und zu
einer bestimmten Zeit abzuschätzen.
Vom Erfinder durchgeführte
statistische Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Anteil der Sonden
von 3%–5%
im Allgemeinen ausreicht, um relativ genaue Abschätzungen
der Staulänge
vornehmen zu können.
Auch niedrigere Prozentsätze können zu
nützlichen
Ergebnissen führen,
wobei allerdings größere Prozentsätze statistisch
genauere Abschätzungen
der Staulänge
zulassen. Für
eine solch große
Prozentzahl an Sonden in der „allgemeinen" Fahrzeuggesamtmenge
zu sorgen, kann zu sehr hohen Kosten führen. Eine mögliche Lösung für eine möglichst
breite Verteilung von Sonden (ohne die hohen Kosten, die entstehen,
wenn man eine große
Anzahl Fahrzeuge entsprechend ausstattet, die dann aber nur relativ
selten am Verkehr teilnehmen) besteht darin, die Fahrzeuge, die
ohnehin sehr viel am Verkehr teilnehmen, wie z.B. Taxis und/oder
Busse und/oder kommerziell genutzte Fahrzeuge, mit der entsprechenden
Technik auszustatten. Jedoch ist die Verteilung dieser Fahrzeuge
nicht gleichmäßig (z.B.
fahren in ärmeren
Gegenden weniger Taxis) und variiert je nach Tageszeit und Zustrom
während der
Hauptverkehrszeiten (zu denen die Fahrzeuge von außerhalb
des Gebietes die Gesamtzahl der Fahrzeuge im Verkehr erhöhen, ohne
das dabei die Zahl der Sonden entsprechend ansteigt).
-
Während also
verschiedene Modelle zur Bestimmung der optimalen Anzahl der übereinander
zu legenden Abbildungen auf der Grundlage unterschiedlicher Kriterien
und Situationen entwickelt werden können, steht das erforderliche
Wissen um die tatsächlichen
Parameter nicht zur Verfügung.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung werden ein oder mehr Parameter, die die statistisch
optimale Anzahl der übereinander
zu legenden Abbildungen beeinflussen, auf der Basis von „harten Informationen" (z.B. direkte Informationen
in Bezug auf die Umschaltzeiten von Ampeln) oder auf der Basis von „weichen
Informationen" (z.B.
Statistiken zu der Prozentzahl der Sonden auf der Basis zuvor durchgeführter Studien)
oder durch die Abschätzung dieser
Parameter aus den Antworten auf die Abfragen selbst geschätzt.
-
16A zeigt ein, repräsentatives Beispiel für eine.
Reihe von Antworten auf aufeinander. folgende Abfragen, die an einem Überlastungsursprung gemacht
werden. Die Abbildung dient ausschließlich illustrativen Zwecken,
um bevorzugte Methoden zur Abschätzung
der unterschiedlichen Parameter zu zeigen, die notwendig sind, um
eine statistisch optimale Anzahl der übereinander zu legenden Abfragen,
die für
die Abbildungen verwendet werden, zu ermitteln.
-
Als
erster Schritt in diesem Abschätzungsprozess,
kann die Anzahl der Fahrzeuge, die durch die Überlastung passieren (Fahrzeuge
pro Abbildungszyklus) mit jeder geeigneten Methode geschätzt werden.
Abgesehen davon, dass es für
die Ermittlung der optimalen Anzahl der übereinander zu legenden Abfragen
für das
Abschätzen
der Staulänge
wichtig ist, kann die präzise
Bestimmung der Geschwindigkeit auch eine wichtige Überlegung
in Anwendungen für
die Verkehrssteuerung sein. Insbesondere ist die Messung der Geschwindigkeit
wichtig bei der Bestimmung der Verzögerungszeit an einer bestimmten
Kreuzung und der durchschnittlichen Anzahl der Fahrzeuge, die die
Kreuzung pro Abbildungszyklus passieren. Die durchschnittliche Verzögerung ist
auch eine wichtige Überlegung
in Entscheidungen über
das Umleiten von Fahrzeugen, und die durchschnittliche Anzahl der
Fahrzeuge, die eine Kreuzung passieren (im Verhältnis zu der Staulänge) hilft
bei der Bestimmung einer optimalen Aufteilung der Zykluszeiten der
Verkehrsampeln auf die Verkehrsströme, die auf die Kreuzung zu
fahren. Aufgrund der Wesens der Bewegung von Fahrzeugen in verkehrsüberlasteten
Situationen, sollte eine möglichst
präzise
Messung der Geschwindigkeit jedoch mit großer Vorsicht vorgenommen werden.
-
Die
Bewegungsgeschwindigkeit von Fahrzeugen durch die Verkehrsüberlastung
kann auf unterschiedlichen Wegen geschätzt werden, entsprechend bevorzugter
Ausführungen
der Erfindung.
-
Eine
Methode zur Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit der Fahrzeuge
ist ein Vergleich der Muster in aufeinander folgenden Abbildungen.
Da aufeinander folgende Abbildungen im Wesentlichen die gleichen
Muster aufweisen, mit einer Verschiebung in Richtung des Fokus der Überlastung aufgrund
der Verkehrsbewegung, kann die Bewegungsgeschwindigkeit pro Abbildungszyklus
einfach anhand der Bewegung des Musters hin zu dem Fokus der Verkehrsüberlastung
bestimmt werden. Derartige Muster können auch zwischen verschiedenen Geschwindigkeiten
in angrenzenden Fahrspuren unterscheiden helfen, da solche verschiedenen
Geschwindigkeiten zu leichten Veränderungen in den Mustern führen werden.
-
Gemäß einer
alternativ bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die Bewegungsgeschwindigkeit pro Abbildungszyklus
bestimmt, indem die zurückgelegte
Entfernung eines ausgewählten
Fahrzeugs zwischen den Abfragen ermittelt wird. Da die Fahrzeuge
keine spezielle Form der Identi fikation besitzen, erfordert dies
in bevorzugten Ausführungen der
Erfindung, dass Fahrzeuge aufgrund von fahrzeugtypischen Merkmalen
ausgesondert werden müssen.
Eine Möglichkeit,
dies zu tun, besteht darin, ein relativ isoliertes, meldendes Fahrzeug
in dem Stau zu finden, eine Geschwindigkeit abzuschätzen und
das Fahrzeug bei der nächsten
Abbildung an der Position zu suchen, wo es aufgrund der geschätzten Geschwindigkeit
vermutet wird. Dies kann entweder mit Fahrzeugen geschehen, die
sich in den ersten Durchfahrsegmenten vor einer Kreuzung befinden oder
aber auch mit Fahrzeugen, die noch weiter von der Kreuzung entfernt
sind. Als ein Durchfahrsegment wird der Teil Fahrzeuge einer Schlange
bezeichnet, der während
einer Ampelphase die Kreuzung passiert. Diese Methode ist insofern
von Vorteil, als dass sie keine besonderen Abfragen oder Berechnungen
der Fahrzeuge selbst erfordert.
-
Alterativ
dazu können
die Fahrzeuge gezielt aufgefordert werden, zu antworten oder nicht
zu antworten oder ihre eigene durchschnittliche Geschwindigkeit
oder pro Abbildungszyklus zurückgelegte
Entfernung zu bestimmen und aufgefordert werden, diesen Wert in
zugewiesenen Schlitzen in einer Abfrage zu senden.
-
Alternativ
dazu kann in einer speziellen Aufforderung nur das letzte Fahrzeug
der vorangegangenen Abbildung aufgefordert werden, seine Position zu
senden. Seine Position kann so für
zwei aufeinander folgenden Zyklen ermittelt werden, so dass die zurückgelegte
Entfernung geschätzt
werden kann.
-
Alternativ
dazu kann eine spezielle Abfrage nur ein bestimmtes Fahrzeug (auf
der Grundlage seiner vorherigen Position) zur Übertragung während einer
Abfrage auffordern. So wird die Isolierung eines Fahrzeugs auch
dann möglich
gemacht, wenn viele Sonden vorhanden sind. Oft ist es einfach so
abzufragen, dass nur die letzte Sonde in der Schlange in der folgenden
Abbildung sendet. Dieses Fahrzeug wird dann das meldende Fahrzeug,
das sich am nächsten
am Fokus in der folgenden Abbildung befindet. Um die Anzahl der
speziellen Abfragen zu minimieren, kann ein zuvor festgelegtes Protokoll
verwendet werden, nach dem nur das am weitesten vom Fokus entfernte
Fahrzeug aufgefordert wird, in einer folgenden Abbildung zu antworten.
Fahrzeuge, die zwischen den Abfragen in die Schlange einfahren, können ihre
Position wie gewohnt übertragen.
-
Die
letzten beiden Methoden werden in 16A gezeigt,
in der Fahrzeuge als Kästchen
in einer Schlange dargestellt werden. Jedes Kästchen steht für einen
Schlitz, der sich auf eine Abbildungslänge eines Fahrzeugs bezieht,
die Fahrtrichtung geht nach links. Leere Kästchen stehen für ein durchschnittlich
langes, nicht meldendes Fahrzeug, und Kästchen mit Zahlen stehen für meldende
Fahrzeuge. Sowohl in Simulationen, als auch bei tatsächlichen
Abbildungen, so wie in diesem Dokument beschrieben, werden Entfernungen
in „durchschnittlicher
Fahrzeuglänge" oder in einer anderen
zuvor festgelegten Verweillänge
eines Fahrzeugs in einer Schlange angegeben. An dieser Stelle soll
angemerkt werden, dass das Melden auf der Basis der Entfernung vom
Fokus stattfindet, die für
Berechnungszwecke durch eine durchschnittliche Fahrzeugverweillänge ersetzt
werden kann. Die durchschnittliche Verweillänge kann als durchschnittliche Verweillänge in einer
stehenden Schlange (hier herrscht aller Regel nach die größte Dichte)
definiert werden oder kann auf der Grundlage von Methoden bestimmt
werden, die eine unterschiedliche Staudichte berücksichtigen.
-
Da 16A eine Simulation darstellt, ist die tatsächliche
Anzahl der Fahrzeuge in der Schlange zu jeder Zeit (dem Computer,
der die Simulation durchführt)
bekannt. Die „gemeldeten" Ergebnisse der Studie
können
daher mit den „tatsächlichen" Werten verglichen
werden. An dieser Stelle soll allerdings angemerkt werden, dass
zur Bestimmung der optimalen Anzahl der in einer Abbildung verwendeten Abfragen
viele Versuche mit unterschiedlichen Statistiken durchgeführt werden
müssen.
Außerdem muss
angemerkt werden, dass die in 16A gezeigte
Abbildung eine ziemlich stationäre
Raumaufteilung und Durchfahrrate aufweist. Das ist zwar nützlich zur
Veranschaulichung, aber in der Realität ist das nur sehr selten der
Fall.
-
Aus 16A ist deutlich ersichtlich, dass Fahrzeug 17 zehn
(10) zuvor festgelegte Fahrzeugverweillängen zwischen der ersten und
zweiten Abfrage zurücklegt.
Fahrzeug 28 legt zehn (10) solcher Längen zwischen der zweiten und
dritten Abfrage zurück.
Fahrzeug 37 legt zehn (10) solcher Längen zwischen der dritten und
vierten Abfrage zurück.
Jedoch treten hier zwei Probleme auf. Erstens sind die Fahrzeuge
in einer realen Situation nicht zu identifizieren. Zweitens kann
keine Abschätzung
in Bezug auf die Bewegung zwischen Abbildung vier und fünf gemacht
werden.
-
Wie
weiter oben angedeutet besteht in einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung eine Möglichkeit
zur Lösung
des ersten Problems darin, dass man einen speziellen Versuch durchführt (Abfrage
und Abbildung), in dem nur das am weitesten entfernte Fahrzeug in
der Schlange, für
die vorhergehende Abfrage aufgefordert wird, zu antworten (und eventuell auch
andere Fahrzeuge, die neu in die Schlange einfahren). So kann das
erste (am nächsten
am Überlastungsfokus
gelegene) Fahrzeug, das antwortet, als das letzte Fahrzeug in der
vorherigen Abbildung identifiziert werden. So kann dessen Bewegung
im Abbildungszyklus (und die Bewegung der Schlange als Ganzes) abgeschätzt werden.
Wenn auch neue Fahrzeuge auf die Abfrage zur neuen Abbildung antworten,
gibt es keinen Informationsverlust bei der Bestimmung der Staulänge, wenn
diese Art der Abfrage durchgeführt
wird.
-
In
Bezug auf das zweite Problem, bei Situationen, in denen die am weitesten
entfernte Sonde sich aus der Schlange bewegt, findet keine Messung der
Durchfahrrate statt. Sofern die Prozentzahl Sonden nicht sehr klein
und die Schlange nicht sehr kurz ist, sollte das in aller Regel
kein Problem sein, denn wenn dieser Fall auftritt, kann die geschätzte durchschnittliche
Bewegungsgeschwindigkeit pro Zyklus verwendet werden, um die Lücke abzuschätzen und zu überbrücken.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die Prozentzahl der Sonden anhand der tatsächlichen
Daten abgeschätzt.
Dafür wird
eine Verkettung der Daten aus aufeinander folgenden Abbildungen
verwendet.
-
Um
zu zeigen, wie dies geschieht, wird ein einzelner Verkehrsstrom
aus den Daten der fünf
Abbildungen in 16A erstellt. Dieser einzelne
Verkehrsstrom ist in 16B dargestellt. Wie bereits erwähnt, ist
die Position der meldenden Sonden in dem Verkehrsstrom bekannt,
deshalb können
diese Positionen immer dann als Brücken zwischen Abbildungen fungieren,
wenn eine Sonde in zwei aufeinander folgenden Abbildungen präsent ist.
So ist eine einfache Verbindung zwischen den 1–4 möglich.
-
Da
die durchschnittliche Durchfahrrate aus der zuvor beschriebenen
Abschätzung
bekannt ist, lässt
sich mit Bezug auf 4 und 5 sagen, dass
die Position des ersten Fahrzeugs der 5 geschätzt werden
kann als das Fahrzeug nach dem letzten (zehnten, in diesem Fall)
Fahrzeug, das nach 4 passiert. Demnach befindet
sich das einzige meldende Fahrzeug in 5 vierzehn
(14) Einheiten hinter dem meldenden Fahrzeug in 4.
Eine ähnliche
Abschätzung
ist auch dann möglich,
wenn kein Fahrzeug auf eine bestimmte unmittelbare Abfrage reagiert.
-
Anhand
der Dichte der Sonden in diesem Verkehrsstrom wird die Sondendichte
abgeschätzt. Bei
der Verteilung der Entfernungen zwischen Fahrzeugen handelt es sich
um eine geometrische Distribution. Da die Entfernung zwischen zwei
Sonden die gemessene Länge
geteilt durch die durchschnittliche Fahrzeugverweillänge ist,
kann die Anzahl der Fahrzeuge zwischen den Sonden einfach abgeschätzt werden.
Die Wahrscheinlichkeit der Sonden kann dann abgeschätzt werden
(z.B. mithilfe der Maximal-Wahrscheinlichkeits-Methode)
als 1 pro durchschnittlicher Entfernung zwischen Sonden (in Fahrzeugeinheiten).
Um diese Berechnungen zu verbessern, sollte die Länge der
Verkettung so lang wie möglich
sein und Abbildungen mit einschließen, die sich über mehr
als ein einzelnes Fenster erstrecken und die möglicherweise auch frühere Abbildungen mit
einschließen.
-
Ein
dritter Parameter, von dem bekannt ist, dass er die Anzahl der in
einer Abbildung zu verwendenden Abfragen beeinflusst, ist die geschätzte Eintreffrate
der Fahrzeuge. Sie kann auch aus dem in 16B gezeigten
Verkehrsstrom geschätzt
werden.
-
Um
die Eintreffrate der Fahrzeuge pro Abbildungszyklus abzuschätzen, sollten
zunächst
zeitbezogene Positionen für
den Verkehrsstrom in 16B festgelegt werden. Dann
wird die Anzahl der Ankünfte
pro erzeugtem Verkehrsstrom geschätzt. Zum Schluss lässt sich
dann die Eintreffrate pro Abbildungszyklus abschätzen.
-
Um
die Eintreffzeit (Fahrzeuge/Zeit) zu ermitteln, wird ein erstes
Fahrzeug und dessen Eintreffzeit am äußeren Ende des Staus ermittelt.
Dann wird die Eintreffzeit eines zweiten Fahrzeugs am äußeren Ende
des Staus ermittelt. Die Anzahl der Fahrzeuge, die zwischen der
Eintreffzeit des ersten und der Eintreffzeit des zweiten Fahrzeugs
eintreffen, wird auf der Grundlage des Verkehrsstroms (16B und die durchschnittliche Fahrzeugverweillänge) abgeschätzt. Die
durchschnittliche Fahrzeugankunftsrate wird dann abgeschätzt anhand
des Verhältnisses zwischen
der Anzahl der Fahrzeuge (Verweillänge), die zwischen dem ersten
und dem zweiten Fahrzeug eintreffen, geteilt durch die Differenz
zwischen den Eintreffzeiten der zwei Fahrzeuge an der Überlastung.
Die durchschnittliche Anzahl der Ankünfte pro Zyklus wird dann ermittelt,
indem die durchschnittliche Eintreffrate mit der Abbildungszykluszeit
multipliziert wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung vermerken Fahrzeuge ihre Eintreffzeit an einer Überlastung.
Wenn die Eintreffrate berechnet werden soll, wird ein bestimmtes
Fahrzeug (das anhand seiner Position in der aktuellen Schlange identifiziert werden
kann) aufgefordert bzw. in die Lage versetzt, seine Eintreffzeit
an einer Überlastung
zu melden, z.B. in besonderen Schlitzen. Ein Verkehrsstrom (z.B.
wie der in 16B für die Computersimulation) wird
für aufeinander
folgende Abfragen, vorzugsweise unter Verwendung der gleichen Methode
wie oben beschrieben, erstellt. Wenn der Verkehrsstrom lang genug
ist, wird ein zweites Fahrzeug (das in der vorangegangenen Abbildung
als nah am Ende des Verkehrsstrom identifiziert wurde) aufgefordert,
seine Eintreffzeit an der Überlastung
zu senden. Auch dieses Fahrzeug wird anhand seiner Position in der
nun aktuellen Abfrage entsprechend eines zuvor festgelegten Antwortprotokolls
als der erste Antwortende identifiziert.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung passt sich die Anzahl der in den Abfragen und Abbildungen
verwendeten Fahrzeuglängen
erwarteten Veränderungen
in der Länge
der Schlange an. Bei einem Verfahren basiert die Länge der
Schlange auf zuvor geschätzten
Längen
und auf möglichen Trends,
die in Bezug auf die Länge
festgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu hängt die Länge der
Abfrage (Anzahl der Schlitze) von der geschätzten Eintreffrate der Fahrzeuge
ab, von der erwartet wird, dass sie zu einer Veränderung in der Länge des Staus
führen
wird.
-
In
jeder der oben aufgeführten
Berechnungen wird von einer einzelnen Fahrspur ausgegangen. Wenn
mehrere Fahrspuren vorhanden sind, können sich die Abbildungen zwischen
den Fahrspuren unterscheiden, müssen
dies aber nicht. Wenn sie sich nicht unterscheiden, dann unterscheiden
sich auch die Berechnungen zwischen den Fahrspuren nicht, und der
Verkehrsstrom kann als „Doppeldichte-Strom" bezeichnet werden.
Wenn die Fahrspuren separat abgebildet werden, können die Daten kombiniert werden
und der Verkehrsfluss kann auf der Grundlage der Doppeldichte berechnet
werden. Alternativ dazu kann die Überlastung in jeder der Fahrspuren
separat bestimmt werden.
-
Wenn
eine Vielzahl von Fahrspuren vorhanden ist, müssen manchmal besondere Überlegungen angestellt
werden, besonders zur bestimmte Arten von Überlastungen. In bevorzugten
Ausführungen der
Erfindung werden insbesondere die Auswirkungen von Fahrspuren, die
abbiegen, und von zusammenschmelzenden Fahrspuren in gemeinsamer Richtung
berücksichtigt.
-
Wenn
Abbiegespuren oder zusammenschmelzende Fahrspuren (z.B. nach einem
Unfall oder bei Bauarbeiten) vorhanden sind, ist es gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung normal, zu erwarten, dass es in verschiedenen Fahrspuren
in gleicher Richtung verschiedene Verkehrsgeschwindigkeiten gibt,
und dass das Zeitschema der Ampelschaltung für die verschiedenen Fahrspuren
in unterschiedlicher Richtung unterschiedlich ist. Eine Lösung für dieses
auftretende Problem besteht darin, an die einzelnen Fahrspuren (oder
Arten von Fahrspuren) separate Abfragen zu senden. Das erfordert erhöhte Kommunikationsressourcen.
Eine andere Lösung
besteht darin, Informationen zur Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit
nur von den Fahrzeugen zu verwenden, die ausreichend weit vom Fokus
der Überlastung
entfernt sind, so dass die Auswirkungen der Abbiegespuren oder der
zusammenschmelzenden Fahrspuren „homogenisiert" werden, d.h. dass
die Auswirkungen der Überlastung
für alle Fahrspuren
gleich sind. Es ist auch möglich,
abbiegende Fahrzeuge anzuweisen, nicht auf eine Abfrage zu antworten
oder auf eine separate Abfrage zu antworten.
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Ein
weiteres Problem bei der genauen Bestimmung der Länge des
Staus ist, dass die Länge
je nach Signalphase einer Ampel schwankt (in den Fällen, in
denen sich der Verkehr aufgrund einer Kreuzung staut). Wie in einem
anderen Teil dieses Dokuments erwähnt, ist es möglich, solche
Schwankungen zu messen und auf der Grundlage eines bestimmten Teils
des Zyklus einen Wert zu bestimmen. Das erfordert unter Umständen, dass
eine Vielzahl von Messungen über
einen langen Zeitraum vorgenommen werden, denn die Schwankungen
müssen nicht
nur gefunden, sondern auch über
einen andauernden Zeitraum verfolgt werden. Wenn a priori Wissen über das
Zeitschema der Ampelschaltung bekannt ist, wie z.B. in Fällen, in
denen das System ein Teil eines größeren Verkehrssteuerungssystems
ist, kann dieses Wissen genutzt werden, um die Messung mit dem Zyklus
der Ampelschaltung zu synchronisieren, die aller Voraussicht nach
die Schwankungen in der Staulänge
steuert. Das Anwenden einer solchen Synchronisierung ermöglicht das
Beseitigen der Schwankungen und das Bestimmen eines stationären Wertes
für die
Staulänge.
Die Verweillänge
eines Fahrzeugs in einer still stehenden Schlange lässt sich
möglicherweise
einfacher durch Abbildungsschlitze, die für relevante Längen stehen,
bestimmen, z.B. Schlitze, die für
die durchschnittliche Verweillänge
von Fahrzeugen stehen.
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Alternativ
dazu kann das Zeitschema der Ampelschaltung automatisch mit einer
Abfrage an Fahrzeuge, die die Ampel passieren, bestimmt werden.
Wenn diese Fahrzeuge die Zeit, zu der sie die Ampel passieren, senden,
kann diese Zeit mit einer geschätzten
Zeit kombiniert werden, die das Fahrzeug benötigt, um von seiner zuletzt
bekannten Position zur Ampel zu kommen (basierend auf einer a priori
oder geschätzten
funktionalen Beziehung der Durchfahrzeit als eine Funktion der Distanz),
um die tatsächliche
Umschaltzeit der Ampel auf grün
zu abschätzen.
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Es
gibt verschiedene Probleme, wenn man synchronisierte Systeme zur
Messung von Längen einsetzt.
Ein Problem ist, dass sich der Effekt des Signalwechsels mit einer
Durchschnittsgeschwindigkeit entlang der Schlange bewegt. Während also Fahrzeuge
am Anfang der Schlange schon bald nach dem Signalwechsel auf grün anfahren
und auf rot anhalten, fangen Fahrzeuge, die weiter von der Ampel entfernt
sind, vielleicht erst dann an, sich zu bewegen, wenn die Ampel schon
wieder rot zeigt. In Extremfällen
bewegen sich manche Fahrzeuge möglicherweise
als Reaktion auf einen vorangegangenen Ampelzyklus und nicht auf
den aktuellen. In vielen Fällen
bewegen sich Fahrzeuge, die weit von der Ampel entfernt sind, möglicherweise
die ganze Zeit über
mit langsamer Geschwindigkeit oder halten an und fahren weiter zu
Zeitpunkten, die gar nichts mit dem Ampelzyklus zu tun haben.
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Da
ein großes
Interesse an dem Messen langer Schlange besteht, muss das Messen
dieser Schlangen mit großer
Vorsicht durchgeführt
werden, wenn man ein synchronisiertes System verwendet. In einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung werden die Abfragen mit dem Ampelzyklus synchronisiert, vorzugsweise
beim Umschalten auf grün
(oder mit dem Zeitpunkt kurz davor). Jedoch basiert die Antwort
der Fahrzeuge auf ihrer eigenen Erfahrung, so dass sich die Fahrzeuge
nicht alle synchron bewegen. Ein relativ optimaler Zeitpunkt für eine Abfrage ist
z.B. der Moment, kurz bevor die Ampel auf grün schaltet, denn zu diesem
Zeitpunkt steht der längste Teil
der Schlange still, und die zuvor bestimmte Fahrzeugverweillänge lässt sich
einfacher und präziser vorhersagen
(z.B. zum Zwecke der Abschätzung
der Schlangenlänge
in Hinsicht auf die Anzahl der Fahrzeuge). Wenn solch eine Abfrage
gemacht wird, melden Fahrzeuge, die still stehen, ihre aktuelle
Position. Die Fahrzeuge, die sich zyklisch bewegen, melden die Position,
die sie hatten, als sie das letzte Mal still standen. Die Fahrzeuge,
die sich langsam bewegen, melden Ihre tatsächliche Position zum Zeitpunkt
der Anfrage. Es wird angenommen, dass sich daraus eine stabile und
stationäre
Messung der Staulänge ergibt.
An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass sich aufgrund von Einschränkungen
der Bandbreite in der direkten Funkübertragung, die Abfragezeit
wegen Verzögerungen
im Senden der Abfrage oder der Antwort von der Übertragungszeit unterscheiden kann,
z.B. kann eine Abfrage nach Antworten fragen, die sich auf die Bedingungen
einer vorangegangenen Abbildung beziehen.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung wird eine Serie von Computerabbildungstests durchgeführt (zum
Beispiel gemäß 17),
in denen die Fehler mit Zeit als Funktion der verschiedenen oben
genannten Parametern berechnet werden. Bei der Abbildung von Verkehrsüberlastungen
in einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung werden die Parameter, die für die Bestimmung der optimalen
Anzahl der Abbildungen, die in einem Fenster zur Bestimmung der
durchschnittlichen Staulänge
benutzt werden, auf der Basis von Abbildungstests bestimmt. Dann
wird ein Satz der optimalen Anzahl der Abbildungen zusammengestellt,
um die Abbildung der durchschnittlichen Länge in einem Zeitfenster durchzuführen. An
dieser Stelle soll ausdrücklich
darauf hingewiesen werden, dass zwar die oben beschriebene Methode
zur Berechnung/Abschätzung
der gewünschten
Parameter bevorzugt wird, andere passende Methoden zur Berechnung/Abschätzung der
Parameter aber auch angewendet werden können.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die längste
Entfernung vom Fokus zu einer Sonde für alle Abbildungen in einem
Fenster als die Abschätzung
der durchschnittlichen Länge
der tatsächlichen Überlastung
bestimmt. Wenn aber die durchschnittliche Wegfahrrate der Fahrzeuge
pro Zyklus sich substanziell (z.B. mehr als 5%) von der durchschnittlichen
Eintreffrate der Fahrzeuge pro Zyklus unterscheidet, wird die Entfernung
des letzten Fahrzeugs in jeder Abbildung vorzugsweise artifiziell angepasst,
um den Trend in der Länge
der Schlange zu berücksichtigen,
der aufgrund der unterschiedlichen Eintreff- und Wegfahrraten entsteht.
Ziel dieser Anpassung ist das Beseitigen von Trends in der statistischen
Verteilung, so dass es sich im Wesentlichen um eine Poisson-Verteilung
handelt, und dann die durchschnittliche Staulänge wie oben beschrieben abzuschätzen und
letztendlich die Abschätzung anzupassen,
um die artifizielle Anpassung zu korrigieren.
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Eine
Möglichkeit
der Anpassung zur Beseitigung der Einflüsse von Trends auf die durchschnittliche
Eintreffrate und von Unregelmäßigkeiten
der Wegfahrrate besteht darin, die Verkettungen der Abbildungen
in einem Fenster zu nutzen und neue Abbildungen zu erstellen, die
keine Unregelmäßigkeiten in
der Wegfahrrate pro Zyklus oder Trends in der durchschnittlichen
Eintreffrate beinhalten. Die Wegfahrrate pro Zyklus und die durchschnittliche
Eintreffrate können
mit den oben beschriebenen Prozessen berechnet werden. Diese Anpassung
wird vorzugsweise auf der Wegfahrseite der Verkehrsüberlastung ausgeführt, um
z.B. eine sich allgemein erstreckende Verkehrsüberlastung auszugleichen, die
Wegfahrrate kann erhöht
werden, um die Abbildungsprobe an der Wegfahrseite zu verkürzen. Die
angepassten Abbildungen in dem Fenster können dann verwendet werden,
in einem übereinander
liegenden Verfahren, um die durchschnittliche Länge der Schlange in dem Fenster
abzuschätzen,
z.B. durch Auswählen
der am weitesten entfernten Position unter den Abbildungen im Fenster,
von der eine Antwort kommt (mit dem Fokus als Referenzpunkt). Die
Länge des
Fensters kann so ausgewählt
werden, dass sie die Anzahl der Abbildungen beinhaltet, die einen
minimalen Fehler bei der Abschätzung
der gewünschten
Parameter gewährleistet.
Die Tabellen der 18A und 18B zeigen,
unter anderem, die optimale Anzahl der Abbildungen in einem Abbildungsfenster
eines Systems, das 4% Sonden verwendet und eines Systems, das 3%
Sonden verwendet. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass die
Prozentzahl der Sonden (die einer der Parameter ist, die die Länge des
Fensters beeinflussen) auch zunächst
erst einmal abgeschätzt
werden kann, und dann entsprechend einer Verkettung von unterschiedlichen
Abbildungen kontinuierlich angepasst werden kann, bevor ein optimales
Abbildungsfenster bestimmt wird. Das erneute Anpassen der geschätzten Länge der Schlange
kann notwendig sein, um die entsprechende Fensterlänge festzulegen,
die zur Abschätzung der
Schlangenlänge
verwendet wird und um die Länge
der Schlange korrekt zu abschätzen.
Solche erneuten Anpassungen können
vorgenommen werden, indem die geschätzte Länge der Schlange auf Grundlage
des Ausgleichs von Trends in der durchschnittlichen Eintreffrate
sowie von unregelmäßigen Wegfahrraten
verändert
wird.
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Eine
andere Möglichkeit,
diese Anpassung und erneute Anpassungen zu berücksichtigen, besteht darin,
z.B. für
eine sich verändernde
Schlangenlänge
die Länge
für jede
Abbildung zu reduzieren (oder auszuweiten), und zwar um einen Wert,
der gleich der Länge
ist, um die sich die Abbildung aller Erwartung nach von der durchschnittlichen
Länge oder
von der Länge
der letzten Abfrage unterscheidet. Die längste dieser angepassten Längen für die unterschiedlichen
Abbildungen wird dann vorzugsweise als die Abschätzung der Länge verwendet. Die geschätzte Länge kann
dann auf der Basis des Trends weiter angepasst werden, so dass sie
in Bezug zu der Situation am Ende des Fensters steht (letzte Abbildung)
oder zu der durchschnittlichen Länge
während
des Fensters.
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Wo
die Durchfahrrate bekannt oder auf pro-zyklischer Basis bestimmt
ist, kann die Berechnung noch weiter verfeinert werden, um die Auswirkungen
der Schwankungen in der Durchfahrrate in bestimmten Zyklen auf die
Poisson-Verteilung zu beseitigen. Wenn pro-zyklische Durchfahrtsinformationen
verwendet werden, wird die Position der am weitesten entfernten
antwortenden Sonde nicht nur für Veränderungen
in der erwarteten Länge
der Schlange basierend auf den durchschnittlichen Unterschieden
wie im vorangegangenen Absatz beschrieben angepasst, sondern auch
für die
bekannten (und nicht statistischen) Veränderungen in der Länge der Schlange,
die durch Variationen in der Anzahl von Fahrzeugen, die die Schlange
in jedem Zyklus verlassen, verursacht werden.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung kann die Differenz zwischen den Ankunfts- und Wegfahrraten
beobachtet werden. In einer bevorzugten Ausführung wird die Rate beobachtet,
indem Trendanalysen der Längen
der geschätzten
Staulänge
benutzt werden. Auch andere Methoden, wie beispielsweise Optimalfilter
sind denkbar.
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In
der oben aufgeführten
Beschreibung wird die Abbildungszykluszeit vorzugsweise auf Basis
eines zuvor festgelegten Zeitschemas bestimmt, wie beispielsweise
dem Zeitschema eines Ampelsignals, um eine optimale Abschätzung zu
ermöglichen.
Zur Verdeutlichung muss allerdings hinzugefügt werden, dass in Fällen, in
denen die Verkehrsüberlastung
auf einen Unfall, das Verschmelzen von Fahrspuren o.ä. zurückgeht,
die Zykluszeit nicht festgesetzt ist und gewählt werden kann, um eine adäquate System-Zeitaufteilung
und/oder Längengenauigkeit
zu erzielen. Die Zykluszeit bestimmt die Bewegung pro Zyklus (Eintreffen
und Wegfahrt) und damit die Auflösung,
wobei bei höheren
Raten die Genauigkeit sinkt. Sogar bei Verkehrsüberlastungen vor einer Ampel kann
die Zykluszeit bei zwei Signalwechseln festgesetzt werden, bei beeinträchtigter
Leistung, aber der möglichen
Einsparung von Kommunikationsressourcen.
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Das
Fahrzeugabbildungs- und Verkehrsberichterstattungssystem bevorzugter
Ausführungen der
vorliegenden Erfindung bietet viel Raum für die Verteilung von Rechenleistung
innerhalb des Systems, sowohl zwischen den einzelnen Fahrzeugen (entweder
wenn sie als Abbildungsfahrzeug dienen oder als Empfänger von
Informationen) als auch als zentrale Station. Diese Verteilung ist
zumindest zum Teil aufgrund der Einfachheit der von der Erfindung geforderten
Rechenleistung möglich.
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In
bevorzugten Ausführungen
der Erfindung bestimmen Fahrzeuge ihre Position entweder absolut
mithilfe zweidimensionaler Abbildungen oder in Relation zu dem Fokus
einer Verkehrsüberlastung mithilfe
eindimensionaler Abbildungen. Das Ergebnis, eine Abbildung der Gebiete
mit Verkehrsüberlastungen
auf der Grundlage der Antworten auf Abfragen, wird am Ende den teilnehmenden
meldenden Fahrzeugen und/oder anderen Fahrzeugen und/oder Computer
gesteuerten Navigationssystemen in Fahrzeugen zur Verfügung gestellt.
Diese Abbildungen beinhalten als Option die geschätzte Zeit,
die es braucht, um die Verkehrsüberlastung
zu passieren. Neben der Erstellung der Abbildung selbst erfordert das
ein paar einfache Schritte (wie beispielsweise in 1–5 weiter
oben erläutert)
und das Zusammenfügen der
Informationen. Je nach Überlegungen
in Bezug auf die Kosten und die Bandbreite können diese Berechnungen weitergegeben
werden an (a) Computer in den Fahrzeugen, die ihre Position senden
(so dass das Fahrzeug eine am weitesten vom Fokus entfernte Position
in den letzten Abbildungszyklen oder eine Reihe von Positionen aus
den letzten Zyklen überträgt); (b)
an eine zentrale Station, welche die Positionen empfängt und
sie an alle Fahrzeuge im Pool überträgt; und
(c) an empfangende Fahrzeuge.
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7–15 zeigen
ein System zur Bestimmung und Abbildung von Gebieten mit Verkehrsüberlastung
gemäß einer
bevorzugten Ausführung der
Erfindung.
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7 zeigt
eine Antwort von Fahrzeugen in einer ersten Abbildungsphase, zur
Identifizierung überlasteter
Gebiete, in denen Fahrzeuge, die zum Stillstand gekommen sind oder
sich unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen, ihre Positionen,
die als schwarze Kästchen
in 7 dargestellt sind, vorzugsweise wie weiter oben
beschrieben gemeldet haben. Für
einen nachfolgenden Schritt ist entsprechend einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung eins von zwei möglicher
Verfahren denkbar. Wenn ein Fokus und Abzweigungen entsprechend der
Ergebnisse des ersten, in 7 dargestellten Abbildungsschrittes
identifiziert werden können,
erfolgt ein in 9 dargestellter Folgeschritt.
Wenn der Fokus nicht identifiziert werden kann, erfolgt der nächste Schritt
gemäß der Darstellung
in 8.
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8 zeigt
einen weiteren (in den meisten Fällen
Zwischen-) Abbildungsschritt, in dem Fahrzeuge (auch hier wieder
als schwarze Kästchen
dargestellt) in der Nähe
eines Fokus der Überlastung (der
eingekreiste Bereich in 7) aufgefordert wurden, ihre
Positionen zu melden, vorzugsweise in Schlitzen, mit einer höheren Auflösung (50
m) als in 7. 50m entsprechen in etwa der
Belegung durch 10 Fahrzeuge. Die grauen Schlitze beziehen sich nicht
auf Antworten sondern auf Staubereiche. Nachdem bestimmt wurde,
dass es in dem in 7 eingekreisten Gebiet offensichtlich
zu einer Überlastung
gekommen ist, wechselt das System in einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung von einer gebietsgebundenen Abbildung hin zu einer fokusgebundenen
Abbildung, vorzugsweise der eindimensionalen Abbildung, die in 9 dargestellt
ist. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass scheinbar zwei
Fahrzeuge in Abzweigung 1, zwei in Abzweigung 2 und eins in Abzweigung
4 melden. 8 zeigt auch die wahre Länge der Überlastung,
die in Abzweigungen 1 und 2 unzureichend und in Abzweigung 3 gar
nicht berichtet wird.
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An
dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass in dieser und
in den folgenden Abb. die Fahrzeuge nicht identifiziert werden;
lediglich ihre Position in Relation zu dem Fokus wird abgebildet. Wenn
also eine Fahrzeugposition in mehreren aufeinander folgenden Abbildungen
identifiziert wird, werden diese Informationen nur für das bessere
Verständnis
des Lesers aufgeführt,
das Abbildungssystem kennt diese Identifizierungen nicht.
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9 zeigt
eine Abbildung auf der Basis eines Überlastungsfokus an dem Treffpunkt
der Abzweigungen 1, 2, 3 und 4. Da es sich bei diesem Treffpunkt
um eine Kreuzung handelt, wird davon ausgegangen, dass es sich dabei
um den Fokus der Überlastung
handelt. In den Antwortschlitzen der 9 wird jede
einzelne Abzweigung (und nicht das gesamte Gebiet) mit einer Auflösung von
5 Metern abgebildet (etwa eine Fahrzeuglänge, mit Ausnahme von Abzweigung
2, die in diesem Fall mit einer niedrigeren Auflösung abgebildet wird). Darüber hinaus bestimmt
die Abbildung (dieses Merkmal ist optional) in den Fällen, in
denen es mehrere Fahrspuren in die gleiche Richtung gibt, in welcher
Fahrspur sich das Fahrzeug befindet (L1, L2, L3, L4), vorzugsweise
mit der gleichen Entfernung vom Fokus, der für jede Abzweigung abgebildet
wird. Für
einige Fahrspuren, z.B. Abbiegespuren, ist die Gesamtlänge der
abgebildeten Fahrspur kürzer
als andere Fahrspuren. Wenn die Auflösung der Position mit GPS oder Dead-Reckoning
nicht ausreicht, um die Fahrspur des Fahrzeugs zu bestimmen, kann zwischen
den Fahrspuren nicht unterschieden werden. Jedoch kann die Position
des Fahrzeugs in rechten oder linken Abbiegespuren aus den vom Fahrer
aktivierten Abbiegesignalen der Fahrzeuge geschlussfolgert werden.
Darüber
hinaus können
Fahrspuren zusammengefasst werden, um einen einzelnen Überlastungsstrom
darzustellen. Diese Methode wird manchmal bevorzugt, weil zusammengefügte Antworten
die Anzahl der erforderlichen Schlitze reduzieren.
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Wie
bei der höheren
Auflösung
zu erkennen ist, sind aus der Angabe eines einzelnen Fahrzeugs „e" in 8 nun
drei Fahrzeuge geworden. Außerdem
bleibt festzuhalten, dass in den Abbildungen der 8 und 9 die
gleiche Anzahl Schlitze verwendet wurde. Wenn die Anzahl der Fahrspuren nicht übertragen
wird, können
häufigere
Aktualisierungen, geringere Ausnutzung der Bandbreite (so dass mehr
Bandbreite für
das Abbilden anderer Überlastungsfokusse
zur Verfügung
steht) oder höhere
Auflösungen
erzielt werden.
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Des
weiteren soll angemerkt werden, dass wenn ein Fokus (und seine dazugehörigen Abzweigungen)
mit einer Abfrage in niedriger Auflösung identifiziert werden können (so
wie in 7 dargestellt), das Zoomen wie in 8 dargestellt
unter Umständen
nicht nötig
ist.
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10 und 11 zeigen
Berichte von Fahrzeugen zu einem späteren Zeitpunkt unter der Verwendung
der Berichte/Abbildungssysteme aus 8 und 9.
Dieser spätere
Zeitpunkt ist allerdings nah genug an einem früheren Bericht, so dass angenommen
werden kann, dass sich die Überlastung
nicht entscheidend verändert
hat. Auch hier werden die meldenden Fahrzeuge wieder in Form der schwarzen
Kästchen
und das wahre Ausmaß der Überlastung
in grauen Kästchen
dargestellt. Außerdem
ist zu erkennen, dass Fahrzeug „b" die Überlastung verlassen hat (durch
Passieren des Fokus) und die Fahrzeuge „g" und „f" in die Überlastung eingefahren sind.
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Wenn
nur die meldenden Positionen der Fahrzeuge wie in 10 und 11 dargestellt verwendet
würden,
um das Ausmaß der Überlastung zu
bestimmen, würde
die Länge
der Überlastung
in Abzweigung 2 unzureichend und in Abzweigung 4 nur schlecht berichtet.
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Wie
allerdings bereits zuvor gezeigt, kann die Überlastungsstruktur als „quasi
stationär" betrachtet werden,
zumindest über
den Zeitraum einiger Abbildungszyklen (z.B. eine bis mehrere Minuten).
Diesen Umstand berücksichtigend
kann man für jede
der Abzweigungen annehmen, dass sich die Länge der Überlastung in jeder Abzweigung
zwischen den beiden (oder mehr) Meldephasen nicht wesentlich verändert hat,
und dass lediglich die Bewegung der wenigen meldenden Fahrzeuge
eine Veränderung
der Abbildung verursacht hat. Alternativ dazu können die Fahrzeuge selbst ihre
eigenen Positionsinformationen für
eine Reihe von Zyklen speichern und entweder ihre größte Entfernung
vom Fokus (während
der Verlangsamung) während
der letzten paar Zyklen übertragen
oder in einer Reihe von Schlitzen übertragen, die für diese
vergangenen (und aktuellen) Positionen stehen.
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12 zeigt
eine „virtuelle" Abbildung der Überlastung
an einer Kreuzung, die entsprechend der weiter oben beschriebenen
Methode des erneuten Abbildens (mithilfe zweier aufeinander folgender Abbildungen)
erstellt wurde. Eine virtuelle Abbildung enthält nicht nur aktuelle Positionen
der Fahrzeuge, sondern die gesamte geschätzte Länge der Überlastung. Die in 12 dargestellte
Abbildung zeigt das „bekannte" überlastete Gebiet in schwarz
und eine noch nicht bekannte Länge
der Überlastung
in grau. Die Überlastungslängen wurden
abgeleitet, indem die in 9 und 11 gemeldeten
Fahrzeugpositionen verwendet wurden. An dieser Stelle ist anzumerken,
dass die Überlastungslänge in einer
viel größeren Genauigkeit
bekannt ist als in allen anderen einzelnen Abbildungen in den 8–11: Des weiteren
werden vorzugsweise erneute Abbildungszyklen benutzt, um die Genauigkeit
des Systems noch weiter zu verbessern.
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Die
bevorzugten Ausführungen
der Erfindung, so wie in diesem Dokument beschrieben, bieten, bei
wenigen meldenden Fahrzeugen, verbesserte Auflösung und Genauigkeit der Länge einer Überlastung,
verbesserte Validität
der Überlastung
und häufige
Aktualisierungen. Durch das richtige Auswählen der Zeit zwischen den
erneuten Abbildungen und der Anzahl der erneuten Abbildungen, die
bei der Erstellung einer Abbildung verwendet werden, kann die Genauigkeit
des Abbildens auf Kosten der Zeitauflösung variiert werden.
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Das
oben beschriebene System kann eine zentrale Entscheidungsinstitution
nutzen, die Informationen von Fahrzeugen erhält, die Wegführung für jedes
Fahrzeug plant und dann eine Strecke oder Streckenänderungen
an die einzelnen Fahrzeuge überträgt. Diese
Art von System hat den Vorteil, dass die Wegführung für jedes Fahrzeug die Wegführung für die anderen
Fahrzeuge berücksichtigt,
und das Kontrollzentrum kann bei der Berechnung der Wegführung einen
entsprechenden Ausgleich schaffen, um minimale Verzögerungen
und andere Optimierungen zu ermöglichen.
Der Nachteil eines solchen Systems besteht in der großen Bandbreite,
die hierfür
erforderlich ist, um die einzelnen Fahrzeuge über ihre individuell berichtigte
Wegführung
in Kenntnis zu setzen.
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Ein
zweiter Ansatz für
Wegführungssysteme, der
auch denkbar ist, sieht vor, dass jedes der Fahrzeuge seine eigene
Strecke berechnet, und zwar auf der Grundlage von Informationen über die
aktuelle Verkehrssituation, die es von einem zentralen Sender erhält. Zwar
erfordern derartige Systeme nur eine geringe Bandbreite, aber die
von den einzelnen Fahrzeugen berechneten Strecken, können zukünftige Auswirkungen
der Streckenwahl auf andere Fahrzeuge nicht berücksichtigen. In weiteren bevorzugten Ausführungen
der Erfindung, werden die eigentlichen Überlastungsabbildungen auch
in den Fahrzeugen hergestellt, die unbehandelte oder zum Teil zusammengetragene
Informationen von den Fahrzeugen in Verkehrsüberlastungen erhalten.
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Ein
alternatives System 190 dieser Art, entsprechend einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung, wird in 13 dargestellt. In 13 erhalten eine
Vielzahl von Regional-Transceivern 200 Informationen von
Fahrzeugen in Regionen, die um die Transceiver 200 liegen.
Diese Informationen werden vorzugsweise an einen Konzentrator 204 geleitet,
der Informationen von einer Reihe Transceiver 200 empfängt und
die Informationen an eine Zentralstation 206 weiter gibt.
Zentralstation 206 überträgt die Informationen
(entweder als unbehandelte Informationen oder als Abbildungen oder
unter Verwendung eines anderen passenden Formats) dann erneut an
alle Fahrzeuge. Zentralstation 206 kann auch benutzt werden,
um die Abfragen zu erstellen und um dann Abfragen mit multiplexen
Daten sowie erstellte Verkehrsabbildungen zu übertragen. Wenn die Abfragen und
Ergebnisse von allen Empfängern
empfangen wurden, können
sie die neuesten Übertragungsergebnisse
zusammen mit den gespeicherten (vorangegangenen) Abfragen verwenden,
um präzise
Abbildungen mit den weiter oben beschriebenen Verfahren zu erstellen.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung werden Fahrzeuge aufgefordert, Informationen darüber zu senden,
welche einer bestimmten Anzahl problematischer Kreuzungen (einschließlich bereits überlasteter
Kreuzungen) sie wahrscheinlich anfahren werden und wann sie sie
anfahren werden. Diese Informationen werden vorzugsweise in Schlitzen übertragen
(gemäß einer
Abfrage), die den Kreuzungen und den geschätzten Eintreffzeitintervallen
zugeordnet sind. Da möglicherweise
mehr als ein Fahrzeug eine bestimmte Kreuzung während eines durch einen Schlitz
dargestellten Zeitintervalls ansteuern wird, wird in einer bevorzugten
Ausführung
der Erfindung jedem Zeitintervall eine Vielzahl von Schlitzen zugeordnet,
und die Anzahl der Fahrzeuge wird anhand der Anzahl und dem Prozentsatz
der Schlitze, in denen ein Signal empfangen wird, abgeschätzt, und
zwar mithilfe statistischer Abschätzungen und auf der Grundlage
jedes einzelnen Fahrzeugs, das die Antwortkriterien erfüllt und
willkürlich
in einem der vielen einem Zeitintervall zugeordneten Schlitze antwortet.
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Alternativ
oder zusätzlich
dazu, kann die zukünftige
Entwicklung aktueller Verlangsamungen anhand der bisherigen Entwicklung
der Verlangsamung, der Veränderungsrate
der Länge
der Verlangsamung und der durchschnittlichen Geschwindigkeit der
Fahrzeuge, die sich in der Verlangsamung befinden, geschätzt werden.
Diese Informationen können den,
Fahrzeugen auf der Basis von Vergleichen von Entwicklungen von Verlangsamungen,
die mit den oben beschriebenen Verfahren festgestellt wurden, zur
Verfügung
gestellt werden. Ein solches Verfahren hilft bei der Erstellung
einer Zeitentwicklungsabbildung von Kreuzungen, bei denen es häufig zu
Verkehrsüberlastungen
(Problemstellen) kommt.
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Auf
der Basis der Abschätzungen
für die
Anzahl der eintreffenden Fahrzeuge und die Zeit der Ankünfte der
Fahrzeuge an den Problemstellen, erstellt die Zentralstation statistische
Informationen über
zukünftig
zu erwartende Verkehrsstaus. Um die Fahrzeuge allerdings mit Echtzeit-Informationen über erwartete
Verkehrsstaus zu aktualisieren, muss das System periodische Überprüfungen von
Problemstellen durchführen
und Fahrzeuge mit bestätigten
Vorhersagen zu Verkehrsstaus aktualisieren, so dass diese ihre individuellen
Strecken neu berechnen. Diese Abschätzungen der Ankunftszeiten
können
auf einem anfragegebundenen System basieren, wie weiter oben beschrieben,
in dem die Abfragen Informationen zu der erwarteten Ankunftszeit
der Fahrzeuge an verschiedenen Kreuzungen anfordern, einschließlich mindestens
der Kreuzungen, die bereits überlastet
sind.
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Die
Neuberechnung von Strecken, die Übertragung
von Ankunftszeiten an Problemstellen und die Abschätzungen
zu zukünftigen
Verkehrsstaus und Verlangsamungen gewähren ein anpassungsfähiges, aufgefrischtes
Verfahren, das aktuelle und vorhergesagte Informationen benutzt
und das jedem Fahrzeug die Informationen gibt, die für ein dezentrales
Streckenberechnungssystem, das zukünftige Probleme wirksam vermeidet,
erforderlich sind, ohne dabei riesige Bandbreiten wie für die zentrale
Berechnung der Strecken für
Fahrzeuge zu benötigen.
-
Ein
kontinuierlicher Prozess, der das Fahrzeug mit Informationen zu
aktuellen und erwarteten Verkehrsstaus aktualisiert, könnte mit
einem dynamischen Streckenführungssystem
(Dynamic Route Guidance, DRG) verwendet werden, das die bevorzugten
Strecken dynamisch auswählt.
Ein in einem Fahrzeug durchgeführter
DRG-Prozess sollte aller Voraussicht nach Überlastungen auf Straßen auf synchronisierte
Art und Weise, bei der unterschiedliche Fahrzeuge ihre DRG-Prozesse
synchronisieren, entzerren. Die Synchronisation wird bevorzugt,
um zu vermeiden, dass zu viele Fahrzeuge die gleiche Strecke wählen und
dann dort für
eine Überlastung sorgen.
Mit solch einer Methode kann eine nachträgliche Verbesserung nach dem
Trial-and-Error-Verfahren verwendet werden. Das bedeutet, dass wenn Fahrzeuge
Informationen über
vorausgesagte Anzahlen von Fahrzeugen empfangen, von denen erwartet
wird, dass sie eine Straße
oder Kreuzung in einer bestimmten Zeit passieren, dann sollten sie
eine „weniger
bevorzugte" Alternative
wählen.
Diese Alternative kann ihre Reisezeit oder Reisedistanz zu einem
gewissen Grad erhöhen;
aber das Gesamtergebnis ist in der Regel, dass es nicht zu Überlas tungen
kommt bzw. dass diese nicht so stark ausfallen. Wenn bei einer zweiten Überprüfung des
erwarteten Verkehrs festgestellt wird, dass es trotzdem noch zu einer Überlastung
kommt, werden von einigen Fahrzeugen noch weniger bevorzugte Alternativen
(d.h. Strecken, die noch länger
dauern bzw. noch länger sind)
benutzt, zumindest bis die Reisezeit zwischen den Fahrzeugen wieder
ausgeglichen ist.
-
In
den 14 und 15 sind
zwei Systeme dargestellt, die entsprechend bevorzugter Ausführungen
der Erfindung zur Verbindung von Abbildungsinformationen und Fahrzeugnavigationssystemen
(FNS) dienen.
-
In 14 ist
ein einfaches System 220 in einem Fahrzeug dargestellt,
in dem ein intelligenter Abbildungs-Transceiver 222 Abfragen
und Schlitzzuteilungen empfängt
und Position und/oder andere Informationen in entsprechenden Schlitzen
sendet. Abbildungssystem 222 sendet Verkehrsinformationen
an FNS-System 224 über
eine Standardschnittstelle, wie z.B. Japans VICS-Schnittstelle oder
den Europäischen
RDS-Standard oder andere Informationsschnittstellenformate.
-
In 15 wird
ein weiter entwickeltes System dargestellt, in dem das FNS weitere
Rechenkapazitäten
und/oder Daten und/oder Zeitschemata an die Abbildungs-Transceiver
liefern kann, beispielsweise GPS-Positions-Informationen (die der
Abbildungs-Transceiver benutzt, um seine Position zu bestimmen),
GPS-Zeitschemata (die als Master-Zeitschema für das Abbildungssystem benutzt
werden können,
wobei die Schlitze von einem GPS-Zeitsignal gesteuert werden, das
allen Fahrzeugen und Basisstationen gemeinsam ist), Dead-Reckoning-Positionsinformationen
(um die Genauigkeit der berichteten Positionen zu verbessern) und/oder
abbildungsbezogene Informationen (so dass das Abbildungssystem Verkehrsabbildungen
für das
FNS liefern kann). Zusätzlich
dazu können
die Abbildungs-Transceiver
Verkehrsinformationen von anderen Quellen empfangen und an das FNS
weiter leiten, welches diese dann mit seinen eigenen Informationen
kombinieren kann. Alternativ dazu können GPS-Informationen von einem internen GPS-Empfänger im
Abbildungs-Transceiver (z.B. 222 in 14) oder
von einer externen Quelle (z.B. Daten vom FNS) bestimmt werden.
-
Informationen
können
vom Kontrollzentrum an die Fahrzeuge gesendet werden, um diese z.B.
in die Lage zu versetzen, durchschnittliche Reiseverzögerungen
zu minimieren, indem sie das dezentrale DRG nutzen. Diese Informationen
können
aus den zuvor genannten Abbildungen bestehen oder aus Abbildungen
von Reiseverzögerungsinformationen an
verschiedenen Kreuzungen. Die Fahrzeuge können diese Informationen dann
verwenden, um ihre Route zu optimieren. Alternativ dazu können aktuelle und
erwartete Abbildungen vom Kontrollzentrum benutzt werden, um an
einige der Fahrzeuge Wegführungsinformationen
zu senden, um so Verkehrsverzögerungen
auszugleichen. Die schnelle Antwort des Abbildungssystems erlaubt
so oder so eine Echtzeit-Beobachtung und -Anpassung sowie eine kontinuierliche
Stabilisierung von Verkehrsmustern mit zusätzlichen Wiederholungen. Wie
zuvor beschrieben, werden in einem dezentralen System nur erwartete Verkehrsmuster
vom Kontrollzentrum übertragen, und
jedes Fahrzeug berechnet dann seine eigene Route.
-
In
vielen der genannten bevorzugten Ausführungen der Erfindung wird
das System entsprechend eines Synchronisationssignals, das von der
Kontrollstation übertragen
wird, ausgelöst
und/oder synchronisiert. Andere Quellen der Synchronisation, die
sowohl die entfernte als auch die Kontrollstation synchronisieren,
wie z.B. GPS empfangene Signale oder andere Zeitschemasignale, können verwendet
werden, um das System auszulösen
und/oder zu synchronisieren.
-
Die
Erfindung wurde in diesem Dokument mithilfe von Beispielen beschrieben,
in denen die Angabe des Signals in Zeit-, Frequenz- oder in Zeit-Frequenz-Schlitzen
gesendet werden. Auch andere Arten von Übertragungsschlitzen sind in
der Erfindung nützlich,
wie z.B. das Frequenzsprungverfahren und andere Spread-Spectrum-Sendeschlitze.
Der Begriff „Sendeschlitz" oder „Schlitz", so wie er in diesem
Dokument verwendet wird, schließt
all diese Arten von Schlitzen mit ein. Außerdem wurde die Erfindung
in einer bevorzugten Ausführung
beschrieben, in der die Positionen der Sonden mithilfe des zuvor
beschriebenen bevorzugten Anfrage/Schlitz-Antwort-Verfahrens bestimmt
wird; in anderen bevorzugten Ausführungen der Erfindung kann
die eigentliche Berichterstattungsfunktion andere Datenübertragungsmethoden
verwenden, wie z.B. Aloha, Slotted-Alhoa oder andere bereits bekannte
Methoden. In derartigen Übertragungsmethoden
wird beispielsweise die Entfernung von einem Fokus auf der Basis von
Daten bestimmt, die die Entfernung vom Fokus spezifizieren. Solche
Methoden können
nützlich
sein, wenn die Prozentzahl der Sonden relativ gering ist, z.B. nicht
mehr als 5% beträgt.
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Die
Begriffe „umfassen", „haben" „dazu gehören", „unter
anderem" und „einschließen" sowie deren verschiedene
Formen, sofern sie in diesem Dokument benutzt werden, bedeuten „einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf."