EP1413999A1 - Verfahren zur Generierung impliziter informationen aus FC-Daten - Google Patents

Verfahren zur Generierung impliziter informationen aus FC-Daten Download PDF

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EP1413999A1
EP1413999A1 EP03090359A EP03090359A EP1413999A1 EP 1413999 A1 EP1413999 A1 EP 1413999A1 EP 03090359 A EP03090359 A EP 03090359A EP 03090359 A EP03090359 A EP 03090359A EP 1413999 A1 EP1413999 A1 EP 1413999A1
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route
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traffic
time
determined
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Claudius SCHNÖRR
Björn Reichel
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for generating implicit information from FC data for determining travel times and for detecting that there are no accidents.
  • Traffic conditions can change very quickly in road traffic due to different influences. Resulting traffic disruptions, e.g. Traffic jams represent a danger for subsequent road users. Current traffic reports or route recommendations based on route-related travel time losses inform road users of such disruptions, also for safety reasons to prevent accidents.
  • FCD floating car data
  • the transmitted measurement history only covers a small part of the recent past.
  • the information implicitly contained therein about free routes and free intersections is not evaluated and used because the vehicle preferably reports when traffic jams occur.
  • this information is just as important for the interpretation of the traffic situation and for good route or even diversion recommendations, especially in conurbations, as the knowledge of traffic jams.
  • the transfer is therefore usually asynchronous in time depending on the criterion met.
  • the last-mentioned criterion in particular serves to detect traffic jams into which the vehicle has driven.
  • the sequence of location and time information together with the speed values is then compared with a digital map in the control center.
  • a road consists of a sequence of sections, also called "road elements (RE)". If the individual road elements along the triple can be localized without any doubt, the result is a seamless sequence of road elements passed through. If there are doubts about the route traveled if there are several alternative routes, this list may also have gaps. The route that the vehicle has taken is then reconstructed from this list of localized road elements.
  • the object of the invention is therefore to obtain the information implicitly contained, to evaluate it and to interpret it appropriately or to make it usable.
  • the invention solves the task of obtaining, evaluating, interpreting and utilizing the information implicitly contained in accordance with the features of claim 1.
  • Advantageous configurations are specified in the subclaims.
  • the method according to the invention offers a robust solution to this problem. It can be used on all road types, both in and out of town to determine free distances and intersections based on FCD. It is therefore also suitable for creating travel times and traffic reports as well as for direct vehicle control and traffic control and for numerous other services.
  • the traffic information generated is communicated to road users as traffic reports or as route recommendations.
  • FIG. 1 shows the localization of road elements 2 on the basis of a sequence of measuring points x along a direction of travel 1, which the floating car (FC) 4 transmits to a control center. The result is a sequence of passed road elements 2. The route of the vehicle is reconstructed from this in the form of the localized route 3.
  • FIG. 2 shows the reconstruction of the route along a direction of travel 1 between two FC messages of the same vehicle 4 by using the implicitly located route 5 obtained between the localized routes 3 reconstructed by road elements 2.
  • Figure 3 shows the reconstruction of the turning behavior at an intersection. If, for example, a vehicle 4 sent because it had gotten into a traffic jam in front of an intersection, and if it reports again later, it is concluded that the vehicle is turning in the direction of travel 1.
  • the FC since the FC only transmits a small part of its measured value history and this is mainly triggered by traffic jams, it only provides information for the parts of the route that are explicitly "marked” with triplets with measured value information. It does not provide any explicit information for the routes between the reporting positions.
  • the transmitted information can also be represented in a form other than triples, for example as a sequence of route information (x1, x2, t1, t2, v), where x1 and x2 identify the start and end of a route, t1 and t2 denote the times, where the vehicle reached x1 or x2, and v stands for the average speed on the route.
  • the route between the two directly reconstructable sections can be determined (Fig. 2).
  • the implicit information contained in successive telegrams of the same trip is used to reconstruct the route that has not been reconstructed so far.
  • the possible route alternatives are determined in the form of road element lists via a route search between the last triples of the previous telegram and the first triples of the follow-up telegram.
  • probabilities for alternative routes are determined taking into account the travel times or speeds and the routes and, if necessary, prior knowledge about these routes.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
  • Navigation (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Generierung impliziter Informationen aus FC-Daten zur Ermittlung von Reisezeiten, Kreuzungsübergangszeiten und zur Störfallerkennung in einem Straßennetz, wobei bei Empfang eines FC-Telegrammes das letzte FC-Telegramm der gleichen Fahrt bestimmt wird; aus den Orts- und Zeitinformationen der beiden Telegramme auch die zwischen den beiden Telegrammen befahrene Strecke, die nicht explizit durch diese Informationen beschrieben wird, mittels einer Wegesuche aus Wegalternativen rekonstruiert wird; für diese Fahrstrecke eine mittlere Reisegeschwindigkeit bzw. eine Reisezeit bestimmt wird, und/oder für Kreuzungen auf der gesamten Fahrstrecke Abbiegehäufigkeiten und Abbiegewartezeiten bestimmt werden und aus den Reisezeiten bzw. -Geschwindigkeiten dieser Fahrstrecke einer Straße und/oder den Abbiegehäufigkeiten und -wartezeiten an Kreuzungen über Verkehrsinformationssysteme Informationen erzeugt und den Verkehrsteilnehmern unmittelbar oder mittelbar über Informationsdienste mitgeteilt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Generierung impliziter Informationen aus FC-Daten zur Ermittlung von Reisezeiten und zur Erkennung auf Störfallfreiheit.
  • Im Straßenverkehr können sich Verkehrszustände aufgrund unterschiedlicher Einflüsse sehr schnell ändem. Resultierende Verkehrsstörungen, z.B. Staus, stellen dabei eine Gefahr für nachfolgende Verkehrsteilnehmer dar. Über aktuelle Verkehrsmeldungen oder auf streckenbezogenen Reisezeitverlusten basierende Routenempfehlungen werden den Verkehrsteilnehmern solche Störungen, auch aus Sicherheitsgründen zur Unfallvermeidung, zur Kenntnis gebracht.
  • Bekannt sind neben lokal stationierten Sensoren, die Verkehrsmeßwerte aufnehmen, "Floating Car Daten (FCD)", die von Fahrzeugen, die im Straßenverkehr "mitschwimmen", geliefert werden. Diese übertragen in der Regel eine Kurzzeithistorie von gefahrenen Geschwindigkeitswerten. Die Übertragung wird dabei ausgelöst durch verschiedene Kriterien, insbesondere durch Unterschreiten eines Geschwindigkeitsniveaus für eine bestimmte Zeit. Dadurch werden Staus detektiert.
  • Allerdings deckt die übertragene Meßwerthistorie nur einen geringen Teil der näheren Vergangenheit ab. Insbesondere in Ballungsräumen wird die darin implizit enthaltene Information über freie Wegstrecken und freie Kreuzungsübergänge nicht ausgewertet und genutzt, denn das Fahrzeug meldet bevorzugt beim Eintritt in Stauereignisse. Diese Informationen sind aber für die Interpretation der Verkehrslage und für gute Routen- oder gar Umleitungsempfehlungen, besonders in Ballungsräumen, ebenso wichtig wie die Kenntnis über Stauereignisse.
  • In Floating-Cars werden laufend Geschwindigkeitswerte gesammelt. Getriggert durch bestimmte Kriterien werden diese Daten zusammen mit Zeit und Ortsangaben an eine zentrale Datenverarbeitung übertragen, z.B. über SMS oder Bündelfunk. Die Ortsinformation bezieht es dabei aus GPS-Messungen (Global Positioning System) sowie gegebenenfalls durch Abgleich dieser Positionsdaten mit einer hinterlegten digitalen Karte. Kriterien, die eine Übertragung der letzten gesammelten Geschwindigkeitwerte veranlassen, können dabei z.B. sein:
    • Der Ablauf jeder halben Stunde;
    • durchfahrene Distanz von 30 Kilometern;
    • Unterschreiten eines Geschwindigkeitsniveaus für eine bestimmte Zeit.
  • Die Übertragung erfolgt daher in der Regel zeitlich asynchron je nach erfülltem Kriterium. Insbesondere das zuletzt genannte Kriterium dient der Detektion von Stauereignissen, in die das Fahrzeug hineingefahren ist.
  • In der Zentrale wird dann die Folge von Orts- und Zeitinformationen zusammen mit den Geschwindigkeitswerten, also Folgen aus (x, t, v)-Tripeln, mit einer digitalen Karte verglichen. In der digitalen Karte besteht eine Straße aus einer Folge von Abschnitten, auch "Road-Elemente (RE)" genannt. Können die einzelnen Road-Elemente entlang der Tripel zweifelsfrei lokalisiert werden, so ist das Ergebnis eine lückenlose Folge von durchfahrenen Road-Elementen. Bestehen bei mehreren Wegalternativen Zweifel über den durchfahrenen Weg, so kann diese Liste auch Lücken aufweisen. Aus dieser Liste von lokalisierten Road-Elementen wird dann der Fahrweg, den das Fahrzeug genommen hat, rekonstruiert.
  • Es ist kein Verfahren bekannt, welches derzeit implizite Informationen über nicht durch FCD direkt abgedeckte Streckenbereiche einer Straße oder Abbiegemöglichkeiten in Ballungsräumen aus Daten von Floating-Cars automatisch bestimmen und nutzen würde.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die implizit enthaltene Information zu gewinnen, auszuwerten und geeignet zu interpretieren bzw. nutzbar zu machen.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe der Gewinnung, Auswertung, Interpretierung und Nutzbarmachung der implizit enthaltenen Informationen entsprechend der Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine robuste Lösung für dieses Problem. Es ist auf allen Straßentypen, sowohl inner- als auch außerorts zur Ermittlung freier Wegstrecken und Kreuzungsübergänge auf Basis von FCD einsetzbar. Es ist damit auch zur Erstellung von Reisezeiten und Verkehrsmeldungen sowie zur direkten Fahrzeugbeeinflussung und Verkehrslenkung und für zahlreiche andere Dienste geeignet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist folgendermaßen gegliedert:
    • 1. Bei Empfang eines FC-Telegrammes Bestimmung des letzten FC-Telegrammes der gleichen Fahrt.
    • 2. Rekonstruktion der Strecke, welche die herkömmliche explizite Rekonstruktion nicht abdeckt, über eine geeignet gewählte Wegesuche.
    • 3. Bestimmung der mittleren Reisegeschwindigkeit oder der Reisezeit für die in der Strecke enthaltenen Teilstrecken.
    • 4. Weiterverarbeitung dieser mittleren Reisegeschwindigkeit oder der Reisezeit zu einem Verkehrszustand, in der Regel dicht oder frei, geltend für die betreffenden Teilstrecken.
    • 5. Weiterverarbeitung der Reisezeit zu einer "Überquerungszeit", geltend für Kreuzungen oder Kreuzungsübergänge, die auf der durchfahrenen Strecke liegen.
    • 6. Erfassung von relativen Abbiegehäufigkeiten je Start- und Zielrichtung, z.B. auch als mittlere Funktion der Tageszeit, für Kreuzungen in Ballungsräumen.
    • 7. Berücksichtigung dieser mittleren Reisegeschwindigkeit oder dieser Reisezeit bzw. der daraus abgeleiteten Verkehrszustände von Strecken oder Kreuzungen in Routenplanungen oder anderen Diensten.
  • Eine weitere Anwendung kann die Kapazitätsschätzung von Kreuzungen je Abbiegemöglichkeit
    • offline zur Auslegung von Kreuzungen,
    • bei genügend hohem Anteil von FCs am Verkehrsaufkommen auch online, z.B. zur Ampelphasensteuerung, sein.
  • Falls für eine mögliche Wegstrecke eines Fahrzeuges mehrere Alternativen bestehen sollten, werden diesen Alternativen Wahrscheinlichkeiten zugeordnet, die je nach ihrer Gewichtung die Wahrscheinlichkeit, daß ein Fahrzeug die dementsprechende Strecke durchfährt, angibt.
  • Die erzeugten Verkehrsinformationen werden als Verkehrsmeldungen oder als Routenempfehlungen an Verkehrsteilnehmer mitgeteilt.
  • Anhand der beiliegenden Zeichnung soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.
  • Figur 1 zeigt die Lokalisierung von Road-Elementen 2 anhand einer Folge von Meßpunkten x entlang einer Fahrtrichtung 1, die das Floating Car (FC) 4 zu einer Zentrale überträgt. Ergebnis ist eine Folge von durchfahrenen Road-Elementen 2. Daraus wird der Fahrweg des Fahrzeuges in Form der lokalisierten Fahrstrecke 3 rekonstruiert.
  • Figur 2 zeigt die Rekonstruktion des Fahrweges entlang einer Fahrtrichtung 1 zwischen zwei FC-Nachrichten des gleichen Fahrzeuges 4 durch Nutzung der zwischen den durch Roadelemente 2 rekonstruierten lokalisierten Fahrstrecken 3 erhaltenen implizit lokalisierten Fahrstrecke 5.
  • Figur 3 zeigt die Rekonstruktion des Abbiegeverhaltens an einer Kreuzung. Sendete beispielsweise ein Fahrzeug 4, weil es in einen Stau vor einer Kreuzung geraten war, und meldet es sich später woanders wieder, so wird auf einen Abbiegevorgang entsprechend der Fahrtrichtung 1 geschlossen.
  • Da das FC jedoch nur einen kleinen Teil seiner Meßwerthistorie überträgt und dies hauptsächlich getriggert durch Stauereignisse erfolgt, liefert es lediglich Informationen für die Teile des Fahrweges, die explizit durch Tripel mit Meßwertinformationen "markiert" sind. Für die zwischen den Meldepositionen liegenden Strecken liefert es keine explizite Information.
    Die übertragene Information kann auch in anderer Form als Tripeln repräsentiert sein, z.B. als Folge von Streckeninformationen (x1, x2, t1, t2, v), wobei x1 und x2 den Anfang und das Ende einer Strecke kennzeichnen, t1 und t2 die Zeitpunkte bezeichnen, an denen das Fahrzeug x1 bzw. x2 erreichte, und v für die mittlere Geschwindigkeit auf der Strecke steht.
  • Aus der Kenntnis, daß es sich bei zwei FC-Telegrammen an die Zentrale um das gleiche Fahrzeug handelt, und der Kenntnis der möglichen Wegaltemativen aus einer digitalen Karte, kann die Wegstrecke zwischen den beiden direkt rekonstruierbaren Teilstrecken ermittelt werden (Fig. 2). Anders ausgedrückt, die in aufeinanderfolgenden Telegrammen der gleichen Fahrt enthaltene implizite Information wird zur Rekonstruktion der bisher nicht rekonstruierten Strecke genutzt.
  • Dazu werden über eine Wegesuche zwischen den zeitlich letzten Tripeln des Vorgängertelegramms und den zeitlich gesehen ersten Tripeln des Nachfolgetelegramms die möglichen Wegalternativen in Form von Road-Elementelisten ermittelt. Bei mehreren Alternativen werden unter Berücksichtigung der Fahrzeiten bzw. -geschwindigkeiten und den Wegstrecken und ggf. a-priori-Wissen über diese Wegstrecken Wahrscheinlichkeiten für Wegalternativen festgelegt.
  • Eine Umsetzung hat ergeben, daß auf diese Weise im Schnitt etwa zusätzliche 50% der sonst in den Telegrammen direkt abgedeckten Wegstrecke rekonstruierbar und damit interpretierbar werden, und zwar noch innerhalb einer Begrenzung auf z.B. aktuell zurückliegende 20 Minuten. Der größere Anteil davon entfällt auf Ballungsräume in Verbindung mit einer LKW-gestützten FCD-Flotte.
  • Da die ermittelten Informationen hauptsächlich Aufschluß über relativ frei befahrbare Strecken liefem, denn sonst hätte sich das FC direkt gemeldet, werden folgende Interpretationen für implizit rekonstruierte Strecken vorgenommen:
    • 1. die mittlere Reisegeschwindigkeit: seien (x1, t1, v1) und (x2,t2,v2) die Tripel, welche die fragliche Strecke einschließen, so gilt: v_mittel = (x2-x1)/(t2-t1).
    • 2. die Reisezeit: t_Reise = t2-t1.
    • 3. aus der mittleren Reisegeschwindigkeit wird auf den Verkehrszustand geschlossen und die Strecke je nach Geschwindigkeitseinteilung als stockend, dicht oder frei ausgewiesen. Ist beispielsweise für diese Strecke durch eine öffentliche Verkehrsmeldung noch ein Stau ausgewiesen, so wird diese "Stauinformation" aufgehoben und für die Strecke wieder "frei" gemeldet, noch bevor die Meldung durch die öffentliche Quelle abgemeldet wird. Dadurch ergibt sich eine geringere Abmeldeverzögerung in solchen Fällen.
    • 4. In Ballungsräumen werden Kreuzungen bzw. Kreuzungsübergänge als frei erkannt.
    • 5. In Ballungsräumen werden damit Abbiegehäufigkeiten und -verhältnisse an Kreuzungen und damit typische richtungsabhängige Kreuzungsbelastungen über die Zeit erfaßbar. Daraus können z.B. folgende mittlere Schätzwerte über die Tageszeit (vgl. Fig. 3) abgeleitet werden:
      • wieviel Prozent der aus Richtung (a) kommenden Fahrzeuge biegen in Richtung (b) ab;
      • welche Reisezeit bzw. Wartezeit entsteht an dieser Kreuzung von Richtung (a) nach (b);
      • wie stark, gemessen an der Gesamtkapazität, ist die Kreuzung von (a) nach (b) ausgelastet;
      • wie hoch ist die Gesamtkapazität (bzw. der maximal mögliche Fahrzeugfluß gemessen in Fahrzeugen pro Zeiteinheit) der Kreuzung mindestens von (a) nach (b);
  • Aus normalen FCD-Stautelegrammen, welche aus Wartezeiten an Kreuzungen resultieren, läßt sich dies nicht ermitteln, da sie typischerweise nur den Bereich vor der Kreuzung abdecken.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Generierung impliziter Informationen aus FC-Daten zur Ermittlung von Reisezeiten, Kreuzungsübergangszeiten und zur Störfallerkennung in einem Straßennetz,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - bei Empfang eines FC-Telegrammes das letzte FC-Telegramm der gleichen Fahrt bestimmt wird;
    - aus den Orts- und Zeitinformationen der beiden Telegramme auch die zwischen den beiden Telegrammen befahrene Strecke, die nicht explizit durch diese Informationen beschrieben wird, mittels einer Wegesuche aus Wegalternativen rekonstruiert wird;
    - für die zwischen den beiden Telegrammen befahrene Strecke eine mittlere Reisegeschwindigkeit bzw. eine Reisezeit bestimmt wird, und/oder für Kreuzungen auf der gesamten Fahrstrecke Abbiegehäufigkeiten und Abbiegewartezeiten bestimmt werden;
    - aus den Reisezeiten bzw. -Geschwindigkeiten dieser Fahrstrecke einer Straße und/oder den Abbiegehäufigkeiten und -wartezeiten an Kreuzungen über Verkehrsinformationssysteme Informationen erzeugt und den Verkehrsteilnehmern unmittelbar oder mittelbar über Informationsdienste mitgeteilt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    aus der Reisezeit oder -geschwindigkeit ein Verkehrszustand für diese rekonstruierte Strecke bestimmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, daß
    aus der Reisezeit oder -geschwindigkeit eine Reisezeit oder Abbiegewartezeit für eine Kreuzung bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, daß
    Abbiegehäufigkeiten je Start- und Zielrichtung über die Tageszeit gemittelt für Kreuzungen bestimmt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
       dadurch gekennzeichnet, daß
    aus der Reisezeit oder -geschwindigkeit oder aus dem daraus abgeleiteten Verkehrszustand eine aktuell gültige Verkehrsmeldung korrigiert oder aufgehoben wird;
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, daß
    bei mehreren Wegalternativen den verschiedenen Alternativen Wahrscheinlichkeiten zur gewichteten Weiterbehandlung zugeordnet werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verkehrsinformationen in Form von Verkehrsmeldungen oder über auf Reisezeiten oder -geschwindigkeiten basierende Routenempfehlungen mitgeteilt werden.
EP03090359A 2002-10-21 2003-10-21 Verfahren zur Generierung impliziter informationen aus FC-Daten Expired - Lifetime EP1413999B1 (de)

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