EP3766059A1 - VORRICHTUNG ZUR STRAßENZUSTANDS-, INFRASTRUKTUR UND VERKEHRSÜBERWACHUNG - Google Patents

VORRICHTUNG ZUR STRAßENZUSTANDS-, INFRASTRUKTUR UND VERKEHRSÜBERWACHUNG

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Publication number
EP3766059A1
EP3766059A1 EP19710698.2A EP19710698A EP3766059A1 EP 3766059 A1 EP3766059 A1 EP 3766059A1 EP 19710698 A EP19710698 A EP 19710698A EP 3766059 A1 EP3766059 A1 EP 3766059A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
event
state
sensor element
warning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19710698.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes OBERDANNER
Anton Flir
Peter Egger
Markus KINDL
Georg SCHIESTL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swareflex GmbH
Original Assignee
Swareflex GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP18162302.6A external-priority patent/EP3540709A1/de
Application filed by Swareflex GmbH filed Critical Swareflex GmbH
Publication of EP3766059A1 publication Critical patent/EP3766059A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/06—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC] for control when on the ground
    • G08G5/065—Navigation or guidance aids, e.g. for taxiing or rolling
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0967—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits
    • G08G1/096766—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the system is characterised by the origin of the information transmission
    • G08G1/096783—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the system is characterised by the origin of the information transmission where the origin of the information is a roadside individual element
    • 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
    • G08G1/0125—Traffic data processing
    • 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
    • G08G1/04—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using optical or ultrasonic detectors
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0967—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits
    • G08G1/096708—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the received information might be used to generate an automatic action on the vehicle control
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0017—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information
    • G08G5/0026—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information located on the ground
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/003—Flight plan management
    • G08G5/0039—Modification of a flight plan
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0073—Surveillance aids
    • G08G5/0091—Surveillance aids for monitoring atmospheric conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]

Definitions

  • the present invention relates to a device for road condition, infrastructure and traffic monitoring as well as a method for road condition, infrastructure and traffic monitoring with such a device.
  • a small number of sensors are provided, which are arranged along the road at relatively large distances from each other and usually detect only the presence of vehicles.
  • the information collected in this way is forwarded to a common and central control, which uses the recorded data to control the information panel or the like in order, for example, to adapt the permitted maximum speed of the detected traffic density.
  • the disadvantage of this is that due to the small number and the relatively large distance of the sensors a failure of a single sensor may already lead to the fact that the entire road monitoring system is no longer available. Likewise, a failure of the central control immediately leads to failure of the entire road monitoring system. Furthermore, the road surveillance system records data that is used to control the traffic within the road section covered by the road surveillance system. A forwarding of the collected information, for example for large-scale traffic control, does not take place or such traffic control must be manually generated by responsible personnel.
  • Object of the present invention is to provide an apparatus for road conditions, infrastructure and traffic monitoring, which is fail-safe and versatile.
  • the object is achieved by a device for road condition, infrastructure and traffic monitoring according to claim 1 and a method for road conditions, infrastructure and traffic monitoring according to claim 9.
  • the device according to the invention for road condition, infrastructure and traffic monitoring has a multiplicity of sensor elements.
  • the sensor elements are arranged along at least one section of a road or a roadway.
  • the road or the driveway is a highway, a two-lane road on which traffic is routed in both directions or a plurality of directions, but also around each other road such as village thoroughfares, highways, highways or the like.
  • the road or the track may be a parking lot, a car park or an underground car park.
  • each of the sensor elements in each case has a housing with a lower side for attachment to a particularly stationary structure and an upper side.
  • the sensor elements have at least one sensor for detecting a measured variable.
  • the sensor can be arranged inside the housing, partly outside or completely outside the housing.
  • the individual sensor elements are constructed differently. Preferably, however, the individual sensor elements are identical.
  • the at least one sensor is connected to an evaluation device arranged in the housing for, in particular, autonomous evaluation of the detected measured variable.
  • the evaluation by the evaluation device takes place in particular without forwarding the detected measured variables to an external and central control device.
  • the evaluation device is designed such that an event and / or state can be determined from the detected measured variable.
  • an event or condition is determined by the respective sensor element itself. It is not necessary to forward the recorded measured variables.
  • a fail-safe road monitoring system is provided, since the failure of a sensor element, the road monitoring system remains functional due to the large number of independent sensor elements. Furthermore, no central control is mandatory, the failure would lead to a failure of the device.
  • the sensor element is designed for forwarding the measured variable without prior evaluation, wherein an event and / or state can be determined from the measured variable of one or more sensor elements.
  • At least one, several or all sensor elements are formed to be directly attached to the road surface.
  • at least one, several or all sensor elements may be arranged in an environment of the traffic infrastructure.
  • the environment is defined as an area that extends along the transport infrastructure.
  • this area does not have to be directly adjacent to the traffic infrastructure, but may also be spaced therefrom, provided that a suitable interaction can always take place between the sensor elements and / or the vehicles and aircraft.
  • the area may be separated from the traffic structure by a building structure (sound barrier).
  • an adapter element or adapter plate can be provided, by means of which the respective sensor element is mounted on or on the road.
  • the respective sensor element can also be attached to a building wall, a guardrail, a delineator, a snow bar, Betonleitwand or soundproof wall or a specially specially developed attachment system.
  • an adapter element or an adapter plate is again preferably provided, by means of which the respective sensor element is fastened to one of the aforementioned structures. Due to the adapter element or the adapter plate secure attachment is possible but also a quick replacement is ensured, for example for maintenance purposes.
  • At least one, several or all sensor elements on a solar cell wherein the solar cell is arranged in particular on the upper side or a side surface of the housing in particular over the entire surface.
  • at least one, several or all sensor elements on a battery for storing electrical energy.
  • the solar cell and / or the battery results in a long-lasting and self-sufficient power supply of the respective sensor element.
  • the individual sensor elements and, as a consequence, the device are also low-maintenance.
  • a wired power supply is provided, which is particularly fail-safe. This wired power supply can be provided in addition to the solar cell or as an alternative.
  • the coupling between the sensor element and the cable-connected power supply preferably takes place by means of an inductive energy transmission.
  • the sensor elements are of modular design and are fastened to the traffic infrastructure, for example, by means of an adapter.
  • the adapter could have a first induction coil and the respective sensor element could have a second induction coil, so that energy can be transmitted from the first induction coil to the second induction coil.
  • the installation of the sensor elements eliminates a complex wiring.
  • At least one, several or all sensor elements have an energy module for generating energy from vibrations, air movement or the like for supplying energy to one or more sensor elements.
  • At least one, several or all sensor elements preferably have a reflector element or are connected to it.
  • the reflector element is arranged in particular on the upper side of the housing.
  • the reflector element has in particular a reflection surface which points at least partially in or counter to the direction of travel.
  • the reflector element is arranged to reflect in a lower and / or upper half-space. Fading light from the visible and / or the invisible spectrum, such as infrared or ultraviolet, is reflected by the reflector element on the reflection surface, and thus in the dark a current-independent guidance of the vehicles is ensured.
  • the reflector element is detachably connected to the respective sensor element and can be connected to the housing, for example by a plug connection, magnetic connection, adhesive connection, Velcro connection, snap connection or screw connection.
  • the reflector element has different colors.
  • the reflection surface is formed by a reflection foil or a reflective color but preferably by glass reflectors. At least one, several or all sensor elements as sensor preferably have at least one of the following sensor types:
  • barometric pressure sensor which is both static air pressure due to weather conditions and dynamic air pressure generated by passing vehicles or wind;
  • Motion sensor for detecting a movement, for example of a vehicle, of a person near the road or of a (wild) animal near the road, the motion sensor being able to be designed as an infrared sensor, ultrasound sensor, LIDAR (light detection and ranging) or radar, wherein the motion sensor is in particular designed to detect the speed of passing vehicles;
  • a brightness sensor for detecting light irradiation, for example solar radiation and position of the sun as well as detection of headlights of vehicles;
  • Accelerometer to detect acceleration and jolting, for example by passing vehicles or persons or wild animals in close proximity, as well as seismic activity or anomalies;
  • Position sensor for detecting the position of the sensor element
  • Magnetic field sensor for detecting a changing influence on the magnetic field present at the sensor element, for example by passing vehicles; • Detection device which is connected to a receiving device of a communication device for detecting a radio signal and a latency of the transmission by means of the radio signal;
  • Position sensor for determining the position of the respective sensor element, for example by means of a satellite navigation GNSS, such as GPS, Galileo, Beidou, GLONASS or the like.
  • GNSS satellite navigation GNSS
  • Sensors that detect the presence of vehicles, persons or wildlife such sensors being designed as an infrared sensor, ultrasonic sensor, motion sensor, inductive or capacitive sensor, Hall sensor, LIDAR or radar, for example;
  • a sound level sensor for recording the sound level, for example, caused by traffic, so that a comprehensive sound level measurement in particular in accordance with EU Directive 2002/49 / EC;
  • a sensor for detecting the air quality for example for the determination of fine dust, ozone, nitrogen oxides, hydrogen sulfide and the like;
  • one, several or all sensor elements have more than one of these sensors.
  • the intended sensor types can be selected according to the respective applications, so that a versatile device for road condition, infrastructure and traffic monitoring is created.
  • the individual sensor elements can be designed differently or all identically.
  • at least two in particular identical sensors are arranged on opposite sides of the respective sensor element.
  • in particular has a first side in the direction of travel and an opposite side opposite to the direction of travel.
  • the respective sensor element preferably has, in particular, the same sensors on all four sides.
  • the sensor is particularly preferably a pressure sensor or a microphone, which is arranged on at least two opposite sides and in particular on all four sides of the sensor element.
  • a spatial resolution on the position of the detected sound source is possible.
  • vehicle noise detected from the chronological sequence can be derived, for example, from an accident, a vehicle traveling in the wrong direction of travel ("ghost driver"), a vehicle with engine damage, tire damage or the like and the respective vehicle speed Likewise, from the sound thus detected, other events such as a falling tree or the like can be deduced.
  • At least one, several or all sensor elements have a warning device, wherein the warning device is connected to the evaluation device and generates a warning at a predetermined event or state.
  • a warning device can in particular be an optical warning, for example in the form of one or more LEDs or other light sources, or an audible warning tone.
  • the warning can be issued to passing vehicles or be given to people near the road or warning information to incoming operational forces.
  • the audible or visual warning wild animals and / or free-roaming animals can be effectively distributed by the audible or visual warning wild animals and / or free-roaming animals.
  • the type of warning is generated depending on the detected event or condition. In particular, this is an event or state which was detected by a different sensor element than the sensor element which generates the warning.
  • the sensor element which detects the event or the state is not necessarily identical to the sensor element which generates the warning.
  • the sensor elements warn the traffic at least 100 m before the event, whereby the specified distance may not be understood restrictively and depending on the usual speed the road user can be adapted and chosen in particular is determined by the expected stopping distance of the vehicle.
  • the sensor element, which has detected the wild animal or free-running animal, as well as possibly directly adjacent sensor elements can expel the wild animal by a warning sound or flash light and the like.
  • more than one and in particular all sensor elements have a communication device for generating a first, in particular wireless, communication connection between the sensor elements.
  • the communication device is configured to transmit status information of one or more sensor elements and / or an event and / or a state from one sensor element to the next sensor element.
  • a communication network is generated for the transmission of status information, events or states along and by means of the sensor elements.
  • the forwarding of the acquired data by means of the first wireless communication connection can also be carried out, for example, up to a sensor element which has a connection to a central control or the like.
  • the detected measured variables can also be forwarded by the first wireless communication connection for the common evaluation of the detected measured variable by a common evaluation device and / or an evaluation device which is provided in one of the sensor elements.
  • the first wireless communication connection is a wireless communication connection formed by means of Zig Bee, Bluetooth, NFC, Wi Fi, W1_AN or comparable radio technology, in particular as sub-GHz radio transmission.
  • the first communication link is wired, so that the required data is transmitted or exchanged between the individual connected sensor elements by means of a suitable data cable.
  • At least one, several or all sensor elements have a communication device for generating a second, in particular wireless, communication connection between the sensor element and a cloud server or a gateway.
  • the communication device is designed to transmit status information of one or more sensor elements and / or a state and / or an event.
  • the device is connected to a cloud server by means of the second wireless communication connection. Status information, measured variables, events or statuses are recorded by the cloud server and, for example, made available to other users as part of cloud data mining.
  • the second wireless communication connection is formed by means of GSM, 3G, 4G, 5G or a further generation, WLAN or is identically formed with the first wireless communication connection.
  • each of the existing sensor elements can generate a second wireless communication connection to the cloud server or the gateway, whereby a high reliability is given.
  • these sensor elements serve as an uplink to the cloud server.
  • the SIV elements send their data to a gateway which forwards the collected data to the cloud server. If a sensor element thus detects a state or event, it will first be forwarded by means of the first wireless communication connection within the communication network to the sensor element, which serves as the uplink and from there to the cloud server.
  • the second communication connection is wired, so that data is exchanged between one or more sensor elements and the cloud server by means of a suitable data cable.
  • the status information for example, is preferably the charge status of the battery of the respective sensor element and / or contains further information about the functionality of the respective sensor element.
  • At least one, several or all sensor elements have a communication device for generating a third wireless communication connection between the sensor element and a vehicle or an aircraft for exchanging data between the sensor element and the vehicle and / or aircraft.
  • the communication device is designed by means of the third wireless communication link to transmit an event and / or a state to the vehicle and / or aircraft or to receive vehicle information or flight information.
  • vehicle information is, for example, the type of vehicle, vehicle speed, travel time and, in particular, autonomous vehicles start and / or destination.
  • the flight information is, for example, aircraft type, aircraft speed, flight altitude, planned flight route, travel time and in particular for autonomous aircraft starting and / or destination.
  • the third wireless communication connection is in particular formed by means of GSM, 3G, 4G, 5G or another Generation, WLAN or a V2X (vehicle-to-everything) standard.
  • the third wireless communication connection can be identical to the first wireless communication connection and / or the second wireless communication connection.
  • the third wireless communication connection can also transmit a measured variable of one or more sensor elements to the vehicle and / or aircraft and evaluate them by the vehicle or aircraft itself.
  • the road surveillance system with, for example, autonomous vehicles or autonomous aircraft, such as drones, it is easily possible to communicate the information about the environment required for autonomous driving / flying to the vehicle or aircraft ,
  • the required data does not have to be routed via a central server, which improves the reliability, for example by demolishing the radio connection between autonomous vehicles or servers and servers.
  • critical data are available faster for the autonomous vehicle and / or the autonomous aircraft, since not only A connection must be made via a server, so that due to the low latency in time safety-relevant measures by the autonomous vehicle or aircraft, such as braking, can be initiated.
  • an obstacle can be detected as an event by a sensor element.
  • This event is then transmitted by means of the third wireless communication link to approaching in particular autonomous vehicles and / or aircraft, which can brake in time.
  • the braking can in particular already be initiated before the sensors of the autonomous vehicle or aircraft detect the obstacle.
  • the present invention compensates for the limited range of autonomous vehicle and autonomous aircraft sensors.
  • the first wireless communication connection and / or the second wireless communication connection and / or the third wireless communication connection is encrypted, so that a manipulation of the transmitted data is prevented.
  • this ensures that no manipulated data or data manipulated sensor elements get into the device, which could be used to misuse the device.
  • the individual data can be made identifiable by a hash function, for example, so that the recipient of the data can clearly verify the integrity of the data as well as of the sender.
  • a blockchain method can be used.
  • the security is increased.
  • the sensor elements are identical. With particular preference all sensor elements are identical except for one sensor element, wherein only one sensor element has a communication device for generating a second wireless communication connection as an uplink.
  • a state is preferably a temperature, wherein the state is in particular comprised of critical temperatures, which can lead to ice formation, for example.
  • Another condition is the presence of precipitation such as rain, hail, snow and the like.
  • Another condition is the presence of fog and reduced visibility.
  • Another Condition is the presence of ice or snow on the road surface and another condition relates to the lighting conditions such as solar radiation, solar irradiation direction and the like.
  • Another state is the position of the respective sensor element, so that, for example, as a state, the position of a sensor element can be transmitted to an autonomous vehicle or an autonomous aircraft together with the distance of the autonomous vehicle or aircraft from the sensor element.
  • a state is the normal state in the absence of further states and / or events in which a safe driving or flying is possible.
  • Another condition is the sound level, which is generated in particular by the road users.
  • Another condition is the salt content on the road during a winter salt spill.
  • the event is congestion, such as a jam end.
  • Another event is the passage through a vehicle or the presence of a vehicle or aircraft in the sensor area of a respective sensor element.
  • Another event is the vehicle distinction between, for example, cars and trucks due to the generated noise, the vibrations produced, the length of the vehicle or the like.
  • Another event is the vehicle weight of a passing vehicle, for example, detected by vibration.
  • Another event is the vehicle speed determined by the passing speed of the vehicle or the fly-over speed of an aircraft at a single sensor or determined by the combined detection of a plurality of sensor elements.
  • Another event is the stoppage of a vehicle, an accident or a platter, for example, also detected by the noise generated in this case.
  • Another event is people in the lane or game near or on the road, for example, detected by infrared sensors, ultrasonic sensors or image capture.
  • Another event is the damage to the road, for example, by the formation of potholes or changes in state of lane transitions, which can be identified in particular by means of a modified Fahrge noise.
  • Another event is damage to a structure adjacent to the road, such as street lighting, road signage, crash barriers, noise control and the like. So can a failure of the Street lighting can be identified, for example, by the fall in the background brightness at the location of a sensor element.
  • the respective electronics on a common module or PCB printed circuit board
  • PCB printed circuit board
  • the present invention relates to a method for road condition, infrastructure and traffic monitoring with a device as described above.
  • a device as described above.
  • an event and / or a state is detected by a sensor element and, depending on the detected state, at least one of the following steps is carried out:
  • a warning device • generating a warning and issuing the warning by means of a warning device. If, for example, a jam end is detected by a sensor element, a warning can be issued before traffic stops. This may be an audible or visual warning. If, for example, persons are detected near the roadway, a warning is also issued by one or more sensor elements. Also, upon detection of a vehicle driving in the wrong direction, a warning may be issued to that vehicle by the respective sensor elements. Also, a warning may be issued to wild animals and / or free-range animals to evict them, as far as wild animals and / or free-range animals near the lane are detected.
  • status information of at least one sensor element and / or the detected event and / or the detected state and / or the acquired measured variable itself are transmitted to a cloud server and thereby made accessible for further use.
  • the status information can be, for example, the state of charge of the battery of one of the sensor elements or, in general, the functionality of a specific sensor element.
  • the transmitted events or states may be, for example, a traffic density, a speed detection, weather data or the like.
  • the detected event or condition is transmitted to an in particular autonomous vehicle and / or an in particular autonomous aircraft.
  • the event or state may be, for example, the position of the respective sensor element and / or the distance of the vehicle to the roadside or road surface or a normal state - "all ok" - act, so that the autonomous vehicle or aircraft his journey or Flight continues.
  • the method comprises in the presence of an event or condition, wherein the event and / or the condition is transmitted to a particular autonomous vehicle and / or an autonomous aircraft and depending on the event and / or the state of at least one of the following steps he follows:
  • the warning is generated in the vehicle or aircraft, for example by an acoustic indication, an optical indication or the like.
  • the planned travel route of the vehicle or aircraft is changed.
  • a traffic jam or a road closure due to an accident, or any other obstacle can be avoided, for example, to achieve the shortest possible travel time.
  • the determined destination arrival time is adapted as a function of whether congestion or disruptions are determined by the device on the planned route.
  • a change in the direction of movement, the speed for example by braking of the vehicle or aircraft, in the event of danger or the change of another parameter such as the beginning of darkness or a other, visual obstruction such as rain, snow or hail turning on the vehicle lights.
  • the street monitoring system can directly with a In particular autonomous vehicle or an autonomous vehicle to be communicated and required data are provided in particular for safe travel or safe flight.
  • the apparatus of the present invention and the sensors of an autonomous vehicle or autonomous aircraft complement each other to provide enhanced safety in the autonomous movement of vehicles.
  • the method comprises the step of transmitting the status information and / or the event and / or the state and / or a measurand itself to a cloud server and depending on the status information and / or the event and / or or the condition and / or the measure of at least one of the following steps:
  • the vehicles are automatically routed, in particular on automatic scoreboards, on the basis of the detected traffic volume or traffic obstruction such as, for example, accidents or blockages.
  • the routing information can be transmitted directly to, in particular, autonomous vehicles and / or autonomous aircraft, whereby the route guidance of the autonomous vehicles or aircraft is adapted.
  • some of the vehicles can be diverted via secondary roads, so that overall congestion on the main route is prevented. Routing also makes it possible, for example, to generate recommendations for the route, for example by means of automatic scoreboards. It is also possible to specify the travel times on automatic scoreboards or street signs to a next destination based on the detected events and / or states.
  • a vehicle-specific or aircraft-specific signature can be continuously detected by the sensor elements, and thus the vehicle or aircraft can be tracked in order to detect its route.
  • the vehicle or aircraft-specific signature is, for example, a specific vibration detected by the respective sensor elements, an optical, visual detection, a specific acoustics or an inductively measured signature or the like.
  • an emergency call is triggered in the event of an accident. If, for example, an accident is detected by a sensor element, an emergency call can be automatically generated.
  • a warning is generated on an automatic display panel as a function of the transmitted event and / or status.
  • the warning may be, for example, a warning of weather conditions, traffic jams, jams, accidents or an obstacle in the road or the like.
  • a maintenance is triggered. If, for example, it is detected due to the status information that one of the sensor elements no longer functions, this can be remedied by triggering the maintenance.
  • a comprehensive evaluation of the noise pollution by the traffic on the respective road or track is carried out.
  • a comprehensive sound level measurement in accordance with EU Directive 2002/49 / EC can be carried out.
  • a road maintenance is triggered in the event of damage to the road itself, for example through the formation of potholes or damage to adjacent structures such as street lighting, street signs, crash barriers, sound insulation and the like.
  • triggering and coordinating of operating services such as Spacecraft, gritting vehicles, sweepers or vehicles for cutting and removing road growth.
  • operating services such as Spacecraft, gritting vehicles, sweepers or vehicles for cutting and removing road growth.
  • broaching vehicles and gritting vehicles can be coordinated in order to first keep essential traffic points free.
  • the scattering vehicles can be coordinated on the basis of the salt content on the road, whereby an application rate of salt and the approach frequency of the spreading vehicles are also coordinated.
  • the weather warning includes, for example, a specific mention of the risk such as thunderstorms, storm, snow or the like and a position at which the hazard occurs.
  • a weather forecast can be generated depending on the transmitted event and / or status.
  • a small grid is generated, which allows a precise detection of weather data, whereby the accuracy of a weather forecast is significantly improved, in particular for a specific location.
  • Figure 1 shows an embodiment of the sensor element
  • FIG. 2 shows a schematic structure of a sensor element
  • FIG. 3 shows an embodiment of the road monitoring system according to the invention
  • FIG. 4 shows a flow diagram of a method according to the invention
  • FIG. 5 shows a flowchart of a further method according to the invention
  • FIG. 6 shows a flow chart of a further method according to the invention.
  • FIG. 7 shows a flow chart of a further method according to the invention.
  • the sensor element 10 in FIG. 1 has a housing 12 with an upper side 14 and a lower side 16.
  • the underside 16 stands on a road surface and is fastened thereto.
  • the sensor element is arranged in the environment of the traffic infrastructure.
  • a solar module 18 is arranged for autonomous power supply of the sensor element 10.
  • at least one battery or at least one accumulator is arranged to support the power supply in the housing 12, which can be charged by the solar module 18.
  • a wired power supply may be provided.
  • at least one sensor 20 (FIG. 2) is furthermore arranged.
  • an evaluation device 22 is arranged, which is connected to the sensor 20.
  • the sensor element 10 may have one or more communication devices 24. These can be designed as separate communication devices or combined to form a common communication device 24. Parts of the sensor 20 can also be arranged outside the housing 12, for example for detecting a wind speed or the like.
  • a reflector element 26 is arranged on the upper side 14 of the sensor element 10, which is connected in particular to the sensor element 10 by means of a flexible connecting element 28.
  • reflector element 28 and sensor element 10 can be connected to one another, for example, by a snap connection.
  • the reflector element 26 has a front side 30 and a rear side 32, which are equipped with reflectors, in particular glass reflectors, whereby other reflectors, for example formed from reflection foils made of plastic or other reflective materials, are also possible are.
  • the reflector element can also be arranged on each other side of the sensor element.
  • FIG. 3 shows the road monitoring system according to the invention with a multiplicity of sensor elements 10 which are arranged along a road 34 or a road section.
  • the sensor elements 10 are arranged in particular equidistant.
  • the condition or event may include, for example, the detection of vehicles, vehicle types, vehicle weight, vehicle speed, congestion, jams, an accident or a stagnant vehicle, and people in the lane or wildlife and / or free-roaming animals near or act on the road and the like.
  • the sensors 20 of the respective sensor element 10 can also be used to determine a state such as temperatures, precipitation such as rain, hail, snow or the like, fog and limited visibility, stagnant water, ice on the road surface and snow prevailing light conditions, noises as well as storm and wind conditions.
  • the controls may have determined or stored their respective position.
  • a first wireless communication connection 36 can be generated, for example based on ZigBee, Bluetooth, NFC, WiFi, WLAN or the like.
  • a communication network or grid is created, whereby the respective sensor elements 10 are connected to one another and thus the forwarding of status information or the reception of data, or the transmission of measured variables via individual sensor elements 10 as well as detected states and events is made possible .
  • the road monitoring system becomes particularly fail-safe, since, for example, if one of the sensor elements 10 fails, the states and events can be forwarded via the other sensor elements 10 by means of the network grid.
  • the first communication connection between the individual sensor elements can be wired.
  • the sensor elements 10 can communicate by means of the communication device 24 with a cloud server 40 or a gateway by means of a second wireless communication connection 42.
  • the second communication connection is a wired communication connection.
  • all the sensor elements 10 can be designed to communicate with the cloud server 40 by means of a second communication connection 42.
  • only a few sensor elements 10 or only one sensor element 10 can communicate with the cloud server 40 by means of a second wireless communication connection 42.
  • This one sensor element 10 serves as an uplink and downlink to the cloud server 40.
  • Status information, detected measured variables and events or states which are detected by other sensor elements 10 are transmitted to the sensor element 10 by means of the first wireless communication link 36 Up- and downlink is transmitted and then transmitted to the cloud server 40.
  • the events or states which were detected by the road surveillance system are retrievable and can be used for example by means of data mining for traffic analysis to create traffic-adapted routes, for the prediction of events and conditions, in particular those that control the traffic flow disturb or represent a danger to the respective road users, preferably due to recurring patterns that lead to the respective events or states, recurrent events or an increased probability of the occurrence of such events or conditions.
  • the use thereof is also carried out by autonomous vehicles, for the control of automatic scoreboards along roads, which contain recommendations or indications of travel times.
  • weather data can be forwarded by the cloud server 40 for generating a weather forecast or the like.
  • the events and / or conditions thus detected on vehicles 44 and / or aircraft moving along the traffic infrastructure can be transmitted by means of a further wireless communication 41 and so on
  • the collected traffic data can be used by autonomous vehicles 44 in particular, or in particular autonomous aircraft to create efficient routes from a start to a destination.
  • the autonomous aircraft are so-called UAVs (unmanned aerial vehicles), threats, helicopters, multicopters or the like.
  • the sensor elements 10 can communicate via the communication device 24 with vehicles 44 or aircraft via a third wireless communication connection 46.
  • the positions of the respective sensor elements 10 can be transmitted to the vehicle 44 or aircraft, so that always an exact positioning of the vehicle 44 and the aircraft is possible. Further information can be transmitted to the vehicle and / or aircraft, such as the occurrence of an obstacle 38.
  • the vehicle 44 or aircraft is thus no longer dependent solely on its on-board sensors. Rather, the events and conditions detected by the sensor elements 10 can be forwarded to the vehicle 44 or aircraft and thus warn the vehicle occupants or the pilot and, in particular for autonomous vehicles, control the vehicle or, in the case of autonomous aircraft, suitably control the aircraft. For example, by braking to avoid an accident, collision or crash. Thus, autonomous vehicle 44 and aircraft may be driving ahead as the on-board sensors would permit.
  • At least one of the sensor elements 10, a plurality of sensor elements 10 or all sensor elements 10 has one or more of the following sensors or components to which individual or combination calculation models are supplied:
  • the traffic flow can be monitored by the detected noise so that congestion or blocking of the road can be concluded in the event of congestion or an abrupt stop and the associated change in the acoustic signature. Furthermore, accidental noises can be detected and evaluated that an accident can be easily detected
  • the acoustic signature of refractive structures can be determined and in this case closed on a tree or the like falling on the traffic route
  • the change of rolling noise of vehicles can be monitored, so that from a changed acoustics, for example, damage to the track can be concluded.
  • a pothole changes the acoustics of a passing vehicle, so that a pothole or other damage to the road can be detected in order to then trigger a maintenance.
  • changing driving noise can indicate damage to the bridge construction, so that maintenance can be triggered when the detected driving noise changes
  • the microphone can be used to detect the sound level caused for example by traffic, so that a comprehensive noise level measurement in particular in accordance with EU Directive 2002/49 / EC.
  • more than one microphone can be provided in a sensor element 10, so that information about the temporal course of the sound can be obtained.
  • at least one microphone opposite to the direction of movement and one microphone in the direction of movement are arranged for this purpose.
  • the speed of the vehicle or aircraft noise can be deduced from the time course.
  • more than one microphone can be provided in a sensor element 10, so that information about the temporal course of the sound can be obtained.
  • at least one microphone is arranged counter to the direction of travel and a microphone in the direction of travel.
  • the sensor element On at least two and preferably on all four sides pressure sensors, so that the wind direction can be determined.
  • a warning, blocking and / or maintenance can be triggered when a high wind speed is detected.
  • more than one pressure sensor can be provided in a sensor element 10, so that information about the time profile of the pressure can be obtained.
  • at least one pressure sensor against the direction of travel and a pressure sensor in the direction of travel are arranged for this purpose.
  • more than one pressure sensor can be provided in a sensor element 10, so that information about the time profile of the pressure can be obtained.
  • at least one pressure sensor against the direction of travel and a pressure sensor in the direction of travel are arranged for this purpose. This makes it easy to deduce the speed of a vehicle.
  • the change in pressure in combination with other sensors can be used to deduce the probability of weather events (such as ice formation).
  • Humidity sensor To record the humidity for use in a weather forecast, in particular to determine a precipitation probability or visibility, for example by fog.
  • the temperature can be detected in order to make a statement about the stress on the batteries or rechargeable batteries used in the sensor element 10, so that maintenance is triggered at persistently low temperatures and a concomitant accelerated aging of the batteries or rechargeable batteries.
  • the position sensor can detect a changing position due to theft and generate and pass on a corresponding event.
  • a changing magnetic field can be a long term change to a changing structure of the road, the bridge or closed so that a corresponding warning, blocking and / or maintenance is triggered.
  • the communication device is a telecommunication device according to 3G, 4G, 5G or a further generation.
  • Other radio links are also possible.
  • fast data connections between the vehicles or aircraft and an infrastructure or a server with low latency are required. These data transfer rates and latencies must be monitored in order to trigger a warning if they are not reached. With the above sensor, this is possible across the whole of the infrastructure / corridor, so that there is always proof and / or certainty that the required data rates and latencies are given. If data rates or latency times are not sufficient, a warning can be given in good time especially to autonomous vehicles and / or autonomous aircraft.
  • position information can be exchanged with a particularly autonomous vehicle and / or a particularly autonomous aircraft by means of a communication device, thus ensuring secure navigation.
  • the position sensor can detect a changing position due to theft and generate and pass on an appropriate event.
  • damage to the structure such as road, tunnel or bridge can be determined by changing the position.
  • All the aforementioned events and states, which are detected by the individual sensors, are transmitted as measured variables to a cloud server or gateway, and evaluated accordingly or evaluated by an evaluation device contained in the respective sensor element 10.
  • a cloud server or gateway a cloud server or gateway
  • the determination state and / or event by forwarding to generate a corresponding maintenance, forwarding and use by a particular autonomous vehicle and / or a particular autonomous aircraft, forwarding and use by triggering a block and / or issuing a warning, forwarding and use to police or operating services to ensure the safe operation of the road or the traffic route, for example, by maintenance and in particular maintenance of the road monitoring system itself.
  • Individual sensor boxes can have one, several or all of the aforementioned sensors - assign, with one, several or all of these events or states by the respective sensor actually be detected. For example, although a temperature sensor may be provided, it is not used to generate a prediction for battery aging or the like.
  • one, several or each of the provided sensor elements can have one or more light sources, in particular designed as LED light sources.
  • FIG. 4 shows a method according to the invention in which initially an event or state is detected by a sensor element 10, and then a warning is issued by the same sensor element 10, this being an optical or acoustic warning, for example.
  • the sensor elements 10 have a sensor area 48, in which the occurrence of wild animals and / or free-running animals is detected.
  • the sensor area shown schematically covers up to 360 °. If a wild animal and / or a free-running animal is detected by one of the sensor elements 10 in the sensor area 48, a warning in the form of an acoustic signal can be issued in order to keep the wild animal and / or free-running animal away from the road 34.
  • the event detected by a first sensor element 10 or the state SOI is first transmitted to another sensor unit S03 by means of a first wireless or wired communication connection 36 and then by the further sensor element 10 a warning in the form of a optical warning or an audible signal is output S04. If, for example, an obstacle 38 or a wild animal and / or free-running animal is detected in the sensor area 48 by one of the sensor elements 10, this event is transmitted to a sensor element 10 farther away from the direction of travel by means of the first communication connection 36 and by the sensor element 10 further away a warning is issued so that the traffic and in particular the vehicle 44 is warned in time of possible dangers such as the obstacle 38 or the approaching wild animals or free-roaming animals.
  • the detected state or the event becomes a vehicle 44 and / or an aircraft transmit S05.
  • a warning is then output S06, alternatively or additionally, the control of the vehicle 44 and / or aircraft is adjusted due to the detected event or condition S07, for example by braking the vehicle 44 or aircraft.
  • the navigation of the vehicle or aircraft is changed S08 so that, for example, a congestion or an obstacle can be largely bypassed.
  • the detected event or the detected state SOI is transmitted to a cloud server or a gateway S09.
  • a weather forecast or a weather warning S10 it is possible to generate a warning depending on the detected event or condition.
  • This warning can then be transmitted to a vehicle 44 or an aircraft Sill and issued there in the warning of the occupants of the vehicle 44 Sllll or aircraft.
  • the warning can be transmitted to a control center.
  • the events and states transmitted to the cloud server can be used in a data mining process for the prediction of events and states. in particular, those which disturb the traffic flow or present a danger to the respective road users, preferably due to recurrent patterns which lead to the respective events or states, recurrent events or an increased probability of the occurrence of such events or states.
  • the data thus acquired can be taken into account when planning new traffic routes S123. Furthermore, it is possible to carry out a toll calculation on the basis of the detected events or states S122 if individual vehicles are tracked along their route. Thus, the amount of the toll to be collected can be determined.
  • the determined traffic analysis is transmitted to the vehicle 44 S124.
  • This transmitted traffic analysis can be taken into account in the navigation, that is to say when adapting a route between a predetermined start and a predefined final destination S1241.
  • the transmitted data can be used to change the control of the autonomous vehicle S1242 or of the autonomous aircraft.
  • the traffic analysis data S1243, which is transmitted from the cloud server 40 to the vehicle 44, can also be used in a prediction of the expected arrival time.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Straßenzustands-, Infrastruktur und Verkehrsüberwachung mit einer Vielzahl von Sensorelemente, wobei die Sensorelemente entlang zumindest einem Abschnitt einer Straße angeordnet sind. Dabei weisen die Sensorelemente jeweils ein Gehäuse mit einer Unterseite zur Befestigung auf und einer Oberseite auf. Weiterhin ist mindestens ein Sensor zur Erfassung einer Messgröße vorgesehen, wobei der Sensor mit einem im Gehäuse angeordneten Auswertevorrichtung verbunden ist, insbesondere zur autonomen Auswertung der erfassten Messgröße. Dabei ist die Auswertevorrichtung ausgebildet derart, dass aus der erfassten Messgröße ein Ereignis und/oder ein Zustand ermittelbar ist.

Description

Vorrichtung zur Straßenzustands-, Infrastruktur und Verkehrsüberwa- chunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Straßenzustands-, Infrastruk- tur und Verkehrsüberwachung sowie ein Verfahren zur Straßenzustands-, Infrastruk- tur- und Verkehrsüberwachung mit einer solchen Vorrichtung.
Bei bekannten Straßenüberwachungssystemen ist eine geringe Anzahl von Sensoren vorgesehen, die entlang der Straße in relativ großen Abständen zueinander angeord- net sind und in der Regel ausschließlich die Anwesenheit von Fahrzeugen detektieren. Die so erfassten Informationen werden an eine gemeinsame und zentrale Steuerung weitergeleitet, die anhand der erfassten Daten Informationstafel oder ähnliches an- steuert, um beispielsweise die erlaubte Höchstgeschwindigkeit der erfassten Ver- kehrsdichte anzupassen.
Nachteilig hieran ist, dass aufgrund der geringen Anzahl und dem relativ großen Ab- stand der Sensoren ein Ausfall eines einzelnen Sensors unter Umständen bereits dazu führt, dass das gesamte Straßenüberwachungssystem nicht mehr zur Verfügung steht. Ebenso führt ein Ausfall der zentralen Steuerung unmittelbar zum Ausfall des gesamten Straßenüberwachungssystems. Weiterhin werden durch das Straßenüber- wachungssystem zwar Daten erfasst, die zur Steuerung des Verkehrs innerhalb dem vom Straßenüberwachungssystem erfassten Straßenabschnitt herangezogen wer- den. Eine Weiterleitung der erfassten Informationen, beispielsweise zur großräumi- gen Verkehrslenkung, findet nicht statt oder eine solche Verkehrslenkung muss ma nuell durch zuständiges Personal erzeugt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Straßenzustands-, Infrastruktur und Verkehrsüberwachung zu schaffen, welches ausfallsicher ist und vielseitig. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Straßenzustands-, Infrastruktur und Verkehrsüberwachung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Straßenzu- stands-, Infrastruktur und Verkehrsüberwachung gemäß Anspruch 9.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Straßenzustands-, Infrastruktur- und Ver- kehrsüberwachung weist eine Vielzahl von Sensorelementen auf. Dabei sind die Sen- sorelemente entlang zumindest einem Abschnitt einer Straße oder einem Fahrweg angeordnet. Bei der Straße oder dem Fahrweg handelt es sich insbesondere um eine Autobahn, eine zweispurige Straße, auf der der Verkehr in beide Richtungen oder eine Mehrzahl an Richtungen geführt wird, jedoch auch um jede weitere Straße, wie beispielsweise Ortsdurchfahren, Landstraßen, Bundesstraßen oder dergleichen. Ebenso kann es sich bei der Straße oder dem Fahrweg um einen Parkplatz, ein Park- haus oder eine Tiefgarage handeln. Jedes der Sensorelemente weist dabei jeweils ein Gehäuse mit einer Unterseite zur Befestigung an einer insbesondere ortsfesten Struk- tur und eine Oberseite auf. Ebenso weisen die Sensorelemente mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Messgröße auf. Der Sensor kann dabei innerhalb des Ge- häuses, teilweise außerhalb oder vollständig außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere sind die einzelnen Sensorelemente unterschiedlich aufgebaut. Be- vorzugt jedoch sind die einzelnen Sensorelemente identisch.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Sensor mit einer im Gehäuse angeordneten Auswertevorrichtung verbunden zur insbesondere autonomen Auswertung der er- fassten Messgröße. Somit erfolgt die Auswertung durch die Auswertevorrichtung ins- besondere ohne Weiterleitung der erfassten Messgrößen an eine externe und zentrale Steuereinrichtung. Die Auswertevorrichtung ist dabei ausgebildet derart, dass aus der erfassten Messgröße ein Ereignis und/oder Zustand ermittelbar ist. Somit wird durch das jeweilige Sensorelement selbst ein Ereignis oder Zustand ermittelt. Eine Weiterleitung der erfassten Messgrößen ist nicht erforderlich. Somit ist ein ausfallsi- cheres Straßenüberwachungssystem geschaffen, da bei Ausfall eines Sensorelements das Straßenüberwachungssystem weiterhin funktionsfähig bleibt, aufgrund der Viel- zahl von unabhängigen Sensorelementen. Weiterhin ist keine zentrale Steuerung zwingend erforderlich, deren Ausfall zu einem Ausfall der Vorrichtung führen würde. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist das Sensorelement ausgebildet zur Weiterleitung der Messgröße ohne vorherige Auswertung, wobei aus der Messgröße eines oder mehrere Sensorelemente ein Ereignis und/oder Zustand ermittelbar ist.
Vorzugsweise ist mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente ausgebildet um unmittelbar auf der Straßenoberfläche befestigt zu werden. Alternativ hierzu kann mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente im einem Umfeld der Verkehrs- infrastruktur angeordnet sein. Dabei ist das Umfeld definiert als Bereich, welcher sich entlang der Verkehrsinfrastruktur erstreckt. Dieser Bereich muss dabei jedoch nicht unmittelbar an die Verkehrsinfrastruktur angrenzen, sondern kann auch von dieser beabstandet sein sofern stets eine geeignete Interaktion zwischen den Sensorele- menten und/oder den Fahrzeugen und Flugzeugen erfolgen kann. So kann beispiels- weise der Bereich durch eine Baustruktur (Schallschutzmauer) von der Verkehrs- Struktur getrennt sein. Alternativ hierzu kann ein Adapterelement oder Adapterplatte vorgesehen sein, mittels derer das jeweilige Sensorelement auf oder an der Straße befestigt wird. Alternativ hierzu kann das jeweilige Sensorelement auch befestigt werden an einer Gebäudewand, einer Leitplanke, einem Leitpfosten, einer Schneestange, Betonleitwand oder Schallschutzwand oder eines eigens dafür speziell entwickelten Befestigungssystems. Bevorzugt wird hierbei wiederum ein Adapterele- ment oder eine Adapterplatte vorgesehen, mittels derer das jeweilige Sensorelement an einer der vorgenannten Struktur befestigt wird. Auf Grund des Adapterelements oder der Adapterplatte ist eine sichere Befestigung möglich wobei jedoch auch ein schneller Austausch beispielsweise zu Wartungszwecken gewährleistet ist.
Vorzugsweise weist mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente eine Solar- zelle auf, wobei die Solarzelle insbesondere an der Oberseite oder einer Seitenfläche des Gehäuses insbesondere vollflächig angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu weist mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente eine Batterie zur Speicherung elektrischer Energie auf. Durch die Solarzelle und/oder die Batterie er- folgt eine langlebige und autarke Stromversorgung des jeweiligen Sensorelements. Somit sind die einzelnen Sensorelemente und als Konsequenz ebenfalls die Vorrich- tung wartungsarm. Vorzugsweise ist eine kabelgebundene Stromversorgung vorgesehen, welche beson- ders ausfallsicher ist. Diese kabelgebundene Stromversorgung kann dabei zusätzlich zur Solarzelle vorgesehen sein oder als Alternative.
Vorzugsweise erfolgt die Kopplung zwischen dem Sensorelement und der kabelge- bundenen Stromversorgung mittles einer induktiven Energieübertragung. Dies ist vorteilhaft, sofern die Sensorelemente modular aufgebaut sind und beispielsweise mittels eines Adapters an der Verkehrsinfrastruktur befestigt werden. In diesem Fall könnte der Adapter eine erste Induktionsspule aufweisen und das jeweilige Senso- relemente eine zweite Induktionsspule, so dass eine Energie von der ersten Indukti- onsspule auf die zweite Induktionsspule übertagen werden kann. Somit entfällt bei der Installation der Sensorelemente eine aufwändige Verkabelung.
Vorzugsweise weist mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente ein Ener- giemodul auf zur Erzeugung einer Energie aus Vibrationen, Luftbewegung oder der- gleichen zur Energieversorgung eines oder mehrere Sensorelemente.
Vorzugsweise weist mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente ein Reflekto- relement auf oder ist mit diesem verbunden. Dabei ist das Reflektorelement insbe- sondere an der Oberseite des Gehäuses angeordnet. Das Reflektorelement weist da- bei insbesondere eine Reflexionsfläche auf, die zumindest teilweise in oder entgegen der Fahrtrichtung weist. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist das Reflektorelement angeordnet um in einen unteren und/oder oberen Halbraum zu reflektieren. Einfal- lendes Licht aus dem sichtbaren und/oder dem unsichtbaren Spektrum, wie beispiels- weise Infrarot oder Ultraviolett, wird durch das Reflektorelement an der Reflexions- fläche reflektiert und somit wird bei Dunkelheit eine stromunabhängige Leitführung der Fahrzeuge gewährleistet. Insbesondere ist das Reflektorelement lösbar verbun- den mit dem jeweiligen Sensorelement und kann beispielsweise durch eine Steckver- bindung, Magnetverbindung, Klebeverbindung, Klettverbindung, Schnappverbindung oder Schraubverbindung mit dem Gehäuse verbunden werden. Insbesondere weist das Reflektorelement unterschiedliche Farben auf. Insbesondere wird die Reflexions- fläche gebildet durch eine Reflexionsfolie oder eine reflektierende Farbe bevorzugt jedoch durch Glasreflektoren. Vorzugsweise weist mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente als Sensor mindestens einen der folgenden Sensortypen auf:
• Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur;
• Feuchtigkeitssensor zur Erfassung der Luftfeuchtigkeit;
• Luftdrucksensor zur Erfassung des Luftdrucks, wobei es sich hierbei sowohl um den statischen Luftdruck aufgrund der Wetterlage handelt als auch um den dynamischen Luftdruck, der erzeugt wird durch vorbeifahrende Fahrzeuge o- der Wind;
• Bewegungssensor zur Erfassung einer Bewegung, beispielsweise eines Fahr- zeugs, einer Person in Fahrbahnnähe oder eines (Wild-)Tieres in Fahrbahn- nähe, wobei der Bewegungssensor ausgebildet sein kann als Infrarotsensor, Ultraschallsensor, LIDAR (light detection and ranging) oder Radar, wobei der Bewegungssensor insbesondere ausgebildet ist die Geschwindigkeit vorbeifah- render Fahrzeuge zu erfassen;
• ein Niederschlagssensor zur Erfassung von Niederschlag;
• ein Anemometer zur Erfassung von Windgeschwindigkeiten;
• ein Helligkeitssensor zur Erfassung von Lichteinstrahlung, beispielsweise der Sonneneinstrahlung und Sonnenstand sowie der Erfassung von Scheinwerfern von Fahrzeugen;
• Strommesser und/oder Spannungsmesser, zur Bestimmung des erzeugten Stroms bzw. Spannung oder allgemein der erzeugten Energie einer vorgese- henen Solarzelle durch Lichteinfall oder zur Messung des elektrischen Ver- brauchs der Komponenten des Sensorelements;
• Beschleunigungssensor zur Erfassung einer Beschleunigung und Erschütte- rung, beispielsweise durch vorbeifahrende Fahrzeuge oder Personen bezie- hungsweise Wildtiere in unmittelbarer Nähe, ebenso wie seismischer Aktivitä- ten bzw. Anomalien;
• Lagesensor zur Erfassung der Lage des Sensorelements;
• Magnetfeldsensor zur Erfassung eines sich verändernden Einfluss auf das am Sensorelement vorliegende Magnetfeld, beispielsweise durch vorbeifahrende Fahrzeuge; • Detektionseinrichtung, welche mit einer Empfangseinrichtung einer Kommuni- kationsvorrichtung verbunden ist zur Erfassung eines Funksignals und einer Latenzzeit der Übertragung mittels dem Funksignal;
• Positionssensor zur Bestimmung der Position des jeweiligen Sensorelements beispielsweise mittels einer Sattelitennavigation GNSS, wie GPS, Galileo, Beidou, GLONASS oder dergleichen.
• Sensoren, die das Vorhandensein von Fahrzeugen, Personen oder Wildtieren erfasst, wobei diese Sensoren beispielsweise ausgebildet sind als Infra- rotsensor, Ultraschallsensor, Bewegungssensor, induktiver oder kapazitiver Sensor, Hall-Sensoren, LIDAR oder Radar;
• ein Mikrofon zur Erfassung von Schallwellen ausgelöst durch Niederschlag, vor- beifahrender Fahrzeuge, Tieren oder Menschen, sowie für eine akustische Er- fassung von Unfällen;
• eine Kamera sowie einen optischen Sensor zur visuellen Erfassung von Ereig- nissen und Zuständen;
• einen Schallpegelsensor zur Erfassung des Schallpegels verursacht beispiels- weise durch den Verkehr, so dass eine flächendeckende Schallpegelmessung insbesondere in Übereinstimmung mit der EU-Richtlinie 2002/49/EG;
• einen Sensor zu Erfassung der Luftgüte, beispielsweise zur Bestimmung von Feinstaub, Ozon, Stickoxiden, Schwefelwasserstoffen und dergleichen;
• Sensor zur Erfassung chemischer Substanzen, wobei es sich beispielsweise um aus Fahrzeugen austretende Betriebsstoffe handelt, austretender Gefahren- gut-Ladung oder die entstanden sind bei Bränden. Ebenso kann es sich bei den chemischen Substanzen um den Salzgehalt auf der Straße auf Grund einer witterungsbedingten Salzstreuung handeln.
Insbesondere weist ein, mehrere oder alle Sensorelemente mehr als einen dieser Sensoren auf. Dabei können die vorgesehenen Sensortypen ausgewählt werden ent- sprechend der jeweiligen Anwendungen, so dass eine vielseitige Vorrichtung zur Stra- ßenzustands-, Infrastruktur und Verkehrsüberwachung geschaffen wird. Die einzel- nen Sensorelemente können dabei unterschiedlich oder alle identisch ausgebildet sein. Vorzugsweise sind mindestens zwei insbesondere gleiche Sensoren an gegenüberlie- genden Seiten des jeweiligen Sensorelements angeordnet. Dabei weist insbesondere eine erste Seite in Fahrtrichtung und eine gegenüberliegende Seite entgegen der Fahrtrichtung. Bevorzugt weist das jeweilige Sensorelement an allen vier Seiten ins- besondere die gleichen Sensoren auf. Hierdurch ist es möglich bereits mit einem Sensorelement eine räumliche Verteilung oder unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs der räumlichen Verteilung der Messgröße weitere Anhaltspunkte für ein Er- eignis oder Zustand zu erhalten. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Sensor um ein einen Drucksensor oder ein Mikrofon, welches auf mindestens zwei gegen- überliegenden Seiten und insbesondere auf allen vier Seiten des Sensorelements an- geordnet ist. Hierdurch ist eine räumliche Auflösung über die Position der erfassten Schallquelle möglich. Auch können so aus dem zeitlichen Verlauf erfasster Fahrzeug- geräusche beispielsweise auf einen Unfall, ein Fahrzeug, welches in falscher Fahrt- richtung unterwegs ist („Geisterfahrer"), ein Fahrzeug mit einem Motorschaden, Rei- fenschaden oder dergleichen sowie die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit abgeleitet werden. Ebenso können aus dem so erfassten Geräusch auf andere Ereignisse wie beispielsweise einem umstürzenden Baum oder dergleichen geschlossen werden.
Vorzugsweise weist mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente eine Warn- vorrichtung auf, wobei die Warnvorrichtung mit der Auswertevorrichtung verbunden ist und eine Warnung bei einem vorgegebenen Ereignis oder Zustand erzeugt. Dabei kann es sich insbesondere um eine optische Warnung beispielsweise in Form einer oder mehrere LEDs oder anderer Lichtquellen, oder um einen akustischen Warnton handeln. So kann die Warnung an vorbeifahrende Fahrzeuge ausgegeben werden oder an Personen in Fahrbahnnähe oder eine Warninformation an ankommende Ein- satzkräfte gegeben werden. Ebenfalls können durch die akustische oder optische Warnung Wildtiere und/oder freilaufenden Tieren effektiv vertrieben werden. Die Art der Warnung wird dabei erzeugt in Abhängigkeit von dem erfassten Ereignis oder Zustand. Insbesondere handelt es sich dabei um ein Ereignis oder Zustand, welcher von einem anderen Sensorelement erfasst wurde als das Sensorelement, welches die Warnung erzeugt. Das Sensorelement, welches das Ereignis oder den Zustand er- fasst, ist dabei insbesondere nicht zwingend identisch mit dem Sensorelement, wel- ches die Warnung erzeugt. Somit ist es möglich frühzeitig herannahende Fahrzeuge vor erfassten Gefahren oder dergleichen zu warnen. Wird beispielsweise durch ein Sensorelement ein Wildtier oder freilaufendes Tier in Fahrbahnnähe erfasst, so wird durch die Sensorelemente mindestens 100m vor dem Ereignis der Verkehr gewarnt, wobei der angegebene Abstand nicht beschränkend verstanden werden darf und je nach üblicher Geschwindigkeit der Verkehrsteilnehmer angepasst werden kann und insbesondere gewählt wird anhand des zu erwartenden Anhaltewegs des Fahrzeugs. Gleichzeitig kann jedoch das Sensorelement, welches das Wildtier oder freilaufendes Tier erfasst hat, sowie evtl unmittelbar benachbarte Sensorelemente das Wildtier durch einen Warnton oder Blitzlicht und dergleichen vertreiben.
Vorzugsweise weist mehr als eins und insbesondere alle Sensorelemente eine Kom- munikationsvorrichtung auf zur Erzeugung einer ersten insbesondere drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen den Sensorelementen. Dabei ist die Kommuni- kationsvorrichtung ausgebildet Statusinformationen eines oder mehrerer Sensorele- mente und/oder ein Ereignis und/oder ein Zustand von einem Sensorelement zum nächsten Sensorelement zu übertragen. Hierdurch wird ein Kommunikationsnetzwerk erzeugt zur Übertragung von Statusinformationen, Ereignissen oder Zuständen ent- lang und mittels der Sensorelemente. Somit ist es nicht mehr erforderlich jeweils einzelne Sensorelemente mit einer gemeinsamen Steuerung oder Empfangsstation zu verbinden. Bei Ausfall eines Sensorelements werden die Daten innerhalb des Kom- munikationsnetzwerkes trotzdem weitergeleitet. Auch kann die Weiterleitung der er- fassten Daten mittels der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung beispiels- weise bis zu einem Sensorelement erfolgen, welches Verbindung mit einer zentralen Steuerung oder dergleichen aufweist. Ebenfalls kann durch die erste drahtlose Kom- munikationsverbindung auch die erfassten Messgrößen weitergeleitet werden zur ge- meinsamen Auswertung der erfassten Messgröße durch eine gemeinsame Auswerte- vorrichtung und/oder eine Auswertevorrichtung, die in einem der Sensorelemente vorgesehen ist. Insbesondere handelt es sich bei der ersten drahtlosen Kommunika- tionsverbindung um eine drahtlose Kommunikationsverbindung gebildet mittels Zig- Bee, Bluetooth, NFC, Wi Fi, W1_AN oder vergleichbaren Funktechnik insbesondere als Sub-GHz Funkübertragung. Alternativ hierzu ist die erste Kommunikationsverbin- düng kabelgebunden, so dass die erforderlichen Daten zwischen den einzelnen ver- bundenen Sensorelementen mittels eines geeigneten Datenkabels übertragen bzw. ausgetauscht werden.
Vorzugsweise weist mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente eine Kommu nikationsvorrichtung auf zur Erzeugung einer zweiten insbesondere drahtlosen Kom- munikationsverbindung zwischen dem Sensorelement und einem Cloud-Server oder einem Gateway. Dabei ist die Kommunikationsvorrichtung ausgebildet um eine Sta- tusinformation eines oder mehrerer Sensorelemente und/oder einen Zustand und/o- der ein Ereignis zu übertragen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann es auch möglich sein die Messgrößen selbst zu übertragen an den Cloud-Server oder ein Gateway, so dass der Nutzer der zur Verfügung gestellten Daten diese Messgrößen gemäß den individuellen Anforderungen auswerten kann. Somit wird mittels der zweiten draht- losen Kommunikationsverbindung die Vorrichtung mit einem Cloud-Server verbun- den. Durch den Cloud-Server werden Statusinformationen, Messgrößen, Ereignisse oder Zustände erfasst und beispielsweise weiteren Nutzern zur Verfügung gestellt im Rahmen von Cloud-Data-Mining. Insbesondere ist die zweite drahtlose Kommunika- tionsverbindung gebildet mittels GSM, 3G, 4G, 5G oder einer weiteren Generation, WLAN oder ist identisch ausgebildet mit der ersten drahtlosen Kommunikationsver- bindung. Dabei kann jedes der vorhandenen Sensorelemente eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung zum Cloud-Server oder dem Gateway erzeugen, wodurch eine hohe Ausfallsicherheit gegeben ist. Alternativ hierzu, falls nur einzelne Sensorelemente eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung erzeugen, dienen diese Sensorelemente als Uplink zum Cloud-Server. Alternativ senden die SIV Ele- mente ihre Daten an ein Gateway welches die gesammelten Daten an den Cloud Server weitergibt. Erfasst somit ein Sensorelement ein Zustand oder Ereignis, wird dieser zunächst mittels der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung innerhalb des Kommunikationsnetzwerkes weitergeleitet werden zu dem Sensorelement, wel- ches als Uplink dient und von dort aus an den Cloud-Server übertragen werden. Al- ternativ zu einer drahtlosen Kommunikationsverbindung, ist die zweite Kommunika- tionsverbindung kabelgebunden, so dass mittels einem geeigneten Datenkabel Daten zwischen einem oder mehreren Sensorelementen und dem Cloud-Server ausge- tauscht werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den Statusinformationen beispielsweise um den La- dezustand der Batterie des jeweiligen Sensorelements und/oder enthält weitere In- formationen über die Funktionsfähigkeit des jeweiligen Sensorelements.
Vorzugsweise weist mindestens ein, mehrere oder alle Sensorelemente eine Kommu nikationsvorrichtung auf zur Erzeugung einer dritten drahtlosen Kommunikationsver- bindung zwischen dem Sensorelement und einem Fahrzeug oder einem Flugzeug zum Austauschen von Daten zwischen dem Sensorelement und dem Fahrzeug und/oder Flugzeug. Dabei ist die Kommunikationsvorrichtung ausgebildet mittels der dritten drahtlosen Kommunikationsverbindung, ein Ereignis und/oder einen Zustand auf das Fahrzeug und/oder Flugzeug zu übertragen oder Fahrzeuginformationen bzw. Flugin- formationen zu empfangen. Bei den Fahrzeuginformationen handelt es sich beispiels- weise um Fahrzeugtyp, Fahrzeuggeschwindigkeit, Reisezeit und insbesondere bei au- tonomen Fahrzeugen Start- und/oder Zielort. Bei den Fluginformationen handelt es sich beispielsweise um Flugzeugtyp, Flugzeuggeschwindigkeit, Flughöhe, geplante Flugroute, Reisezeit und insbesondere bei autonomen Flugzeugen Start- und/oder Zielort Dabei wird die dritte drahtlose Kommunikationsverbindung insbesondere ge- bildet mittels GSM, 3G, 4G, 5G oder einer weiteren Generation, WLAN oder einem V2X(vehicle-to-everything)-Standard. Insbesondere kann die dritte drahtlose Kom- munikationsverbindung identisch sein mit der ersten drahtlosen Kommunikationsver- bindung und/oder der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung. Insbesondere kann durch die dritte drahtlose Kommunikationsverbindung auch eine Messgröße ei- nes Sensorelements oder mehrere Sensorelemente an das Fahrzeug und/oder Flug- zeug übertragen werden und durch das Fahrzeug bzw. Flugzeug selbst ausgewertet werden. Somit ist es durch die unmittelbare Kommunikation des Straßenüberwa- chungssystems mit beispielsweise autonomen Fahrzeugen oder autonomen Flugzeu- gen, wie beispielsweise Drohnen, auf einfache Weise möglich, die für das autonome Fahren/Fliegen erforderlichen Informationen über die Umgebung an das Fahrzeug bzw. Flugzeug zu übermitteln. Somit müssen die erforderlichen Daten nicht über ei- nen zentralen Server geleitet werden, wodurch die Ausfallsicherheit beispielsweise durch Abriss der Funkverbindung zwischen autonomen Fahrzeugen bzw. Flugzeugen und Server, verbessert wird. Gleichzeitig stehen kritische Daten schneller für das autonome Fahrzeug und/oder das autonome Flugzeug zur Verfügung, da nicht erst eine Verbindung über einen Server erfolgen muss, so dass durch die geringe Latenz rechtzeitig sicherheitsrelevante Maßnahmen durch das autonome Fahrzeug bzw. Flugzeug, wie beispielsweise Abbremsen, eingeleitet werden können. So kann bei- spielsweise durch ein Sensorelement ein Hindernis als Ereignis erfasst werden. Dieses Ereignis wird sodann mittels der dritten drahtlosen Kommunikationsverbindung an herannahende insbesondere autonome Fahrzeuge und/oder Flugzeug übermittelt, welche rechtzeitig bremsen können. Die Bremsung kann dabei insbesondere bereits initiiert werden, bevor die Sensoren des autonomen Fahrzeugs bzw. Flugzeugs das Hindernis erfassen. Somit wird durch die vorliegende Vorrichtung die begrenzte Reichweite der Sensoren autonomer Fahrzeuge und autonomer Flugzeuge gerade kompensiert.
Vorzugsweise ist die erste Drahtloskommunikationsverbindung und/oder die zweite Drahtloskommunikationsverbindung und/oder die dritte Drahtloskommunikations- verbindung verschlüsselt, so dass eine Manipulation der übertragenen Daten verhin- dert wird. Insbesondere wird dadurch sichergestellt, dass keine manipulierten Daten oder Daten manipulierter Sensorelemente in die Vorrichtung gelangen, welche zum Missbrauch der Vorrichtung genutzt werden könnten. Hierzu können die einzelnen Daten beispielsweise durch eine Hash-Funktion identifizierbar gemacht werden, so dass der Empfänger der Daten eindeutig die Integrität der Daten sowie des Senders überprüfen kann. Hierzu kann beispielsweise ein Blockchain-Verfahren verwendet werden. Somit wird die Sicherheit erhöht.
Vorzugsweise sind die Sensorelemente identisch ausgebildet. Besonders bevorzugt sind alle Sensorelemente bis auf ein Sensorelement identisch ausgebildet, wobei le- diglich das eine Sensorelement eine Kommunikationsvorrichtung aufweist zur Erzeu- gung einer zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung als Uplink.
Vorzugsweise handelt es sich bei einem Zustand um eine Temperatur, wobei der Zustand insbesondere kritische Temperaturen, die beispielsweise zur Eisbildung füh- ren können, umfasst sind. Ein weiterer Zustand ist das Vorhandensein von Nieder- schlag wie beispielsweise Regen, Hagel, Schnee und dergleichen. Ein weiterer Zu- stand ist das Vorhandensein von Nebel und einer reduzierten Sichtweite. Ein weiterer Zustand ist das Vorhandensein von Eis oder Schnee auf der Fahrbahn und ein weite- rer Zustand betrifft die Lichtverhältnisse wie beispielsweise Sonneneinstrahlung, Sonneneinstrahlungsrichtung und dergleichen. Ein weiterer Zustand ist die Position des jeweiligen Sensorelements, so dass beispielsweise als Zustand die Position eines Sensorelements an ein autonomes Fahrzeug oder ein autonomes Flugzeug übertra- gen werden kann zusammen mit dem Abstand des autonomen Fahrzeugs bzw. Flug- zeugs vom Sensorelement. Weiterhin ist ein Zustand der Normalzustand bei Vorlie- gen keiner weiteren Zustände und/oder Ereignisse, bei dem ein gefahrloses Fahren oder Fliegen möglich ist. Ein weiterer Zustand ist der Schallpegel, der insbesondere durch die Verkehrsteilnehmer erzeugt wird. Ein weiterer Zustand ist der Salzgehalt auf der Straße während einer winterbedingten Salzstreuung.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Ereignis beispielsweise um Stau so wie ein Stauende. Ein weiteres Ereignis ist das Durchfahren eines Fahrzeuges beziehungs- weise die Anwesenheit eines Fahrzeuges oder Flugzeugs im Sensorbereich eines je- weiligen Sensorelements. Ein weiteres Ereignis ist die Fahrzeugunterscheidung bei- spielsweise zwischen Pkw und Lkw durch das erzeugte Geräusch, die erzeugten Er- schütterungen, die Länge des Fahrzeugs oder dergleichen. Ein weiteres Ereignis ist das Fahrzeuggewicht eines vorbeifahrenden Fahrzeuges beispielsweise erfasst durch Erschütterung. Ein weiteres Ereignis ist die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt durch die Vorbeifahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bzw. die Überfluggeschwindigkeit eines Flugzeugs an einem einzelnen Sensor oder ermittelt durch die kombinierte Erfassung mehrerer Sensorelemente. Ein weiteres Ereignis ist das Liegenbleiben eines Fahr- zeugs, ein Unfall oder ein Platter erfasst beispielsweise ebenfalls durch das hierbei erzeugte Geräusch. Ein weiteres Ereignis sind Personen in der Fahrbahn oder Wild nahe oder auf der Fahrbahn erfasst beispielsweise durch Infrarotsensoren, Ultra- schallsensoren oder Bilderfassung. Ein weiteres Ereignis ist die Beschädigung der Straße beispielsweise durch die Bildung von Schlaglöchern oder Zustandsänderungen von Fahrbahnübergängen, welche insbesondere anhand eines veränderten Fahrge- räuschs identifiziert werden können. Ein weiteres Ereignis ist die Beschädigung einer an die Straße angrenzende Struktur, wie beispielsweise Straßenbeleuchtung, Stra- ßenbeschilderung, Leitplanken, Schallschutz und dergleichen. So kann ein Ausfall der Straßenbeleuchtung identifiziert werden beispielsweise durch den Abfall der Hinter- grundhelligkeit am Ort eines Sensorelements.
Vorzugsweise ist bei mindestens einem, mehreren oder allen Sensorelementen, die jeweilige Elektronik auf einem gemeinsamen Modul beziehungsweise PCB (printed Circuit board) zusammengefasst, so dass ein schnelles Austauschen der Elektronik im Wartungsfall gewährleistet ist. Hierdurch wird der Wartungsaufwand reduziert.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Straßenzustands-, Inf- rastruktur- und Verkehrsüberwachung mit einer Vorrichtung wie vorstehend be- schrieben. Bei dem Verfahren wird durch ein Sensorelement ein Ereignis und/oder ein Zustand erfasst und in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand mindestens einer der folgenden Schritte durchgeführt:
• Erzeugen einer Warnung und Ausgeben der Warnung mittels Warnvorrichtung. Wird beispielsweise ein Stauende erfasst durch ein Sensorelement kann eine War- nung vor stockendem Verkehr ausgegeben werden. Hierbei kann es sich um eine akustische oder optische Warnung handeln. Werden beispielsweise Personen nahe der Fahrbahn erkannt, wird ebenfalls eine Warnung durch eines oder mehrere Sen- sorelemente ausgegeben. Ebenfalls bei Erfassung eines Fahrzeugs, welches in die falsche Fahrtrichtung fährt, kann eine Warnung vor diesem Fahrzeug durch die jeweiligen Sensorelemente ausgegeben werden. Ebenfalls kann eine Warnung an Wildtiere und/oder freilaufende Tiere ausgegeben werden um diese zu vertreiben, sofern Wildtiere und/oder freilaufende Tiere nahe der Fahrbahn erfasst werden.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu wird eine Statusinformation mindestens eines Sensorelements und/oder das erfasste Ereignis und/oder der erfasste Zustand und/oder die erfasste Messgröße selbst an einen Cloud-Server übertragen und hierdurch zugänglich gemacht für eine weitere Nutzung. Bei der Statusinformation kann es sich beispielsweise um den Ladezustand der Batterie eines der Sensorel- emente handeln oder allgemein um die Funktionsfähigkeit eines bestimmten Sen- sorelements. Bei den übertragenen Ereignissen oder Zuständen kann es sich bei- spielsweise um eine Verkehrsdichte, eine Geschwindigkeitserfassung, Wetterdaten oder dergleichen handeln. • Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt ein Übertragen des erfassten Ereignisses oder Zustands an ein insbesondere autonomes Fahrzeug und/oder ein insbeson- dere autonomes Flugzeug. Bei dem Ereignis oder Zustand kann es sich beispiels- weise um die Position des jeweiligen Sensorelements und/oder den Abstand des Fahrzeugs zum Fahrbahnrand oder Fahrbahnoberfläche oder ein Normalzustand - "Alles Ok"- handeln, so dass das autonome Fahrzeug bzw. Flugzeug seine Fahrt bzw. Flug fortsetzt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren bei Vorliegen eines Ereignisses oder Zustands, wobei das Ereignis und/oder der Zustand an ein insbesondere autonomes Fahrzeug und/oder ein autonomes Flugzeug übertragen wird und in Abhängigkeit von dem Er- eignis und/oder dem Zustand mindestens einer der folgenden Schritte erfolgt:
• Erzeugen einer Warnung im Fahrzeug und/oder Flugzeug, beispielsweise vor Wild- tieren und/oder freilaufenden Tieren nahe oder auf der Fahrbahn, Stau, dem Stau- ende, Personen im Bereich der Fahrbahn, Fahrbahn bzw. Wetterverhältnisse wie beispielsweise Schnee, Eis, Winde, oder einem Unfall. Dabei wird die Warnung im Fahrzeug oder Flugzeug erzeugt, beispielsweise durch einen akustischen Hinweis, einen optischen Hinweis oder dergleichen.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt in Abhängigkeit von dem Ereignis und/oder Zustand ein Ändern der geplanten Fahrroute des Fahrzeugs oder Flugzeugs. Hier- durch kann beispielsweise einem Stau oder einer Straßensperrung aufgrund eines Unfall, oder ein sonstiges Hindernis ausgewichen werden, um beispielsweise eine möglichst kurze Reisezeit zu erzielen.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt ein Anpassen der ermittelten Zielankunfts- zeit in Abhängigkeit davon, ob auf der geplanten Route durch die Vorrichtung Stau oder Störungen ermittelt werden.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt insbesondere bei einem autonomen Fahr- zeug oder autonomen Flugzeugs eine Änderung der Bewegungsrichtung, der Ge- schwindigkeit, beispielsweise durch Abbremsen des Fahrzeuges bzw. Flugzeugs, bei Gefährdung oder die Änderung eines anderen Parameters wie beispielsweise bei beginnender Dunkelheit oder einem anderen, sichtbehindernden Ereignisses wie Regen, Schnee oder Hagel das Einschalten der Fahrzeugbeleuchtung. Somit kann durch das Straßenüberwachungssystem auf unmittelbare Weise mit einem insbesondere autonomen Fahrzeug oder einem autonomen Fahrzeug kommuni- ziert werden und erforderliche Daten insbesondere für die sichere Fahrt bzw. den sicheren Flug bereitgestellt werden. So ist es beispielsweise ebenfalls möglich bei Erfassung eines Hindernisses, welches sich noch nicht im Bereich der Sensoren des autonomen Fahrzeugs und/oder Flugzeugs befindet, bereits frühzeitig eine Bremsung einzuleiten. Somit ergänzen sich die Vorrichtung der vorliegenden Er- findung und die Sensorik eines autonomen Fahrzeugs oder eines autonomen Flug- zeugs zur Erzeugung einer verbesserten Sicherheit bei der autonomen Bewegung von Fahrzeugen bzw. Flugzeugen.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt, dass die Statusinformation und/o- der das Ereignis und/oder der Zustand und/oder eine Messgröße selbst an einen Cloud-Server übermittelt wird und in Abhängigkeit von der Statusinformation und/o- der dem Ereignis und/oder dem Zustand und/oder der Messgröße mindestens einer der folgenden Schritte erfolgt:
• Erfassen und Auswerten eines Verkehrsaufkommens. Die so erfassten Daten kön- nen beispielsweise bei Planung neuer Straßen oder Auslegung und Änderung der vorhandenen Straßen herangezogen werden.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt ein automatisches Routing der Fahrzeuge insbesondere auf automatischen Anzeigetafeln auf Grundlage des erfassten Ver- kehrsaufkommens oder Verkehrsbehinderung wie beispielsweise Unfällen oder Sperrungen. Alternativ oder zusätzlich hierzu können die Routinginformationen un- mittelbar an insbesondere autonome Fahrzeuge und/oder autonome Flugzeuge übertragen werden, wodurch die Routenführung der autonomen Fahrzeuge bzw. Flugzeuge angepasst wird. So können beispielsweise bei erhöhten Verkehrsauf- kommen durch das Routing ein Teil der Fahrzeuge über Nebenstraßen abgeleitet werden, so dass insgesamt ein Stau auf der Hauptroute verhindert wird. Auch können durch das Routing beispielsweise Empfehlungen für die Route beispiels- weise durch automatische Anzeigetafeln erzeugt werden. Ebenso ist es möglich die Fahrtzeiten auf automatischen Anzeigetafeln beziehungsweise Straßenschildern zu einem nächsten Fahrtziel anzugeben auf Grundlage der erfassten Ereignisse und/oder Zustände. • Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt ein Nachverfolgen der Fahrt eines Fahr- zeugs oder Flugzeugs innerhalb des Abschnitts. So kann beispielsweise kontinu- ierlich eine fahrzeugspezifische bzw., Flugzeugspezifische Signatur von den Sen- sorelementen erfasst werden und somit das Fahrzeug bzw. Flugzeug nachverfolgt werden, um dessen Route zu erfassen. Bei der fahrzeug- oder flugzeugspezifischen Signatur handelt es sich beispielsweise um eine spezifische Vibration, die von den jeweiligen Sensorelementen erfasst wird, eine optische, visuelle Erfassung, eine spezifische Akustik oder eine induktiv gemessene Signatur oder dergleichen.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt in Abhängigkeit von dem erfassten Ereignis und/oder dem Zustand ein Auslösen eines Notrufs bei einem Unfall. Wird beispiels- weise durch ein Sensorelement ein Unfall detektiert, kann automatisch ein Notruf erzeugt werden.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt eine Erzeugung einer Warnung auf einer automatischen Anzeigetafel in Abhängigkeit des übermittelten Ereignisses und/o- der Zustands. Bei der Warnung kann es sich beispielsweise um eine Warnung von Wettereinflüssen, Stau, Stauende, Unfall oder einem Hindernis in der Fahrbahn oder dergleichen handeln.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt in Abhängigkeit der übermittelten Sta- tusinformationen das Auslösen einer Wartung. Wird beispielsweise aufgrund der Statusinformation erfasst, dass eines der Sensorelemente nicht mehr funktioniert, kann dies durch das Auslösen der Wartung behoben werden.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt in Abhängigkeit des ermittelten Schallpe- gels eine flächendeckende Auswertung der Lärmbelastung durch den Verkehr auf der jeweiligen Straße oder Fahrweg. Insbesondere kann hierdurch eine flächende- ckende Schallpegelmessung entsprechend der EU-Richtlinie 2002/49/EG erfolgen.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt in Abhängigkeit von dem erfassten Ereignis und/oder dem Zustand ein Auslösen einer Straßenwartung bei Beschädigung der Straße selbst beispielsweise durch die Bildung von Schlaglöchern oder einer Be- schädigung angrenzender Strukturen wie Straßenbeleuchtung, Straßenschilder, Leitplanken, Schallschutz und dergleichen.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu erfolgt in Abhängigkeit von dem erfassten Ereignis und/oder dem Zustand ein Auslösen und Koordinieren von Betriebsdiensten, wie Raumfahrzeugen, Streufahrzeugen, Kehrfahrzeugen oder Fahrzeugen zur Be- schneidung und Beseitigung von Straßenbewuchs. So können Räumfahrtzeuge und Streufahrzeuge beispielsweise koordiniert werden um zunächst wesentliche Ver- kehrspunkte freizuhalten. Alternativ oder zusätzlich hierzu können die Streufahr- zeuge koordiniert werden anhand des Salzgehalts auf der Straße, wobei ebenso eine Ausbringmenge an Salz, sowie die Anfahrtsfrequenz der Streufahrzeuge ko- ordiniert wird.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren, das Ereignis und/oder der Zustand an eine
Wetterstation übermittelt und in Abhängigkeit von Ereignis und/oder Zustand min- destens einer der folgenden Schritte durchgeführt:
• Erzeugen einer Wetterwarnung. Die Wetterwarnung enthält beispielsweise eine spezifische Nennung der Gefahr wie beispielsweise Gewitter, Sturm, Schnee oder dergleichen sowie eine Position an der die Gefährdung auftritt.
• Alternativ oder zusätzlich hierzu kann in Abhängigkeit des übertragenden Ereig- nisses und/oder Zustands eine Wetterprognose erzeugt werden. Hierbei wird auf- grund der Vielzahl der vorhandenen Sensorelemente ein kleines Grid erzeugt, wel- ches eine präzise Erfassung von Wetterdaten erlaubt, wodurch die Genauigkeit einer Wetterprognose insbesondere für einen bestimmten Ort deutlich verbessert wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsform unter Be- zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :
Figur 1 eine Ausführungsform des Sensorelements
Figur 2 ein schematischer Aufbau eines Sensorelements,
Figur 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Straßenüberwa- chungssystems
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahren Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahren
Figur 6 ein Ablaufdiagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahren und
Figur 7 ein Ablaufdiagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Sensorelement 10 zeigt in Figur 1 weist ein Gehäuse 12 auf mit einer Oberseite 14 und einer Unterseite 16. Die Unterseite 16 steht dabei auf einer Straßenoberfläche auf und ist an dieser befestigt. Alternativ ist das Sensorelement im Umfeld der Ver- kehrsinfrastruktur angeordnet. An der Oberseite 14 des Gehäuses 12 ist ein Solar- modul 18 angeordnet zur autarken Stromversorgung des Sensorelementes 10. Wei- terhin ist zur Unterstützung der Stromversorgung im Gehäuse 12 mindestens eine Batterie oder mindestens ein Akkumulator angeordnet, welche durch das Solarmodul 18 geladen werden kann. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann eine kabelgebundene Stromversorgung vorgesehen sein. Im Gehäuse 12 ist weiterhin mindestens ein Sen- sor 20 (Fig. 2) angeordnet. Ebenfalls im Gehäuse 12 ist eine Auswertevorrichtung 22 angeordnet, die mit dem Sensor 20 verbunden ist. Weiterhin kann das Sensorele- ment 10 ein oder mehrere Kommunikationsvorrichtungen 24 aufweisen. Diese kön- nen als separate Kommunikationsvorrichtungen ausgebildet sein oder zu einer ge- meinsamen Kommunikationsvorrichtung 24 zusammengefasst sein. Teile des Sen- sors 20 können auch außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet sein, beispielsweise zur Erfassung einer Windgeschwindigkeit oder dergleichen.
Weiterhin ist in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel an der Oberseite 14 des Sensorele- ments 10 ein Reflektorelement 26 angeordnet, welche insbesondere durch ein flexib- les Verbindungselement 28 mit dem Sensorelement 10 verbunden ist. Alternativ kön- nen Reflektorelement 28 und Sensorelement 10 beispielsweise durch eine Schnapp- verbindung miteinander verbunden werden. Das Reflektorelement 26 weist eine Vor- derseite 30 und eine Rückseite 32 auf, die mit Reflektoren bestückt sind, insbeson- dere Glasreflektoren, wobei auch andere Reflektoren wie beispielsweise gebildet aus Reflexionsfolien aus Kunststoff oder anderen reflektierenden Materialien möglich sind. Selbstverständlich kann das Reflektorelement auch an jeder anderen Seite des Sensorelements angeordnet sein.
Figur 3 zeigt das erfindungsgemäße Straßenüberwachungssystem mit einer Vielzahl von Sensorelementen 10, die entlang einer Straße 34 beziehungsweise einem Stra- ßenabschnitt angeordnet sind. Dabei sind die Sensorelemente 10 insbesondere äqui- distant angeordnet.
Durch den Sensor 20 des jeweiligen Sensorelements 10 wird ein Zustand oder ein Ereignis erfasst. Bei dem Zustand oder Ereignis kann es sich beispielsweise um die Erfassung von Fahrzeugen, Fahrzeugtypen, Fahrzeuggewicht, Fahrzeuggeschwindig- keit, Stau, Stauenden, einem Unfall oder ein liegen gebliebenes Fahrzeug sowie Per- sonen in der Fahrbahn oder Wildtieren und/oder freilaufende Tiere nahe oder auf der Fahrbahn und dergleichen handeln. Ebenfalls kann durch die Sensoren 20 des jewei- ligen Sensorelements 10 ein Zustand ermittelt werden wie beispielsweise Tempera- turen, Niederschlag wie Regen, Hagel, Schnee oder dergleichen, Nebel sowie einge- schränkte Sicht, stehendes Wasser, Eis auf der Fahrbahnoberfläche sowie Schnee, die herrschenden Lichtverhältnisse, Geräusche sowie Sturm- und Windverhältnisse. Ebenso können die Steuerelemente ihre jeweilige Position ermitteln oder gespeichert haben.
Mittels der Kommunikationsvorrichtung 24 kann eine erste drahtlose Kommunikati- onsverbindung 36 erzeugt werden, beispielsweise auf Grundlage von ZigBee, Blue- tooth, NFC, WiFi, WLAN oder dergleichen. Hierdurch wird ein Kommunikationsnetz- werk oder -grid geschaffen, wodurch die jeweiligen Sensorelemente 10 miteinander in Verbindung stehen und somit die Weiterleitung von Statusinformationen oder der Empfang von Daten, oder die Weiterleitung von Messgrößen über einzelne Sensorel- emente 10 sowie erfasste Zustände und Ereignisse ermöglicht wird. Durch Erzeugung des Grids wird das Straßenüberwachungssystem besonders ausfallsicher, da bei- spielsweise bei Ausfall eines der Sensorelemente 10 die Weiterleitung von Zuständen und Ereignissen über die anderen Sensorelemente 10 mittels des Netzwerkgrids er- folgen kann. Alternativ zur Ausbildung eines Grids auf Grundlage einer drahtlosen Kommunikationsverbindung, kann die erste Kommunikationsverbindung zwischen den einzelnen Sensorelementen kabelgebunden ausgebildet sein.
Weiterhin können die Sensorelemente 10 mittels der Kommunikationsvorrichtung 24 mit einem Cloud-Server 40 oder einem Gateway mittels einer zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung 42 kommunizieren. Alternativ handelt es sich bei der zweiten Kommunikationsverbindung um eine kabelgebundene Kommunikationsver- bindung. Dabei können alle Sensorelemente 10 ausgebildet sein, um mittels einer zweiten Kommunikationsverbindung 42 mit dem Cloud-Server 40 zu kommunizieren. Alternativ hierzu können nur einige wenige Sensorelemente 10 oder lediglich ein Sen- sorelement 10 mittels einer zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung 42 mit dem Cloud-Server 40 kommunizieren. Dieses eine Sensorelement 10 dient dabei als Up- und Downlink zum Cloud-Server 40. Statusinformationen, erfasste Messgrößen und Ereignisse oder Zustände, welche durch andere Sensorelemente 10 erfasst wer- den, werden mittels der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung 36 an das Sensorelement 10, welches als Up- und Downlink dient übertragen und sodann an den Cloud-Server 40 übertragen. Im Cloud-Server sind die Ereignisse oder Zustände, welche durch das Straßenüberwachungssystem erfasst wurden, abrufbar und können beispielsweise genutzt werden insbesondere mittels Data-Mining zur Verkehrsanalyse zur Erstellung verkehrsangepasster Routen, zur Vorhersage von Ereignissen und Zu- ständen, insbesondere solche, die den Verkehrsfluss stören oder eine Gefahr für die jeweiligen Verkehrsteilnehmer darstellen, bevorzugt auf Grund wiederkehrender Muster, die zu den jeweiligen Ereignissen oder Zuständen führen, wiederkehrenden Ereignisse oder einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für den Eintritt solcher Ereignisse oder Zustände. Insbesondere erfolgt die Nutzung dabei auch durch autonome Fahr- zeuge, zur Steuerung von automatischen Anzeigetafeln entlang von Straßen, welche Empfehlungen enthalten oder Angaben von Fahrtzeiten. Weiterhin können durch den Cloud-Server 40 Wetterdaten weitergegeben werden zur Erstellung einer Wetter- prognose oder dergleichen. Mittels der Verkehrsanalyse ist es ebenfalls möglich, die Planung neuer Verkehrswege oder die Anpassung vorhandener Verkehrswege geeig- net vorzunehmen. Weiterhin können die so erfassten Ereignisse und/oder Zustände an Fahrzeuge 44 und/oder Flugzeuge, welche sich entlang der Verkehrsinfrastruktur bewegen mittels eine weiteren Drahtloskommunikation 41 übertragen werden und so beispielsweise die erfassten Verkehrsdaten herangezogen werden durch insbeson- dere autonome Fahrzeuge 44 oder insbesondere autonome Flugzeuge zur Erstellung effizienter Routen von einem Start zu einem Ziel. Insbesondere handelt es sich bei den autonomen Flugzeugen um sogenannte UAVs (unmanned aerial vehicle), Droh- nen, Helikopter, Multikoptern oder dergleichen.
Weiterhin können die Sensorelemente 10 mittels der Kommunikationsvorrichtung 24 mit Fahrzeugen 44 oder Flugzeugen über eine dritte Drahtloskommunikationsverbin- dung 46 kommunizieren. Hierbei können beispielsweise die Positionen der jeweiligen Sensorelemente 10 an das Fahrzeug 44 oder Flugzeug übermittelt werden, so dass stets eine exakte Positionierung des Fahrzeugs 44 bzw. des Flugzeugs ermöglicht wird. Weitere Informationen können an das Fahrzeug und/oder Flugzeug übertragen werden wie beispielsweise das Auftreten eines Hindernisses 38. Das Fahrzeug 44 bzw. Flugzeug ist somit nicht mehr allein auf seine bordinternen Sensoren angewie- sen. Vielmehr können die durch die Sensorelemente 10 erfassten Ereignisse und Zu- stände an das Fahrzeug 44 bzw. Flugzeug weitergegeben werden und somit die Fahr- zeuginsassen oder den Piloten warnen und insbesondere bei autonomen Fahrzeug das Fahrzeug bzw. bei autonomen Flugzeugen das Flugzeug geeignet ansteuern bei- spielsweise durch Abbremsen, um einen Unfall, Kollision oder Absturz zu vermeiden. Somit kann das autonome Fahrzeug 44 und Flugzeuge vorausschauender fahren bzw. fliegen als es die bordinternen Sensoren zulassen würden.
Insbesondere weist mindestens eines der Sensorelemente 10, mehrere Sensorele- mente 10 oder alle Sensorelemente 10 einen oder mehrere der folgenden Sensoren oder Bauteile auf die einzeln oder in Kombination entsprechende Rechenmodellen zugeführt werden :
• Mikrofon :
o Zur Erfassung eines Fahrgeräusches eines vorbeifahrenden Fahrzeugs und insbesondere zur Ermittlung des Fahrzeugtyps, so dass beispiels- weise kleinere Personenkraftwagen von Lastkraftwagen oder derglei- chen unterschieden werden können. Zur Erfassung eines Fluggeräusches eines vorbeifliegenden Flugzeugs und insbesondere zur Ermittlung des Flugzeugtyps, so dass beispiels- weise unterschiedliche Drohnen unterschieden werden können
Weiterhin kann durch das erfasste Geräusch der Verkehrsfluss über- wacht werden, so dass bei Stau oder einem abrupten Stopp und der damit verbundenen Veränderung der akustischen Signatur auf einen Stau oder eine Blockierung der Straße geschlossen werden kann Weiterhin können Unfallgeräusche detektiert werden und ausgewertet werden, so dass ein Unfall einfach erfasst werden kann
Ebenso kann die akustische Signatur von brechenden Strukturen ermit- telt werden und hierbei auf einen auf den Verkehrsweg stürzenden Baum oder dergleichen geschlossen werden
Weiterhin kann die Veränderung von Abrollgeräuschen von Fahrzeugen überwacht werden, so dass aus einer veränderten Akustik beispiels- weise auf eine Beschädigung des Fahrwegs geschlossen werden kann. Durch ein Schlagloch ändert sich die Akustik eines vorbeifahrenden Fahrzeugs, so dass hierdurch einfach ein Schlagloch oder sonstige Be- schädigung der Straße erfasst werden kann um sodann eine Wartung auszulösen. Ebenso kann bei Brücken oder Fahrbahnübergängen ein sich änderndes Fahrgeräusch auf eine Beschädigung des Brückenbau- werks hinweisen, so dass bei Änderung des erfassten Fahrgeräusches eine Wartung ausgelöst werden kann
Weiterhin kann das Mikrofon zur Erfassung des Schallpegels verursacht beispielsweise durch den Verkehr benutzt werden, so dass eine flächen- deckende Schallpegelmessung insbesondere in Übereinstimmung mit der EU-Richtlinie 2002/49/EG.
Weiterhin können mehr als ein Mikrofon in einem Sensorelement 10 vorgesehen sein, so dass eine Information über den zeitlichen Verlauf des Geräuschs gewonnen werden kann. Insbesondere sind dazu min- destens ein Mikrofon entgegen der Bewegungsrichtung und ein Mikro- phon in Bewegungsrichtung angeordnet. Hierdurch kann aus dem zeit- lichen Verlauf des Fahrzeug- bzw. Fluggeräuschs auf die Geschwindig- keit geschlossen werden. o Weiterhin können mehr als ein Mikrofon in einem Sensorelement 10 vorgesehen sein, so dass eine Information über den zeitlichen Verlauf des Geräuschs gewonnen werden kann. Insbesondere sind dazu min- destens ein Mikrofon entgegen der Fahrtrichtung und ein Mikrophon in Fahrtrichtung angeordnet. Somit kann auf einfache Weise auf die Fahrt - richtung eines Fahrzeuges geschlossen werden, wodurch beispielsweise Geisterfahrer schnell erfasst werden können.
• Drucksensor:
o Zur Erfassung des meteorologischen Drucks und Verwendung in einer Wettervorhersage.
o Zur Erfassung des Drucks auf Grund von Wind, wobei insbesondere das Sensorelement auf mindestens zwei und bevorzugt auf allen vier Seiten Drucksensoren aufweist, so dass auch die Windrichtung bestimmt wer- den kann. Insbesondere bei hohen Windgeschwindigkeiten an anfälligen Bauwerken, wie beispielsweise Brücken oder dergleichen, kann bei De- tektion einer hohen Windgeschwindigkeit eine Warnung, Sperrung und/oder Wartung ausgelöst werden.
o Zur Erfassung des dynamischen Drucks eines Vorbeifahrenden Fahr- zeugs zur Erfassung des Fahrzeugs. Somit kann auf einfache Weise auf das Vorhandensein eines Fahrzeugs geschlossen werden
o Weiterhin können mehr als ein Drucksensor in einem Sensorelement 10 vorgesehen sein, so dass eine Information über den zeitlichen Verlauf des Drucks gewonnen werden kann. Insbesondere sind dazu mindestens ein Drucksensor entgegen der Fahrtrichtung und ein Drucksensor in Fahrtrichtung angeordnet. Somit kann auf einfache Weise auf die Fahrt - richtung eines Fahrzeuges geschlossen werden, wodurch beispielsweise Geisterfahrer schnell erfasst werden können
o Weiterhin können mehr als ein Drucksensor in einem Sensorelement 10 vorgesehen sein, so dass eine Information über den zeitlichen Verlauf des Drucks gewonnen werden kann. Insbesondere sind dazu mindestens ein Drucksensor entgegen der Fahrtrichtung und ein Drucksensor in Fahrtrichtung angeordnet. Somit kann auf einfache Weise auf die Ge- schwindigkeit eines Fahrzeuges geschlossen werden. o Weiterhin kann über die Änderung des Drucks in Kombination mit ande- ren Sensoren auf die Wahrscheinlichkeit von Wetterereignissen (wie z.B. Eisbildung) geschlossen werden.
• Luftfeuchtesensor: Zur Erfassung der Luftfeuchtigkeit zur Verwendung in einer Wettervorhersage, insbesondere zur Ermittlung einer Niederschlagwahr- scheinlichkeit oder der Sichtverhältnisse beispielsweise durch Nebel.
• Temperatursensor:
o Zur Erfassung der Temperatur zur Verwendung in einer Wettervorher- sage, insbesondere zur Ermittlung einer Niederschlagwahrscheinlich- keit, Eisbildung, Schneefall oder dergleichen
o Weiterhin kann die Temperatur erfasst werden, um eine Aussage über die Beanspruchung der verwendeten Batterien oder Akkus im Sensorel- ement 10 zu treffen, so dass bei anhaltend tiefen Temperaturen und einer damit einhergehenden beschleunigten Alterung der Batterien oder Akkus eine Wartung ausgelöst wird.
• Beschleunigungssensor:
o Zur Erfassung von Vibrationen welche durch vorbeifahrende Fahrzeuge verursacht werden und insbesondere zur Ermittlung des Fahrzeugtyps, so dass beispielsweise kleinere Personenkraftwagen von Lastkraftwagen oder dergleichen unterschieden werden können
o Zur Erfassung eines Verkehrsunfalls durch die dadurch versursachten Vibrationen, welche von den üblichen Vibrationen eines vorbeifahrenden Fahrzeugs unterscheiden. Ebenso können einstürzende Bäume oder dergleichen registriert werden anhand der verursachten Vibrationen, welche durch den Beschleunigungssensor erfasst werden
o Zur Erfassung sich verändernder Schwingungsverhalten von Brücken- bauwerken, Galerien oder Tunneln. Somit kann auf einfache Weise auf eine sich verändernde Struktur beispielsweise durch Alterung des Bau- werks geschlossen werden und rechtzeitig eine Wartung, Warnung und/oder Sperrung veranlasst werden
o Zur Erfassung von Straßenschäden wie beispielsweise Schlaglöchern durch die erzeugten Vibrationen, welche sich erst mit entstehen der Straßenschäden verändern. Somit kann aus der Veränderung der Vib- rationen auf eine Veränderung der Straße wie beispielsweise eine Be- schädigung geschlossen werden und eine Warnung, Sperrung und/oder Wartung ausgelöst werden.
o Zur Erfassung sich verändernder Schwingungssignaturen von Fahrwe- gen. Somit kann auf einfache Weise auf eine sich verändernde Struktur beispielsweise durch Unterspülung, Hangrutsch, Fundamentschäden o- der dergleichen geschlossen werden und rechtzeitig eine Wartung, War- nung und/oder Sperrung veranlasst werden.
o Zur insbesondere großflächigen seismischen Erfassung von Erdstößen oder Erdbewegungen.
• Lagesensor:
o Zur Erfassung eines Verkehrsunfalls. Ist beispielsweise das Sensorele- ment auf einer Leitplanke montiert und trifft im Zuge des Verkehrsun- falls ein Unfallfahrzeug diese Leitplanke, ändert sich die Lage des ange- brachten Sensorelements 10, so dass auf einen Verkehrsunfall geschlos- sen werden kann. Gleiches gilt, sofern beispielsweise das Sensorele- ment durch einen auf die Straße stürzenden Baum getroffen wird oder ein Bauwerk, mit dem das Sensorelement 10 verbunden ist deutliche Beschädigung erfährt.
o Weiterhin kann der Lagesensor eine sich verändernde Lage detektieren auf Grund von Diebstahl und eine entsprechend Ereignis erzeugen und weitergeben.
• Magnetfeldsensor:
o Zur Erfassung von Fahrzeugen oder Flugzeugen durch ein sich ändern- des Detektiertes Magnetfeld. Insbesondere weisen einzelne Fahrzeuge oder Flugzeuge eine eindeutige Signatur einer Magnetfeldänderung auf, so dass das entsprechende Fahrzeug bzw. Flugzeuge durch weitere Sen- sorelemente 10 identifiziert werden kann, so dass beispielsweise die Fahr- bzw. Fluggeschwindigkeit und Bewegungsrichtung erfasst werden können.
o Weiterhin kann ein sich veränderndes Magnetfeld bei einer langfristigen Änderung auf eine sich ändernde Struktur der Straße, der Brücke oder des Tunnels geschlossen werden, so dass eine entsprechende Warnung, Sperrung und/oder Wartung ausgelöst wird.
• Strommesser und/oder Spannungsmesser
o Zur Bestimmung eines von einer Solarzelle erzeugten Stroms, so dass auf Helligkeit und Sonnenschein geschlossen werden kann
o Weiterhin kann durch die Bestimmung des von einer Solarzelle erzeug- ten Stroms auf Schnee geschlossen werden, welcher die Solarzelle ab- deckt, so dass von dieser kein Strom mehr erzeugt wird
o Weiterhin kann durch die Bestimmung des von einer Solarzelle erzeug- ten Stroms auf eine Verschmutzung der Solarzelle geschlossen werden, welche zu einer unzureichenden Stromversorgung des Sensorelements 10 führen kann, so dass eine entsprechende Wartung ausgelöst wird. Dies gilt insbesondere, sofern der erfasste Stromwert mit vergangenen Stromwerten der selben Solarzelle insbesondere bei gleichen oder ähn- lichen Wetterbedingungen verglichen wird. Anstatt gleicher Wetterbe- dingungen, kann ebenso ein Maximalwert des erzeugten Stroms heran- gezogen werden.
• Sensor verbunden mit einer Kommunikationsvorrichtung
o zur Erfassung der empfangenen Signalstärke und/oder einer Latenzzeit.
Insbesondere handelt es sich bei der Kommunikationsvorrichtung um eine Telekommunikationsvorrichtung nach 3G, 4G, 5G oder einer wei- teren Generation. Weitere Funkverbindungen sind jedoch auch möglich. Insbesondere für das autonome Fahren und Fliegen sind schnelle Da- tenverbindungen zwischen den Fahrzeugen bzw. Flugzeugen und einer Infrastruktur oder einem Server mit geringer Latenz erforderlich. Diese Datenübertragungsgraten und Latenzzeiten müssen überwacht werden, um bei einem Unterschreiten eine Warnung auszulösen. Mit dem vor- stehenden Sensor ist dies flächendeckend entlang des Fahrwegs/Flug- korridors möglich, so dass stets Nachweis und/oder Gewissheit besteht, dass die erforderlichen Datenraten und Latenzzeiten gegeben sind. Falls Datenraten oder Latenzzeiten nicht ausreichend sind, kann eine War- nung insbesondere an autonome Fahrzeuge und/oder autonome Flug- zeuge frühzeitig gegeben werden. o Weiterhin kann durch eine Kommunikationsvorrichtung durch Austausch eines Signals eine Positionsinformation mit einem insbesondere autono- men Fahrzeug und/oder einem insbesondere autonomen Flugzeug aus- getauscht werden und somit eine sichere Navigation gewährleistet wer- den.
• Positionssensor
o Zur Bestimmung der exakten Position des jeweiligen Sensorelements 10, so dass dieses seine exakte Position beispielsweise im Rahmen der V2I-Kommunikation an Fahrzeuge weitergeben kann.
o Weiterhin kann der Positionssensor eine sich verändernde Position de- tektieren auf Grund von Diebstahl und eine entsprechend Ereignis er- zeugen und weitergeben.
o Weiterhin kann durch eine veränderte Position eine Beschädigung des Bauwerks wie beispielsweise Straße, Tunnel oder Brücke ermittelt wer- den.
• Luftgütesensor
o Zur Bestimmung der Luftgüte beispielsweise zur Erzeugung von Smog- Alarm, Ermittlung der Fe in staub werte beispielsweise zur Erhebung von lokalen Fahrverboten oder dergleichen.
Alle vorgenannten Ereignisse und Zustände, welche durch die einzelnen Sensoren erfasst werden, werden als Messgrößen an einen Cloud-Server oder Gateway über- tragen, und entsprechend ausgewertet oder durch eine in dem jeweiligen Sensorel- ement 10 enthaltenen Auswertevorrichtung ausgewertet. Nachfolgend folgt die Nut- zung des ermittelten Zustands und/oder Ereignisses durch Weiterleitung zur Erzeu- gung einer entsprechenden Wartung, Weiterleitung und Nutzung durch ein insbeson- dere autonomes Fahrzeug und/oder ein insbesondere autonomes Flugzeug, Weiter- leitung und Nutzung durch Auslösen einer Sperrung und/oder Ausgeben einer War- nung, Weiterleitung und Nutzung an Polizei oder Betriebsdiensten zur Gewährleistung des sicheren Betriebs der Straße oder des Verkehrswegs beispielsweise durch War- tung und insbesondere Wartung des Straßenüberwachungssystems selbst. Dabei können einzelne Sensorboxen einen, mehrere oder alle vorgenannten Sensoren auf- weisen, wobei eine, mehrere oder alle genannten Ereignisse oder Zustände durch den jeweiligen Sensor tatsächlich erfasst werden. So kann beispielsweise zwar ein Temperatursensor vorgesehen sein, dieser wird jedoch nicht genutzt um eine Vor- hersage für die Batteriealterung zu erzeugen oder dergleichen.
Insbesondere kann eines, mehrere oder jedes der vorgesehenen Sensorelemente eine oder mehr Lichtquelle aufweisen insbesondere ausgebildet als LED-Lichtquelle.
Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem zunächst ein Ereignis oder Zustand durch eine Sensorelement 10 erfasst SOI wird und sodann durch dieselbe Sensorelement 10 eine Warnung ausgegeben wird S02, wobei es sich hierbei bei- spielsweise um eine optische oder akustische Warnung handelt. In Figur 3 ist ange- deutet, dass die Sensorelemente 10 einen Sensorbereich 48 aufweisen, in dem das Auftreten von Wildtieren und/oder freilaufenden Tieren detektiert wird. Der schema- tisch dargestellte Sensorbereich umfasst dabei bis zu 360°. Wird durch eine der Sen- sorelemente 10 im Sensorbereich 48 ein Wildtier und/oder ein freilaufendes Tier de- tektiert, kann eine Warnung in Form eines akustischen Signals ausgegeben werden, um das Wildtier und/oder freilaufende Tier von der Straße 34 fernzuhalten.
In einer weiteren Ausführungsform wird das durch eine erste Sensorelement 10 er- fasste Ereignis oder der Zustand SOI zunächst an eine andere Sensoreinheit über- tragen S03 mittels einer ersten drahtlosen oder kabelgebundenen Kommunikations- Verbindung 36 und sodann durch die weitere Sensorelement 10 eine Warnung in Form einer optischen Warnung oder eines akustischen Signals ausgegeben S04. Wird beispielsweise durch eine der Sensorelementen 10 ein Hindernis 38 oder ein Wildtier und/oder freilaufendes Tier im Sensorbereich 48 detektiert, wird dieses Ereignis an eine entgegen der Fahrtrichtung weiter entfernte Sensorelement 10 übertragen mit- tels der ersten Kommunikationsverbindung 36 und durch diese weiter entfernten Sensorelement 10 eine Warnung ausgegeben, so dass der Verkehr und insbesondere das Fahrzeug 44 rechtzeitig vor möglichen Gefahren wie beispielsweise dem Hinder- nis 38 oder dem herannahenden Wildtieren bzw. freilaufenden Tieren gewarnt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Erfassen eines Ereignisses oder eines Zustands einer Sensoreinheit SOI der erfasste Zustand oder das Ereignis an ein Fahrzeug 44 und/oder ein Flugzeug übertragen S05. Im Fahrzeug 44 und/oder Flugzeug wird sodann eine Warnung ausgegeben S06, alternativ oder zusätzlich hierzu wird aufgrund des erfassten Ereignisses oder des Zustands die Steuerung des Fahrzeugs 44 und/oder Flugzeugs angepasst S07 beispielsweise durch Abbremsen des Fahrzeugs 44 bzw. Flugzeugs. Alternativ oder zusätzlich hierzu wird in Abhängig- keit des erfassten Ereignisses oder Zustands die Navigation des Fahrzeugs bzw. Flug- zeugs geändert S08, so dass beispielsweise ein Stau oder ein Hindernis weiträumig umgangen werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt in Fi gur 7 wird das erfasste Ereignis oder der erfasste Zustand SOI an einem Cloud-Server oder einem Gateway übertragen S09. Anhand der übertragenen Ereignisse und/oder Zustände und/oder Messgrößen ist es möglich eine Wetterprognose oder eine Wet- terwarnung zu erzeugen S10, sofern es sich bei den übertragenen Ereignissen oder Zuständen um Wetterdaten oder wetterrelevante Daten handelt. Alternativ oder zu- sätzlich hierzu ist es möglich in Abhängigkeit des erfassten Ereignisses oder Zustands eine Warnung zu erzeugen Sil. Diese Warnung kann sodann an ein Fahrzeug 44 oder ein Flugzeug übertragen werden Sill und in diesem ausgegeben werden zur Warnung der Insassen des Fahrzeugs 44 Sllll bzw. Flugzeugs. Alternativ oder zu- sätzlich hierzu ist es möglich die Warnung an Anzeigetafeln zu übertragen S112, welche die Warnung ausgeben S1121, so dass vorbeifahrende Fahrzeuge 44 die War- nung erfassen können. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Warnung an eine Leitzentrale übertragen werden.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es möglich anhand der an dem Cloud-Server 40 oder Gateway übertragenen Ereignis oder Zustände eine Verkehrsanalyse durchzu- führen S12. Anhand der Verkehrsanalyse ist es möglich ein intelligentes Routing der Verkehrsteilnehmer vorzunehmen S121, so dass überlastete Straßen entlastet wer- den und Fahrzeuge 44 beispielsweise auf Nebenstraßen umgeleitet werden, jedoch ohne, dass es hierbei zu Überlastung der Nebenstraße kommt. Ebenso kann ein Rou- ting der Flugzeuge erfolgen anhand der jeweiligen Korridorauslastung. Weiterhin kön- nen die an den Cloud-Server übertragenen Ereignisse und Zuständen genutzt werden in einem Data-Mineing-Verfahren zur Vorhersage von Ereignissen und Zuständen, insbesondere solche, die den Verkehrsfluss stören oder eine Gefahr für die jeweiligen Verkehrsteilnehmer darstellen, bevorzugt auf Grund wiederkehrender Muster, die zu den jeweiligen Ereignissen oder Zuständen führen, wiederkehrenden Ereignisse oder einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für den Eintritt solcher Ereignisse oder Zustände. Weiterhin können die so erfassten Daten bei der Planung neuer Verkehrswege be- rücksichtigt werden S123. Weiterhin ist es möglich aufgrund der erfassten Ereignisse oder Zustände eine Mautberechnung durchzuführen S122, sofern einzelne Fahrzeuge entlang ihrer Route nachverfolgt werden. Somit kann die Höhe der zu erhebenden Maut bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich erfolgt eine Übertragung der ermittelten Verkehrsanalyse an das Fahrzeug 44 S124. Diese übertragene Verkehrsanalyse kann dabei in der Na- vigation, also bei der Anpassung einer Route zwischen einem vorgegebenen Start und einem vorgegebenen Endziel berücksichtigt werden S1241. Insbesondere bei au- tonomen Fahrzeugen und/oder autonomen Flugzeugen kann dabei die übertragenen Daten genutzt werden zur Änderung der Steuerung des autonomen Fahrzeuges S1242 bzw. des autonomen Flugzeugs. Auch bei einer Vorhersage der zu erwarten- den Ankunftszeit können die Verkehrsanalysedaten verwendet werden S1243, wel- che vom Cloud-Server 40 an das Fahrzeug 44 übertragen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Straßenzustands-, Infrastruktur und Verkehrsüberwachung mit einer Vielzahl von Sensorelementen, wobei die Sensorelemente entlang zumin- dest einem Abschnitt einer Straße oder einem Verkehrswegangeordnet sind, wobei die Sensorelemente jeweils aufweisen : ein Gehäuse mit einer Unterseite insbesondere zur Befestigung an einer orts- festen Struktur und eine Oberseite, mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Messgröße, wobei der Sensor mit einer im Gehäuse angeordneten Auswertevorrichtung ver- bunden ist insbesondere zur autonomen Auswertung der erfassten Messgröße, wobei die Auswertevorrichtung ausgebildet ist, derart dass aus der erfassten Messgröße ein Ereignis und/oder Zustand ermittelbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensorelement eine Solarzelle aufweist, wobei die Solarzelle an der Oberseite des Gehäuses insbesondere vollflächig angeordnet ist und/oder eine kabelge- bundene Stromversorgung aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensorelement ein Reflektorelement aufweist, wobei das Reflektorelement insbesondere an der Oberseite des Gehäuses angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensorelement als Sensor mindestens einen der folgenden Sen- sortypen aufweist: Temperatursensor, Feuchtigkeitssensor, Luftdrucksensor, Bewegungssensor, Beschleunigungssensor, Mikrophon, Helligkeitssensor, IR- Sensor, Ultraschallsensor, Anemometer, LIDAR, Radar, Niederschlagssensor, Hall-Sensor, induktiver oder kapazitiver Sensor, Magnetfeldsensor, Strommes- ser, Spannungsmesser, Lagesensor, Kamera sowie optischer Sensor, Schallpe- gelsensor, Sensor zur Erfassung der Luftgüte und Sensor zur Erfassung chemi- scher Substanzen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensorelement eine Warnvorrichtung aufweist, wobei die Warn- vorrichtung mit der Auswertevorrichtung verbunden ist und eine Warnung bei einem vorgegebenen Ereignis und/oder Zustand erzeugt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Sensorelement eine Kommunikationsvorrichtung aufweist zur Er- zeugung einer ersten insbesondere drahtlosen Kommunikationsverbindung zwi- schen den Sensorelementen, wobei die Kommunikationsvorrichtung ausgebildet ist eine Statusinformation eines oder mehrere Sensorelemente und/oder ein Er- eignis und/oder einen Zustand zu übertragen und/oder zu empfangen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensorelement eine Kommunikationsvorrichtung aufweist zur Erzeugung einer zweiten insbesondere drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem Sensorelement und einem Cloud-Server oder Gateway, wobei die Kommunikationsvorrichtung ausgebildet ist eine Statusinformation eines oder mehrere Sensorelemente und/oder ein Ereignis und/oder einen Zustand zu übertragen und/oder zu empfangen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensorelement eine Kommunikationsvorrichtung aufweist zur Erzeugung einer dritten drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem Sensorelement und einem Fahrzeug und/oder einem Flugzeug, wobei die Kom- munikationsvorrichtung ausgebildet ist ein Ereignis und/oder einen Zustand zu übertragen und/oder zu empfangen.
9. Verfahren zur Straßenzustands-, Infrastruktur- und Verkehrsüberwachung mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem durch eines der Sensorelemente ein Ereignis und/oder ein Zustand erfasst wird und in Ab- hängigkeit von dem erfassten Ereignis und/oder Zustand mindestens einer der folgenden Schritte erfolgt:
- Erzeugen einer Warnung und Ausgeben der Warnung mittels Warnvor- richtung;
- Übertragen von einer Statusinformation mindestens eines Sensorele- ments und/oder des erfassten Ereignisses und/oder Zustands und/oder einer von einem Sensorelement erfassten Messgröße an einen Cloud-Ser- ver;
- Übertragen des erfassten Ereignisses und/oder Zustands und/oder einer von einem Sensorelement erfassten Messgröße an ein insbesondere au- tonomes Fahrzeug und/oder ein insbesondere autonomes Flugzeug.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem bei Vorliegen eines Ereignisses und/oder Zustands das Ereignis und/oder der Zustand an ein Fahrzeug und/o- der Flugzeug übertragen wird und in Abhängigkeit von dem Ereignis und/oder Zustand mindestens einer der folgenden Schritte erfolgt:
- Erzeugen einer Warnung im Fahrzeug und/oder Flugzeug;
- Ändern einer Fahrroute bzw. einer Flugroute;
- Anpassen der ermittelten Zielankunftszeit;
- Änderung der Fahrtrichtung, Fahrtgeschwindigkeit oder eines anderen Fahrparameters;
- Ändern der Flugrichtung, Fluggeschwindigkeit, Flughöhe oder eines an- deren Flug Parameters
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem die Statusinformation und/o- der das Ereignis und/oder der Zustand an einen Cloud-Server oder Gateway übermittelt wird und in Abhängigkeit von der Statusinformation und/oder dem Ereignis und/oder dem Zustand mindestens einer der folgenden Schritte er- folgt:
- Erfassen eines Verkehrsaufkommens; - Routing insbesondere auf automatischen Anzeigetafeln, Routenempfeh- lungen, Angabe von Fahrtzeiten auf Straßenschildern zu einem nächsten Fahrziel;
- Nachverfolgen der Fahrt eines Fahrzeugs oder Flugzeugs innerhalb des Abschnitts;
- Auslösen eines Notrufs bei einem Unfall;
- Erzeugen einer Warnung auf einer Anzeigetafel;
- Weiterleitung einer Warnung an eine Leitzentrale;
- Auslösen einer Wartung eines Sensorelements;
- Auswertung einer flächendeckenden Schallpegelmessung;
- Auslösen einer Straßenwartung bei Beschädigung der Straße oder an- grenzender Strukturen; und
- Auslösen und Koordinieren Betriebsdiensten zur Gewährleistung des si- cheren Betriebs der Straße oder des Verkehrswegs.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welchem die das Ereignis und/oder der Zustand an eine Wetterstation übermittelt wird und in Abhängig- keit vom Ereignis und/oder Zustands mindestens einer der folgenden Schritte erfolgt:
- Erzeugen einer Wetterwarnung;
- Erzeugen einer Wetterprognose.
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