EP3822938A1 - System and method for controlling road traffic - Google Patents

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EP3822938A1
EP3822938A1 EP19208638.7A EP19208638A EP3822938A1 EP 3822938 A1 EP3822938 A1 EP 3822938A1 EP 19208638 A EP19208638 A EP 19208638A EP 3822938 A1 EP3822938 A1 EP 3822938A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
control node
local control
parameter value
sensor
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Withdrawn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
EP19208638.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fridtjof Van Den Berge
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.)
Deutsche Telekom AG
Original Assignee
Deutsche Telekom AG
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
Application filed by Deutsche Telekom AG filed Critical Deutsche Telekom AG
Priority to EP19208638.7A priority Critical patent/EP3822938A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling road traffic, in which a stationary sensor arranged on a roadway section of a road network monitors the roadway section with sensors.
  • the invention also relates to a system for controlling road traffic.
  • Road traffic within the meaning of the invention comprises a plurality of vehicles which are arranged on lanes of a road network and use the lanes of the road network.
  • a roadway can have one or more lanes, each of which is assigned to a predetermined direction of travel and is usually defined by a linear marking applied to the roadway.
  • a roadway In relation to the direction of travel, a roadway can have a plurality of roadway sections.
  • a federal motorway usually comprises two substantially parallel lanes which are arranged at a distance from one another and separated by a median, each having two or more lanes.
  • all lanes of a first lane are assigned to a first predetermined direction of travel
  • all lanes of a second lane are assigned to a second predetermined direction of travel opposite to the first predetermined direction of travel.
  • Road sections of the federal motorway can be defined, for example, between two exits or driveways of the federal railway.
  • a country road or a street within a city usually comprises a single lane with two or more lanes, of which a first lane of a first predetermined travel direction and a second lane of an opposite to the first predetermined travel direction are assigned to the second predetermined direction of travel.
  • Roadway sections of the rural road can be defined, for example, between two intersections of the rural road with other roads.
  • a road traffic vehicle which is traveling on a lane opposite to the assigned predetermined direction of travel generally has a particularly high accident risk of colliding with another vehicle traveling on the lane in the predetermined direction of travel.
  • the terms wrong-way drivers or wrong-way drivers are common for vehicles traveling on federal highways.
  • Road traffic still only includes vehicles, each of which is manually controlled by a driver of the vehicle. These vehicles also include vehicles with driver assistance systems that automatically provide certain driving functions of the vehicle. Such driver assistance systems include a lane keeping system, a distance keeping system, a speed keeping system (cruise control), an automatic parking system and the like. Although they relieve the driver of individual control tasks, they do not completely release him from manually controlling the vehicle.
  • driver assistance systems include a lane keeping system, a distance keeping system, a speed keeping system (cruise control), an automatic parking system and the like. Although they relieve the driver of individual control tasks, they do not completely release him from manually controlling the vehicle.
  • the drivers of the vehicles are primarily responsible for the accident risks listed above by way of example.
  • the risk of accidents is created by the drivers mistakenly or recklessly.
  • An error by a driver can be based on the fact that a traffic light or a road sign is not visible to the driver in a traffic situation, for example temporarily from another vehicle arranged on the road, in particular a truck, or fog or permanently from vegetation adjacent to the road is covered, or that a roadway construction in the area of a driveway and an exit or signage has an ambivalence, ie ambiguous ambiguity.
  • carelessness on the part of a driver can be traced back to the fact that the driver disregards an age-related inability to drive, is inattentive or distracted due to time pressure or other reasons, or carelessly violates traffic rules and underestimates the associated risk of vehicle accidents.
  • a stationary sensor can be arranged on a lane section of the road network, which sensor monitors the lane section.
  • speed sensors with a display unit are arranged on the lanes of some through-town passages or speed limit zones, which sensors detect a speed of a vehicle and display it in a way that is visible to the driver of the vehicle, in particular flashing, using the display unit.
  • fully autonomous vehicles can act differently from manually controlled vehicles, which means that drivers of manually controlled vehicles can be unsettled or overwhelmed. As a result, an accident risk of all vehicles in the road traffic will increase due to the fully autonomous vehicles.
  • One object of the invention is a method for controlling road traffic.
  • a stationary sensor arranged on a lane section of a road network monitors the lane section using sensors.
  • the sensory monitoring detects every vehicle traveling on the lane section, i.e. every vehicle traveling on the lane section is an object of the sensory monitoring, regardless of its control method.
  • the method includes all vehicles traveling on the lane section.
  • the sensor preferably detects an identifier of a vehicle arranged on the roadway section and at least one travel parameter value of a journey of the vehicle on the roadway section and transmits the detected Travel parameter value for a stationary local control node (controller, Ctr) connected to the sensor and assigned to the road section.
  • the identifier is unique for all vehicles, ie each vehicle can be recognized and addressed using its identifier.
  • the travel parameter value is a value of a travel parameter of the vehicle, ie the value of a technically detectable physical variable related to the travel of the vehicle, which is assigned to the driving state of the vehicle and quantifies the driving state of the vehicle.
  • the sensor may be limited to detecting travel parameter values from vehicles.
  • the method is not limited to a single sensor, but can be carried out with a plurality of sensors.
  • the local control node can accordingly receive identifiers and travel parameter values from a plurality of sensors and can be restricted to processing received identifiers and travel parameter values.
  • the local control node can transmit an identifier of the assigned lane section and the at least one recorded travel parameter value to a stationary central local control node (Centralized Local Governing Node, CLGN).
  • the identifier can be an identifier of the local control node itself or an identifier of the lane section.
  • the central local control node (CLGN) can receive identifiers and travel parameter values from a plurality of local control nodes (Ctr), i.e. be assigned to a plurality of lane sections, and belongs in a hierarchical structure of control nodes to a hierarchical level above the hierarchical level of the local control nodes (Ctr) and control several local control nodes (Ctr) accordingly.
  • the local control node (Ctr) can also advantageously transmit the identifiers of vehicles and the central local control node (CLGN) can receive the identifiers. In this way, the central control node (CLGN) can assign each transmitted travel parameter value to a vehicle traveling on the assigned lane section. Instead of the identifier, the local control node (Ctr) can alternatively be used in accordance with a data protection regulation transmit an anonymous vehicle identifier that is unique in the area of the central local control node (CLGN).
  • the central local control node (CLGN) can compare the received at least one travel parameter value with a predetermined permissible parameter value range of the at least one travel parameter value that is decisive for the road section designated by the identifier.
  • the central local control node (CLGN) advantageously stores a permissible travel parameter value range associated with the receiving travel parameter for each road section allocated to it.
  • the travel parameter value range can have a lower limit value and / or an upper limit value, i.e. it can be open at the top, closed exclusively or including the value zero.
  • the method is not limited to a single travel parameter value, but can, in particular, be carried out simultaneously with a plurality of different travel parameter values.
  • the central local control node (CLGN) determines whether the received travel parameter value lies within (positive case) the assigned permissible travel parameter range or outside (negative case) the assigned permissible travel parameter range.
  • the central local control node preferably transmits a negative message to the local control node if the received at least one travel parameter value is outside the predetermined permissible parameter value range.
  • the negative message includes the journey parameter concerned, the assigned journey parameter area and the assigned identifier or anonymous vehicle identifier and is received by the local control node (Ctr).
  • the local control node can transmit a control message relating to a change in the at least one travel parameter value to the vehicle.
  • the control message includes the relevant travel parameter and one within the assigned travel parameter range lying setpoint parameter value or a difference value relative to the detected travel parameter and is received by the vehicle.
  • the vehicle can change the at least one travel parameter value in accordance with the received control message.
  • the vehicle sets the travel parameter value to a value within the allowable travel parameter range.
  • the method can thus influence travel parameters of a plurality of vehicles traveling on a plurality of roadway sections.
  • the method creates a hybrid traffic control for an area of the road network which efficiently combines internal control functions of each vehicle and external control functions of each local control node (Ctr).
  • the identifier or the travel parameter value or the negative message or the control message are each transmitted wirelessly via a WLAN or a cellular network.
  • Many modern vehicles include a wireless communication point which enables the vehicle to wirelessly communicate with an external WLAN access point or an external cellular network.
  • a mobile terminal device of an occupant of the vehicle is already present in practically all vehicles, which terminal device comprises a corresponding wireless communication interface, so that control messages can also be transmitted wirelessly to older vehicles.
  • a Subscriber Identification Module arranged in the vehicle provides the identifier of the vehicle.
  • the IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • TMSI Temporal Mobile Subscriber Identity
  • a Subscriber Identification Module within the meaning of the invention also includes an Embedded Subscriber Identification Module (eSIM), a nuPSYS Subscriber Identification Module (nuSIM), or something else implemented in hardware or software Includes Subscriber Identification Module.
  • the Subscriber Identification Module can be included in the vehicle, that is to say a component of the vehicle, or can be included in a mobile terminal of an occupant of the vehicle.
  • a mobile terminal includes a cell phone, a smartphone, a tablet, a notebook and the like.
  • an official license plate number of the vehicle can be determined by means of a corresponding database.
  • a license plate attached to the vehicle can provide the identifier of the vehicle.
  • the registration number is detected directly by sensors. In this way, the method can also be carried out with a vehicle without a Subscriber Identification Module.
  • control message automatically changes the at least one travel parameter value of the vehicle or the at least one travel parameter value is changed manually by a driver of the vehicle according to the control message.
  • a fully autonomous vehicle can autonomously change the travel parameter value according to the control message.
  • a vehicle that is manually controlled by a driver on the other hand, requires the driver's assistance. Both types of control can be included in the proposed method.
  • control message can be displayed by a display device arranged in the vehicle.
  • the displayed control message advantageously includes a warning or control instruction for a driver that corresponds to the control message.
  • the display device can be a display of the vehicle or a display of a mobile terminal.
  • the control message can also be displayed acoustically by means of a loudspeaker in the vehicle or a mobile terminal device.
  • the vehicle and the at least one sensor communicate directly or indirectly according to a dedicated protocol and the vehicle sends communication data directly to the sensor via a light signal.
  • the communication data includes, for example, IoT (Internet of Things) data or M2M (Machine to Machine) data.
  • the light signal can be transmitted from the vehicle by means of a laser diode, in particular by means of a high-power laser diode, a multi-electrode laser (MEL) or a multi-electrode distributed feedback laser, in the form of a burst, ie an ultra-short optical pulse, for example with a signal duration of about 5 ⁇ s and / or a transmission rate of up to 100 Mbit / s and under realistic conditions 10 Mbit / s, sent and received by the sensor by means of one or more light-sensitive receiving elements.
  • MEL multi-electrode laser
  • a multi-electrode distributed feedback laser in the form of a burst, ie an ultra-short optical pulse, for example with a signal duration of about 5 ⁇ s and / or a transmission rate of up to 100 Mbit / s and under realistic conditions 10 Mbit / s, sent and received by the sensor by means of one or more light-sensitive receiving elements.
  • the sensor can use a sensor signal to cause the connected local control node (Ctr) to send a radio signal by means of an antenna.
  • the vehicle receives communication data indirectly via the radio signal from the local control node connected to the sensor.
  • the sensor uses the local control node (Ctr)
  • the sensor becomes an active communication partner, so that a communication-compatible bidirectional connection can be established between the vehicle and the sensor.
  • the bidirectional connection is hybrid in terms of the type of signal, light in one direction and radio in the other direction. In this way, the two communication directions are physically separate and do not interfere.
  • three communication partners are involved in the bidirectional connection, i.e. the vehicle communicates with different communication partners in both directions.
  • the dedicated protocol which can be referred to as Secure Mobile Data Emission (SMDE) protocol, supports encrypted communication and defines a handshake phase, a key agreement phase and a data exchange phase.
  • SMDE Secure Mobile Data Emission
  • a transmitter sends a trigger signal requesting a connection to a receiver that is continuously ready to receive.
  • the receiver receives the trigger signal, the receiver sends a response signal to the transmitter.
  • the sender sends a key announcement signal (Secure Key Announcement Message, SKAM) to the receiver, which includes the sender's identifier, a key length and a hash value that is generated by raising a base in the form of a (pseudo) random number (N stray ) a key (K) is calculated.
  • the key can be a random bit sequence of length 4.
  • the receiver When the receiver has received the key announcement signal (SKAM), it calculates the key (K) and the base from the first hash value, reduces the calculated base by one, calculates a second hash value by raising the reduced base to the key (K) and sends a key confirmation signal (Secure Key Confirmation Message, SKCM) to the sender, which comprises the second hash value.
  • SKCM Key confirmation signal
  • the sender When the sender has received the key confirmation signal (SKCM), it uses the key to calculate the base from the second hash value and compares the base with the (pseudo) random number.
  • the sender sends a confirmation signal to the receiver and encrypts the data to be exchanged using the key and sends the encrypted data to the receiver, who decrypts the data using the key.
  • the at least one travel parameter value preferably includes a lateral and / or longitudinal position of the vehicle in relation to a direction of travel defined by the lane section, a lateral position of the vehicle in relation to a lane defined by the lane section, a speed of the vehicle, an acceleration of the vehicle, a distance to another vehicle arranged on the lane section.
  • a lateral position On the basis of the lateral position, it can be determined in which lane the vehicle is traveling.
  • the longitudinal position of the vehicle can be used to determine distances to other vehicles traveling on the lane section.
  • the local control node advantageously calculates the at least one travel parameter value by means of triangulation and / or by means of a Doppler shift.
  • two sensors arranged at a distance from one another on the roadway section can each detect a distance from the vehicle.
  • the local control node can then calculate a position of the vehicle by triangulating the distances detected by the two sensors.
  • a speed of the vehicle can be calculated from a frequency shift of an electromagnetic wave reflected from the vehicle. The frequency shift is due to the so-called Doppler effect and is therefore also referred to as the Doppler shift.
  • an institution responsible for the lane section or the road network changes the predetermined parameter value range as required and / or during a specific period of time.
  • the institution for example an authority, can use a secured AA (Authority Access) computer, which is connected to the cellular network via a gateway (GW) and has access to the central control node (CGN), central regional control node (CRGN), central local control nodes (LCGN) and local control nodes (Ctr) granted.
  • CGN central control node
  • CRGN central regional control node
  • LCGN central local control nodes
  • Ctr local control nodes
  • the authority can allow vehicles to drive in the lane opposite to the predetermined direction of travel on a section of the roadway which only provides one lane due to a road construction site.
  • the authority can exceptionally allow driving on a road section or a lane if the road section or the lane is closed due to a road construction site.
  • an institution responsible for the lane section or the road network releases the lane section as required and / or for a certain period of time for a vehicle with a certain identifier and blocks the lane section for a vehicle with an identifier that differs from the certain identifier.
  • the AA computer can grant an authorized / authenticated person access to a home location register (HLR) and / or a home subscriber server (HSS) of the cellular network. Access can be achieved by means of a Access Control List (ACL) be restricted to certain identifiers (E.212 IMSI) and regions, ie lane sections.
  • ACL Access Control List
  • the institution can allow certain vehicles to drive on certain lane sections and / or lanes contrary to a general prohibition and / or prohibit a general permit.
  • the invention also relates to a system for controlling road traffic.
  • the system comprises a stationary central local control node (CLGN), a stationary local control node (Ctr) connected to the central local control node and at least one stationary sensor arranged on a lane section of a road network and connected to the local control node (Ctr).
  • the at least one stationary sensor can be arranged next to, below, above or in the roadway section and have a detection direction extending from the sensor to vehicles arranged on the roadway section.
  • the local control node (Ctr) can process sensor signals from the at least one stationary sensor, in particular sensor signals from a plurality of stationary sensors which are arranged on the roadway section and are connected to the local control node (Ctr).
  • the local control node (Ctr) is assigned to the lane section.
  • the central local control node (CLGN) can be connected to a plurality of local control nodes (Ctr) and correspondingly a plurality of road sections which are ideally connected to one another can be assigned.
  • the system is preferably configured to carry out a method according to the invention.
  • the system can consequently reduce the risk of an accident involving vehicles on the road.
  • the at least one sensor comprises a camera, a RADAR sensor, a LIDAR sensor, a SONAR sensor, a wire loop integrated into the roadway section, a wire loop extending in a direction of travel defined by the roadway section next to the roadway section or below the roadway section arranged guide wire.
  • the sensor can detect electromagnetic waves of different frequency and intensity or electric or magnetic fields with different spatial characteristics.
  • Each sensor can be connected to a conventional electrical energy source, for example a stationary power grid or a photovoltaic module.
  • the connected local control node can provide an electrical current for operating the sensor.
  • the sensor can be connected to an additional wire loop integrated into the roadway section. Vehicles traveling on the lane section can, by means of their magnetic field, induce an electric current into the additional wire loop, which the wire loop provides for operating the sensor. In this way, the additional wire loop can also have a regenerative braking effect.
  • a detection direction of the at least one sensor can advantageously have an angle of at most 10 ° and preferably of at most 5 ° with respect to the direction of travel on the roadway section.
  • the detection direction of the at least one sensor can extend against a predetermined driving direction of a roadway and detect travel parameter values of vehicles which are driving towards it. If the at least one sensor has the specified detection direction, its detection angle can overlap with detection angles of other sensors assigned to the roadway section with a respective parallel or anti-parallel detection direction. In this way, an at least partial sensor redundancy can be created, since a defect or a malfunction of the at least one sensor can be at least partially compensated for by the further sensors of the roadway section. The at least partially sensory redundancy goes hand in hand with a high level of reliability of the system. Furthermore, this detection direction allows an at least predominant assignment of the at least one sensor to a lane or a predetermined direction of travel of the lane section.
  • the system comprises a plurality of stationary local control nodes and a plurality of stationary sensors each connected to a local control node.
  • sensors can completely monitor the lane section and detect a plurality of travel parameter values of several vehicles arranged on the lane section.
  • Several local control nodes can distribute the sensor signals transmitted by the sensors and consequently process them in parallel, i.e. at high speed.
  • the plurality of local control nodes assigned to the roadway section are favorably connected to one another in a grid-like manner and / or to the sensors in a star shape.
  • the connections can comprise optical fibers or data cables.
  • the local control nodes and the sensors form a hierarchical communication network assigned to the lane section.
  • a first hierarchy level formed by the sensors can include disjoint groups of sensors arranged adjacent to a direction of travel of the lane section.
  • a second hierarchy level formed by the local control nodes can comprise a single coherent group of the local control nodes.
  • each control node can be connected to at least one local control node which is arranged adjacently with respect to a travel direction of the roadway section and / or is arranged opposite with respect to the roadway section.
  • the system comprises a cellular network via which the at least one local control node is wirelessly connected to the central local control node.
  • the mobile radio network enables the central local control node to be arranged in a spatially free manner relative to the local control node.
  • the central local control node and at least one local control node, a plurality of local control nodes, or each local control node can be arranged in the same mobile radio cell of the mobile radio network.
  • the cellular network enables a far-reaching territorial coverage a control of road traffic in a complete road network.
  • the system can comprise a plurality of stationary central regional control nodes (CRGN) and one stationary central control node (CGN).
  • the central regional control nodes and the central control nodes form a third and a fourth hierarchical level of the system.
  • At least one or each central local control node and / or at least one or each central regional control node are connected to an antenna station of the cellular network via a data cable or an optical fiber and / or the central control node is connected to at least one via a data cable or an optical fiber or connected to each central regional control node.
  • relocated connections of the cellular network can be used to connect the central regional control nodes and the central local control nodes.
  • Specially laid dedicated data cables or light guides can be used to connect the central control node.
  • An essential advantage of the method according to the invention is that it ensures that road traffic is monitored in real time and that there is a low risk of accidents for vehicles in road traffic, with the probability of wrong-way drivers being particularly low. Apart from this, the driving safety of fully autonomous vehicles is high due to the method according to the invention. As a result, occupants of fully autonomous vehicles have strong confidence in the fully autonomous vehicles. It is also advantageous that the method according to the invention can use the existing infrastructure of a mobile radio network and can also include older vehicles.
  • the method according to the invention allows an institution responsible for road traffic to act safely, flexibly and quickly on road traffic in order to respond to special circumstances, ie natural influences such as weather conditions or natural disasters, to react or to support one's own projects such as road construction sites.
  • the method also enables road traffic-related data to be collected, future road traffic problems to be determined from the data collected, and precautionary measures to be taken against the problems identified.
  • participants in the road traffic that is to say drivers or occupants of the vehicles, but also passengers of vehicles in local public transport, can be informed about the current state of road traffic thanks to the determined data.
  • Fig. 1 shows in a schematic representation a perspective view of a system 1 according to an embodiment of the invention.
  • the system 1 is used to control road traffic.
  • Road traffic comprises a plurality of vehicles (not shown) which are arranged on a road network.
  • the road network includes a plurality of interconnected roadway sections 70, of which a straight roadway section 70 and a curved roadway section 70 are shown here by way of example.
  • the lane sections 70 can belong to a country road and each comprise two lanes 71, 73 separated by a lane marking.A first lane 71 defines a first direction of travel 72, and a second lane 72 defines a second direction of travel 74, which is opposite to the first direction of travel 72 .
  • a vehicle used in road traffic can include a high-power laser diode, a multi-electrode laser (MEL) or a multi-electrode distributed feedbak laser for sending ultrashort optical pulses (bursts) with a signal duration of around 5 ⁇ s and / or a transmission rate of up to 100 Mbit / s and under realistic conditions 10 Mbit / s.
  • the ultrashort optical pulses can have frequencies in an infrared range, a visible range, or an ultraviolet range.
  • the system 1 further comprises a plurality of stationary central local control nodes (CLGN) 30, a plurality of stationary local control nodes (Ctr) 20 each connected to a central local control node 30 and a plurality of stationary sensors 10, which are located on the roadway sections 70 of the road network are arranged and each connected to a local control node 20.
  • CLGN central local control nodes
  • Ctr stationary local control nodes
  • Each sensor 10 comprises several light-sensitive receiving elements which are configured to receive the ultrashort optical pulses transmitted by vehicles and are not visible here due to their small size.
  • each sensor can have a camera, a RADAR sensor, a LIDAR sensor, a SONAR sensor, a wire loop integrated into the roadway section 70 and / or a loop next to the roadway section that extends in a direction of travel 72, 74 defined by the roadway section 70 70 or arranged under the roadway section 70 guide wire.
  • the local control nodes (Ctr) 20 assigned to the roadway section 70 are connected to one another in the manner of a grid and are each connected in particular in a star shape to a plurality of sensors 10.
  • the system 1 also includes a cellular network 100 (see Sect. Fig. 7 ) with a plurality of components, of which only two antenna stations 140 are shown here.
  • the central local control nodes (CLGN) 30 are each connected to an antenna station 140 via an optical fiber or a data cable.
  • the local control nodes (Ctr) 20 are wirelessly connected to the central local control nodes (CLGN) 30 via the antenna stations 140 of the mobile radio network 100.
  • the system 1 further comprises a plurality of stationary central regional control nodes (CRGN) 40 and one stationary central control node (CGN) 50.
  • the local control nodes (Ctr) 20, the central local control nodes (CLGN) 30, the central regional control nodes (CRGN) 40 and the central one Control nodes (CGN) 50 are arranged in a tree topology with four hierarchical levels.
  • the central local control nodes (CLGN) 30 and the central regional control nodes (CRGN) 40 are each connected to a plurality of antenna stations 140 of the cellular network 100 via data cables or optical fibers.
  • the central control node (CGN) 50 is connected to each central regional control node (CRGN) 40 via a data cable or a fiber optic cable.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a block diagram of the mobile radio network 100 with an institutional node in the form of an Authority Access (AA) computer 60 according to an embodiment of the invention.
  • AA Authority Access
  • the cellular network 100 comprises a home location register (HLR) 110 and a home subscriber server (HSS) 190, one or more mobile switching centers (MSC) 120, a plurality of base station controllers (BSC) 130 or radio network controllers ( RNC) 160, a plurality of antenna stations (Base Transceiver Station, BTS, (e) NodeB) 140 connected to the BSC 130 and RNC 160, one or more Serving GPRS Support Nodes (SGSN) 150, a gateway (GW) 170 and one or several Mobile Switching Center Servers (MSS), which are connected to one another in a known manner.
  • HLR home location register
  • HSS home subscriber server
  • MSC mobile switching centers
  • BSC base station controllers
  • RNC radio network controllers
  • SGSN Serving GPRS Support Nodes
  • GW gateway
  • MSS Mobile Switching Center Servers
  • Authority access (AA) computer 60 is connected to gateway (GW) 170 and a mobile switching center (MSC) 120.
  • the AA computer 60 is secured and configured against unauthorized use, an authorized / authenticated person has administrative access to the home location register (HLR) 110 and / or the home subscriber server (HSS) 130 of the cellular network 100 and to the local control nodes (Ctr) 20, the central local control nodes (CLGN) 30, the central regional control nodes (CRGN) 40 and the central control nodes (CGN) 50.
  • the administrative access to the HLR 110 and / or the HSS 130 can be restricted to certain identifiers (E.212 IMSI) and regions, ie lane sections of the road network, by means of an access control list (ACL).
  • E.212 IMSI identifiers
  • ACL access control list
  • FIG. 11 shows a schematic illustration of a perspective view of a further roadway section 70 of the FIG Fig. 1 1.
  • the lane section 70 may belong to a federal motorway and differs from those in FIG Figure 1 roadway sections 70 shown in that in each case two adjacent lanes 71, 73 define the same direction of travel 72, 74.
  • Two first lanes 71 define the same first direction of travel 72 and are separated from two second lanes 73, which define the same second direction of travel 74, by a median.
  • FIG. 11 shows a schematic illustration of a perspective view of a further roadway section 70 of the FIG Fig. 1 1.
  • the lane section 70 comprises two sensors 10, each in the form of a wire loop, which are arranged one behind the other in the first lane 71 of the lane section 70 in relation to the defined direction of travel 72.
  • the sensors 10 can use inductions in the wire loops caused by a vehicle driving in the lane 71 to detect whether the vehicle is traveling in the lane 71 in the defined direction of travel 72 or in an opposite prohibited direction of travel 75.
  • FIG. 11 shows a schematic illustration of a perspective view of a further roadway section 70 of the FIG Fig. 1 1.
  • the roadway section 70 has the same basic structure as that in FIG Figure 2
  • the sensors 10 are aligned such that detection directions of the sensors 10, ie central axes of detection cones 11 of the sensors 10, have an angle of at most 10 ° and preferably of at most 5 ° with respect to the driving directions 72, 74 on the roadway section 70.
  • the directions of detection of each sensor extend essentially opposite to the respectively defined direction of travel 72, 74.
  • Each detection cone 11 overlaps with further detection cones 11 of both directions of travel 72, 74.
  • the system 1 is configured to carry out the following method to control road traffic.
  • the vehicles of the road traffic drive on the lanes 71, 73 of the lane sections 70 of the road network.
  • the stationary sensors 10 continuously monitor the roadway sections 70 of the road network by means of sensors.
  • the sensors 10 detect identifiers of the vehicles arranged on the lane sections 70 and travel parameter values of journeys by the vehicles on the lane sections 70.
  • Each sensor 10 preferably receives an IMSI (International Mobile Subscriber Identity) or a TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity, TMSI) as one Identifier of a vehicle, which is provided by a Subscriber Identification Module (SIM) or the like arranged in the vehicle, and transmits detected identifiers to the stationary local control node (Ctr) 20 connected to the sensor 10 and assigned to the lane section 70.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • TMSI Temporal Mobile Subscriber Identity
  • SIM Subscriber Identification Module
  • the recorded travel parameter values include a lateral and / or longitudinal position of the vehicle based on a travel direction 72, 74 defined by the lane section 70, a lateral position of the vehicle based on a lane defined by the lane section 70, a speed of the vehicle, an acceleration of the vehicle Vehicle, and a distance to a further vehicle arranged on the roadway section 70, to name just a few.
  • the local control node 20 or the central local control node 30 can calculate travel parameter values by means of a triangulation and / or by means of a Doppler shift from signals of the connected sensors 10.
  • the local control node (Ctr) 20 transmits an identifier of the assigned lane section 70 and the travel parameter values to the connected stationary central local control node 30.
  • the central local control node 30 compares the received travel parameter values with predetermined permissible parameter value ranges of the relevant for the lane section 70 designated by the identifier Trip parameter values.
  • the central local control node 30 transmits a negative message to the relevant local control node 20.
  • the local control node 20 wirelessly transmits a control message relating to a change in the at least one travel parameter value to the vehicle concerned.
  • the received control message can be displayed by a display device arranged in the vehicle.
  • the vehicle changes the at least one travel parameter value in accordance with the received control message. If the vehicle is driving fully autonomously, the control message automatically changes the at least one driving parameter value of the vehicle. If the vehicle is manually controlled by a driver, the at least one travel parameter value of the vehicle is manually changed by a driver of the vehicle in accordance with the displayed control message.
  • the vehicles and the sensors 10 communicate directly or indirectly.
  • the vehicles transmit communication data via a light signal, i.e. ultrashort optical pulses, directly to the sensors 10 and receive communication data via a radio signal, preferably via the cellular network 100, indirectly from local control nodes (Ctr) 20 connected to the sensors 10.
  • a light signal i.e. ultrashort optical pulses
  • a radio signal preferably via the cellular network 100
  • Fig. 6 shows in a diagram a timing 203 of a section of a transmission method according to an embodiment of the invention.
  • the vehicles transmit communication data to the sensors 10 in accordance with a dedicated protocol 200, which can be referred to as the Secure Mobile Data Emission (SMDE) protocol.
  • SMDE Secure Mobile Data Emission
  • the protocol 200 supports encrypted communication and defines a handshake phase 210, one following the handshake phase 210 Key agreement phase 220 and a data exchange phase 230 following the key agreement phase 220.
  • a transmitter 201 here the vehicle, sends a trigger signal 211 requesting a connection to a continuously receiving receiver 202, here the sensor 10.
  • the receiver 202 receives the trigger signal 211, the receiver 202 sends a response signal 212 the transmitter 201.
  • the sender 201 sends a key announcement signal (Secure Key Announcement Message, SKAM) 221 to the receiver 202, which comprises the identifier of the sender 201, a key length, and a hash value, which by raising a base in the form of a (pseudo ) Random number (N stray ) is calculated with a key (Key, K).
  • SKAM Secure Key Announcement Message
  • the receiver 202 When the receiver 202 has received the key announcement signal (SKAM) 221, it calculates the key (K) from the first hash value and the base, reduces the calculated base by one, calculates a second hash value by raising the reduced base to the power of the key (K) and sends a Secure Key Confirmation Message (SKCM) to the transmitter comprising the second hash value.
  • SKAM key announcement signal
  • the transmitter 201 When the transmitter 201 has received the key confirmation signal (SKCM) 221, it uses the key to calculate the base from the second hash value and compares the base with the (pseudo) random number. If the calculated base is equal to the (pseudo) random number reduced by one, the transmitter 201 sends a confirmation signal 231 to the receiver 202, encrypts the data to be exchanged using the key and sends the encrypted data to the receiver 201, which receives the received data using the Key decrypted.
  • SKCM key confirmation signal
  • Fig. 7 shows a flow chart of the in Fig. 6 procedural section shown.
  • the transmitter 201 transmits the trigger signal 211 to the continuously ready-to-receive receiver 202. If the transmitter 201 does not receive a response signal within a predetermined response time, a time-out 213 occurs and the transmitter 201 can transmit the trigger signal 211 again.
  • the receiver 202 waits for the key announcement signal (SKAM) 221 until a time-out 223 occurs after a predetermined key announcement time and the receiver 202 returns to the continuously ready-to-receive state.
  • SKAM key announcement signal
  • the transmitter 201 does not receive a key confirmation signal (SKCM) 222 after the transmission of the key announcement signal (SKAM) 221 within a predetermined key confirmation time, a time-out 233 occurs and the transmitter can transmit the trigger signal 211 again. If, on the other hand, the transmitter 201 receives an incorrect key confirmation signal (SKCM) 223, an error condition 234 occurs and the transmitter can transmit the trigger signal 211 again.
  • SKCM key confirmation signal
  • SKAM key announcement signal
  • the transmitter 201 transmits the confirmation signal 231 as well as encrypted data to the receiver 202.
  • the institution 61 responsible for a roadway section 70 or the road network can change the predetermined parameter value ranges by means of the AA computer 60 as required, ie at any time as required, and / or during a certain period of time.
  • the institution 61 can use the AA computer 60 to release a lane section 70 as required and / or for a certain period of time for a vehicle with a certain identifier and block it for vehicles with an identifier that differs from the certain identifier.

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Abstract

Verfahren zum Steuern eines Straßenverkehrs, bei dem ein an einem Fahrbahnabschnitt eines Straßennetzes angeordneter stationärer Sensor den Fahrbahnabschnitt sensorisch überwacht, sowie System zum Steuern eines Straßenverkehrs.Method for controlling road traffic, in which a stationary sensor arranged on a roadway section of a road network uses sensors to monitor the roadway section, and a system for controlling road traffic.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Straßenverkehrs, bei dem ein an einem Fahrbahnabschnitt eines Straßennetzes angeordneter stationärer Sensor den Fahrbahnabschnitt sensorisch überwacht. Ferner betrifft die Erfindung ein System zum Steuern eines Straßenverkehrs.The invention relates to a method for controlling road traffic, in which a stationary sensor arranged on a roadway section of a road network monitors the roadway section with sensors. The invention also relates to a system for controlling road traffic.

Ein Straßenverkehr im Sinne der Erfindung umfasst eine Mehrzahl von Fahrzeugen, welche auf Fahrbahnen eines Straßennetzes angeordnet sind die Fahrbahnen des Straßennetzes befahren. Eine Fahrbahn kann eine oder mehrere Fahrspuren aufweisen, welche jeweils einer vorbestimmten Fahrtrichtung zugeordnet sind und üblicherweise durch eine auf der Fahrbahn angebrachte linienförmige Markierung definiert sind. Bezogen auf die Fahrtrichtung kann eine Fahrbahn eine Mehrzahl von Fahrbahnabschnitten aufweisen.Road traffic within the meaning of the invention comprises a plurality of vehicles which are arranged on lanes of a road network and use the lanes of the road network. A roadway can have one or more lanes, each of which is assigned to a predetermined direction of travel and is usually defined by a linear marking applied to the roadway. In relation to the direction of travel, a roadway can have a plurality of roadway sections.

Beispielsweise umfasst eine Bundesautobahn üblicherweise zwei zueinander beabstandet angeordnete, durch einen Mittelstreifen getrennte im Wesentlichen parallele Fahrbahnen, welche jeweils zwei oder mehr Fahrspuren aufweisen. Dabei sind alle Fahrspuren einer ersten Fahrbahn einer ersten vorbestimmten Fahrtrichtung zugeordnet, während alle Fahrspuren einer zweiten Fahrbahn einer zu der ersten vorbestimmten Fahrtrichtung entgegengesetzten zweiten vorbestimmten Fahrtrichtung zugeordnet sind. Fahrbahnabschnitte der Bundesautobahn können beispielsweise jeweils zwischen zwei Abfahrten oder Auffahrten der Bundesbahn definiert sein.For example, a federal motorway usually comprises two substantially parallel lanes which are arranged at a distance from one another and separated by a median, each having two or more lanes. In this case, all lanes of a first lane are assigned to a first predetermined direction of travel, while all lanes of a second lane are assigned to a second predetermined direction of travel opposite to the first predetermined direction of travel. Road sections of the federal motorway can be defined, for example, between two exits or driveways of the federal railway.

Dagegen umfasst eine Landstraße oder eine Straße innerhalb einer Stadt gewöhnlich eine einzige Fahrbahn mit zwei oder mehr Fahrspuren, von denen eine erste Fahrspur einer ersten vorbestimmten Fahrtrichtung und eine zweite Fahrspur einer zu der ersten vorbestimmten Fahrtrichtung entgegengesetzten zweiten vorbestimmten Fahrtrichtung zugeordnet sind. Fahrbahnabschnitte der Landstraße können beispielsweise jeweils zwischen zwei Kreuzungen der Landstraße mit weiteren Straßen definiert sein.In contrast, a country road or a street within a city usually comprises a single lane with two or more lanes, of which a first lane of a first predetermined travel direction and a second lane of an opposite to the first predetermined travel direction are assigned to the second predetermined direction of travel. Roadway sections of the rural road can be defined, for example, between two intersections of the rural road with other roads.

Ein Fahrzeug des Straßenverkehrs, welches auf einer Fahrbahn entgegen der zugeordneten vorbestimmten Fahrtrichtung fährt, hat in der Regel ein besonders hohes Unfallrisiko, mit einem auf der Fahrbahn in der vorbestimmten Fahrtrichtung fahrenden weiteren Fahrzeug zu kollidieren. Dies gilt insbesondere für die Bundesautobahnen, welche ein Wechseln eines entgegen der vorbestimmten Fahrtrichtung fahrenden Fahrzeugs auf die der Fahrtrichtung des Fahrzeugs zugeordnete Fahrbahn mit konstruktiven Mitteln, beispielsweise mittels eines lückenlos mit Leitplanken versehenen Mittelstreifens, fast überall ausschließen und zudem mit hoher Geschwindigkeit befahren werden. Für solche auf Bundesautobahnen fahrenden Fahrzeuge sind die Bezeichnungen Falschfahrer oder Geisterfahrer gebräuchlich.A road traffic vehicle which is traveling on a lane opposite to the assigned predetermined direction of travel generally has a particularly high accident risk of colliding with another vehicle traveling on the lane in the predetermined direction of travel. This applies in particular to the federal motorways, which almost everywhere prevent a vehicle traveling against the predetermined direction of travel from changing to the lane assigned to the vehicle's direction of travel by constructive means, for example by means of a central strip completely provided with guardrails, and which are also driven at high speed. The terms wrong-way drivers or wrong-way drivers are common for vehicles traveling on federal highways.

Weitere häufige Unfallrisiken des Fahrzeugs resultieren aus einer unangemessen hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, aus einem unangemessen geringen Abstand des Fahrzeugs zu einem auf derselben Fahrspur vorausfahrenden weiteren Fahrzeug, oder aus einem Wechseln des Fahrzeugs zwischen Fahrspuren mit derselben vorbestimmten Fahrtrichtung, beispielsweise bei einem Überholen, einem Abfahren von der Fahrbahn und einem Auffahren auf die Fahrbahn.Other frequent accident risks of the vehicle result from an inappropriately high speed of the vehicle, from an inappropriately short distance between the vehicle and another vehicle traveling in the same lane ahead, or from changing the vehicle between lanes with the same predetermined direction of travel, for example when overtaking or driving off from the roadway and a collision with the roadway.

Noch umfasst der Straßenverkehr ausschließlich Fahrzeuge, welche jeweils von einem Fahrer des Fahrzeugs manuell gesteuert werden. Zu diesen Fahrzeugen gehören auch Fahrzeuge mit Fahrassistenzsystemen, welche bestimmte Fahrfunktionen des Fahrzeugs automatisch bereitstellen. Derartige Fahrassistenzsysteme umfassen ein Spurhaltesystem, ein Abstandhaltesystem, einen Geschwindigkeitshaltesystem (Tempomat), ein automatisches Einparksysstem und dergleichen. Sie entlasten den Fahrer des Fahrzeugs zwar von einzelnen Steueraufgaben, entbinden ihn jedoch von einem manuellen Steuern des Fahrzeugs nicht vollständig.Road traffic still only includes vehicles, each of which is manually controlled by a driver of the vehicle. These vehicles also include vehicles with driver assistance systems that automatically provide certain driving functions of the vehicle. Such driver assistance systems include a lane keeping system, a distance keeping system, a speed keeping system (cruise control), an automatic parking system and the like. Although they relieve the driver of individual control tasks, they do not completely release him from manually controlling the vehicle.

Entsprechend sind bei diesen Fahrzeugen in erster Linie die Fahrer der Fahrzeuge für die vorstehend beispielhaft aufgeführten Unfallrisiken verantwortlich. Dabei werden die Unfallrisiken von den Fahrern irrtümlich oder leichtsinnig geschaffen.Accordingly, in these vehicles, the drivers of the vehicles are primarily responsible for the accident risks listed above by way of example. The risk of accidents is created by the drivers mistakenly or recklessly.

Ein Irrtum eines Fahrers kann darauf basieren, dass eine Ampel oder ein Straßenschild für den Fahrer in einer Verkehrssituation nicht sichtbar ist, beispielsweise vorübergehend von einem auf der Fahrbahn angeordneten weiteren Fahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen, oder Nebel oder dauerhaft von einer zu der Fahrbahn benachbarten Vegetation verdeckt ist, oder dass eine Fahrbahnkonstruktion im Bereich einer Auffahrt und einer Abfahrt oder eine Beschilderung eine Ambivalenz, d.h. missverständliche Uneindeutigkeit, aufweisen.An error by a driver can be based on the fact that a traffic light or a road sign is not visible to the driver in a traffic situation, for example temporarily from another vehicle arranged on the road, in particular a truck, or fog or permanently from vegetation adjacent to the road is covered, or that a roadway construction in the area of a driveway and an exit or signage has an ambivalence, ie ambiguous ambiguity.

Dagegen kann ein Leichtsinn eines Fahrers darauf zurückgehen, dass der Fahrer eine altersbedingte Verkehrsuntauglichkeit missachtet, wegen eines Zeitdrucks oder anderer Gründe unaufmerksam oder abgelenkt ist oder Verkehrsregeln leichtfertig verletzt und ein damit verbundenes Unfallrisiko des Fahrzeugs unterschätzt.On the other hand, carelessness on the part of a driver can be traced back to the fact that the driver disregards an age-related inability to drive, is inattentive or distracted due to time pressure or other reasons, or carelessly violates traffic rules and underestimates the associated risk of vehicle accidents.

Um einem Irrtum oder einem Leichtsinn des Fahrers entgegenzuwirken, kann an einem Fahrbahnabschnitt des Straßennetzes ein stationärer Sensor angeordnet sein, welcher den Fahrbahnabschnitt sensorisch überwacht. Beispielsweise sind an Fahrbahnen mancher Ortsdurchfahrten oder Tempo-30-Zonen Geschwindigkeitssensoren mit einer Anzeigeeinheit angeordnet, welche eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs erfassen und mittels der Anzeigeeinheit für den Fahrer des Fahrzeugs sichtbar, insbesondere blinkend, anzeigen.In order to counteract an error or carelessness of the driver, a stationary sensor can be arranged on a lane section of the road network, which sensor monitors the lane section. For example, speed sensors with a display unit are arranged on the lanes of some through-town passages or speed limit zones, which sensors detect a speed of a vehicle and display it in a way that is visible to the driver of the vehicle, in particular flashing, using the display unit.

Derzeit sind Fahrzeuge, welche autonom, d.h. vollautomatisch ohne ein Mitwirken oder Eingreifen eines Fahrers, fahren, nur auf von dem Straßennetz separaten Fahrbahnen zugelassen. Künftig wird aber auch der Straßenverkehr eine relativ zunehmende Anzahl derartiger vollautonomer Fahrzeugen umfasst. Vollautonome Fahrfunktionen der Fahrzeuge werden von den Fahrzeugherstellern mangels standardisierter technischer Lösungen unterschiedlich implementiert. Entsprechend können die genannten Unfallrisiken auch aus fehlerhaften oder zueinander inkompatiblen Implementierungen der vollautonomen Fahrfunktionen resultieren.At present, vehicles that drive autonomously, ie fully automatically without the involvement or intervention of a driver, are only permitted on lanes that are separate from the road network. In the future, however, road traffic will also include a relatively increasing number of such fully autonomous vehicles. Fully autonomous Vehicle manufacturers implement driving functions in different ways due to the lack of standardized technical solutions. Accordingly, the accident risks mentioned can also result from incorrect or mutually incompatible implementations of the fully autonomous driving functions.

Hinzu kommt, dass vollautonome Fahrzeuge abweichend von manuell gesteuerten Fahrzeugen agieren können, wodurch Fahrer von manuell gesteuerten Fahrzeugen verunsichert oder überfordert sein können. Im Ergebnis wird ein Unfallrisiko aller Fahrzeuge in dem Straßenverkehr infolge der vollautonomen Fahrzeuge zunehmen.In addition, fully autonomous vehicles can act differently from manually controlled vehicles, which means that drivers of manually controlled vehicles can be unsettled or overwhelmed. As a result, an accident risk of all vehicles in the road traffic will increase due to the fully autonomous vehicles.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Straßenverkehrs vorzuschlagen, welches ein Unfallrisiko für jedes von dem Straßenverkehr umfasste Fahrzeug minimiert. Ferner ist Aufgabe der Erfindung, ein System zum Steuern eines Straßenverkehrs bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to propose a method for controlling road traffic which minimizes the risk of an accident for each vehicle involved in road traffic. Another object of the invention is to provide a system for controlling road traffic.

Gegenstände der Erfindung sind in den selbständigen bzw. nebengeordneten Ansprüchen formuliert. Die abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindungsgegenstände an.Subjects of the invention are formulated in the independent or independent claims. The dependent claims each specify advantageous further developments of the subject matter of the invention.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Straßenverkehrs. Bei dem Verfahren überwacht ein an einem Fahrbahnabschnitt eines Straßennetzes angeordneter stationärer Sensor den Fahrbahnabschnitt sensorisch. Die sensorische Überwachung erfasst jedes auf dem Fahrbahnabschnitt fahrende Fahrzeug, d.h. jedes auf dem Fahrbahnabschnitt fahrende Fahrzeug ist unabhängig von seiner Steuerungsweise ein Objekt der sensorischen Überwachung. Kurz gesagt bezieht das Verfahren alle auf dem Fahrbahnabschnitt fahrenden Fahrzeuge ein.One object of the invention is a method for controlling road traffic. In the method, a stationary sensor arranged on a lane section of a road network monitors the lane section using sensors. The sensory monitoring detects every vehicle traveling on the lane section, i.e. every vehicle traveling on the lane section is an object of the sensory monitoring, regardless of its control method. In short, the method includes all vehicles traveling on the lane section.

Bevorzugt erfasst der Sensor einen Identifikator eines auf dem Fahrbahnabschnitt angeordneten Fahrzeugs und zumindest einen Fahrtparameterwert einer Fahrt des Fahrzeugs auf dem Fahrbahnabschnitt und überträgt den erfassten Fahrtparameterwert zu einem mit dem Sensor verbundenen und dem Fahrbahnabschnitt zugeordneten stationären lokalen Steuerknoten (Controller, Ctr). Der Identifikator ist bezogen auf alle Fahrzeuge eindeutig, d.h. jedes Fahrzeug ist anhand seines Identifikators erkennbar und adressierbar. Bei dem Fahrtparameterwert handelt es sich um einen Wert eines Fahrtparameters des Fahrzeugs, d.h. den Wert einer technisch erfassbaren auf die Fahrt des Fahrzeugs bezogenen physikalischen Größe, welcher dem Fahrzustand des Fahrzeugs zugeordnet ist und den Fahrzustand des Fahrzeugs quantifiziert. Der Sensor kann auf das Erfassen von Fahrtparameterwerten von Fahrzeugen beschränkt sein. Selbstverständlich ist das Verfahren nicht auf einen einzigen Sensor beschränkt, sondern kann mit einer Mehrzahl von Sensoren ausgeführt werden. Der lokale Steuerknoten kann entsprechend Identifikatoren und Fahrtparameterwerte von mehreren Sensoren empfangen und auf ein Verarbeiten von empfangenen Identifikatoren und Fahrtparameterwerten beschränkt sein.The sensor preferably detects an identifier of a vehicle arranged on the roadway section and at least one travel parameter value of a journey of the vehicle on the roadway section and transmits the detected Travel parameter value for a stationary local control node (controller, Ctr) connected to the sensor and assigned to the road section. The identifier is unique for all vehicles, ie each vehicle can be recognized and addressed using its identifier. The travel parameter value is a value of a travel parameter of the vehicle, ie the value of a technically detectable physical variable related to the travel of the vehicle, which is assigned to the driving state of the vehicle and quantifies the driving state of the vehicle. The sensor may be limited to detecting travel parameter values from vehicles. Of course, the method is not limited to a single sensor, but can be carried out with a plurality of sensors. The local control node can accordingly receive identifiers and travel parameter values from a plurality of sensors and can be restricted to processing received identifiers and travel parameter values.

Der lokale Steuerknoten kann einen Kennzeichner des zugeordneten Fahrbahnabschnitts und den zumindest einen erfassten Fahrtparameterwert zu einem stationären zentralen lokalen Steuerknoten (Centralized Local Governing Node, CLGN) übertragen. Bei dem Kennzeichner kann es sich um einen Identifikator des lokalen Steuerknoten selbst oder um einen Kennzeichner des Fahrbahnabschnitts handeln. Der zentrale lokale Steuerknoten (CLGN) kann Kennzeichner und Fahrtparameterwerte von einer Mehrzahl von lokalen Steuerknoten (Ctr) empfangen, d.h. einer Mehrzahl von Fahrbahnabschnitten zugeordnet sein, und gehört in einer hierarchischen Struktur von Steuerknoten einer Hierarchieebene oberhalb der Hierarchieebene der lokalen Steuerknoten (Ctr) an und entsprechend mehrere lokale Steuerknoten (Ctr) steuern.The local control node can transmit an identifier of the assigned lane section and the at least one recorded travel parameter value to a stationary central local control node (Centralized Local Governing Node, CLGN). The identifier can be an identifier of the local control node itself or an identifier of the lane section. The central local control node (CLGN) can receive identifiers and travel parameter values from a plurality of local control nodes (Ctr), i.e. be assigned to a plurality of lane sections, and belongs in a hierarchical structure of control nodes to a hierarchical level above the hierarchical level of the local control nodes (Ctr) and control several local control nodes (Ctr) accordingly.

Vorteilhaft kann der lokale Steuerknoten (Ctr) zudem die Identifkatoren von Fahrzeugen übertragen und der zentrale lokale Steuerknoten (CLGN) die Identifikatoren empfangen. Auf diese Weise kann der zentrale Steuerknoten (CLGN) jeden übertragenen Fahrtparameterwert einem auf dem zugeordneten Fahrbahnabschnitt fahrenden Fahrzeug zuordnen. Statt des Identifikators kann der lokale Steuerknoten (Ctr) im Einklang mit einer Datenschutzvorschrift alternativ einen im Bereich des zentralen lokalen Steuerknotens (CLGN) eindeutigen anonymen Fahrzeugkennzeichner übertragen.The local control node (Ctr) can also advantageously transmit the identifiers of vehicles and the central local control node (CLGN) can receive the identifiers. In this way, the central control node (CLGN) can assign each transmitted travel parameter value to a vehicle traveling on the assigned lane section. Instead of the identifier, the local control node (Ctr) can alternatively be used in accordance with a data protection regulation transmit an anonymous vehicle identifier that is unique in the area of the central local control node (CLGN).

Der zentrale lokale Steuerknoten (CLGN) kann den empfangenen zumindest einen Fahrtparameterwert mit einem vorbestimmten für den von dem Kennzeichner bezeichneten Fahrbahnabschnitt maßgeblichen zulässigen Parameterwertebereich des zumindest einen Fahrtparameterwerts vergleichen. Der zentrale lokale Steuerknoten (CLGN) speichert vorteilhaft für jeden ihm zugeordneten Fahrbahnabschnitt eine dem empfangenden Fahrparameter zugeordneten zulässigen Fahrtparameterwertebereich. Der Fahrtparameterwertebereich kann einen unteren Grenzwert und/oder einen oberen Grenzwert aufweisen, d.h. nach oben offen, ausschließlich oder einschließlich des Wertes Null geschlossen sein. Selbstverständlich ist das Verfahren nicht auf einen einzigen Fahrtparameterwert beschränkt, sondern kann, insbesondere gleichzeitig, mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Fahrtparameterwerten ausgeführt werden. Durch das Vergleichen ermittelt der zentrale lokale Steuerknoten (CLGN), ob der empfangene Fahrtparameterwert innerhalb (positiver Fall) des zugeordneten zulässigen Fahrtparameterbereichs oder außerhalb (negativer Fall) des zugeordneten zulässigen Fahrtparameterbereichs liegt.The central local control node (CLGN) can compare the received at least one travel parameter value with a predetermined permissible parameter value range of the at least one travel parameter value that is decisive for the road section designated by the identifier. The central local control node (CLGN) advantageously stores a permissible travel parameter value range associated with the receiving travel parameter for each road section allocated to it. The travel parameter value range can have a lower limit value and / or an upper limit value, i.e. it can be open at the top, closed exclusively or including the value zero. Of course, the method is not limited to a single travel parameter value, but can, in particular, be carried out simultaneously with a plurality of different travel parameter values. By comparing, the central local control node (CLGN) determines whether the received travel parameter value lies within (positive case) the assigned permissible travel parameter range or outside (negative case) the assigned permissible travel parameter range.

Der zentrale lokale Steuerknoten (CLGN) überträgt bevorzugt eine Negativnachricht zu dem lokalen Steuerknoten, wenn der empfangene zumindest eine Fahrtparameterwert außerhalb des vorbestimmten zulässigen Parameterwertebereichs liegt. Die Negativnachricht umfasst den betroffenen Fahrtparameter, den zugeordneten Fahrtparameterbereich und den zugeordneten Identifikator oder anonymen Fahrzeugbezeichner und wird von dem lokalen Steuerknoten (Ctr) empfangen.The central local control node (CLGN) preferably transmits a negative message to the local control node if the received at least one travel parameter value is outside the predetermined permissible parameter value range. The negative message includes the journey parameter concerned, the assigned journey parameter area and the assigned identifier or anonymous vehicle identifier and is received by the local control node (Ctr).

Der lokale Steuerknoten kann aufgrund der empfangenen Negativnachricht eine ein Ändern des zumindest einen Fahrtparameterwerts betreffende Steuernachricht zu dem Fahrzeug übertragen. Die Steuernachricht umfasst den betroffenen Fahrtparameter und einen innerhalb des zugeordneten Fahrtparameterbereichs liegenden Soll-Parameterwert oder einen Differenzwert relativ zu dem erfassten Fahrtparameter und wird von dem Fahrzeug empfangen.On the basis of the negative message received, the local control node can transmit a control message relating to a change in the at least one travel parameter value to the vehicle. The control message includes the relevant travel parameter and one within the assigned travel parameter range lying setpoint parameter value or a difference value relative to the detected travel parameter and is received by the vehicle.

Das Fahrzeug kann den zumindest einen Fahrtparameterwert entsprechend der empfangenen Steuernachricht ändern. Das Fahrzeug stellt den Fahrtparameterwert auf einen innerhalb des zulässigen Fahrtparameterbereichs liegenden Wert ein.The vehicle can change the at least one travel parameter value in accordance with the received control message. The vehicle sets the travel parameter value to a value within the allowable travel parameter range.

Damit kann das Verfahren Fahrtparameter einer Mehrzahl von auf einer Mehrzahl von Fahrbahnabschnitten fahrenden Fahrzeugen beeinflussen. Mit anderen Worten schafft das Verfahren für einen Bereich des Straßennetzes eine hybride Verkehrssteuerung, welche interne Steuerfunktionen jedes Fahrzeugs und externe Steuerfunktionen jedes lokalen Steuerknotens (Ctr) effizient kombiniert.The method can thus influence travel parameters of a plurality of vehicles traveling on a plurality of roadway sections. In other words, the method creates a hybrid traffic control for an area of the road network which efficiently combines internal control functions of each vehicle and external control functions of each local control node (Ctr).

In bevorzugten Ausführungsformen werden der Kennzeichner oder der Fahrtparameterwert oder die Negativnachricht oder die Steuernachricht jeweils über ein WLAN oder ein Mobilfunknetz drahtlos übertragen. Viele moderne Fahrzeuge umfassen eine drahtlose Kommunikationsstelle, welche dem Fahrzeug ein drahtloses Kommunizieren mit einem externen WLAN-Zugangspunkt oder einem externen Mobilfunknetz ermöglicht. Abgesehen davon ist bereits gegenwärtig in praktisch allen Fahrzeugen ein mobiles Engerät eines Insassen des Fahrzeugs angeordnet, welches eine entsprechende drahtlose Kommunikationsschnittstelle umfasst, so dass Steuernachrichten auch in ältere Fahrzeuge drahtlos übertragen werden können.In preferred embodiments, the identifier or the travel parameter value or the negative message or the control message are each transmitted wirelessly via a WLAN or a cellular network. Many modern vehicles include a wireless communication point which enables the vehicle to wirelessly communicate with an external WLAN access point or an external cellular network. Apart from this, a mobile terminal device of an occupant of the vehicle is already present in practically all vehicles, which terminal device comprises a corresponding wireless communication interface, so that control messages can also be transmitted wirelessly to older vehicles.

Idealerweise stellt ein in dem Fahrzeug angeordnetes Subscriber Identification Module (SIM) den Identifikator des Fahrzeugs bereit. In diesem Fall ist das IMSI (International Mobile Subscriber Identity) bzw. das TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity, TMSI) der Identifkator des Fahrzeugs. Es wird angemerkt, dass ein Subscriber Identification Module im Sinne der Erfindung auch ein Embedded Subscriber Identification Module (eSIM), ein nuPSYS Subscriber Identification Module (nuSIM), oder ein sonstiges in Hardware oder Software implementiertes Subscriber Identification Module umfasst. Das Subscriber Identification Module kann von dem Fahrzeug umfasst sein, d.h. eine Komponente des Fahrzeugs sein, oder von einem mobilen Endgerät eines Insassen des Fahrzeugs umfasst sein. Ein mobiles Endgerät umfasst ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Tablet, ein Notebook und dergleichen. Anhand des Subscriber Identification Module kann mittels einer entsprechenden Datenbank ein amtliches Kennzeichen des Fahrzeugs ermittelt werden.Ideally, a Subscriber Identification Module (SIM) arranged in the vehicle provides the identifier of the vehicle. In this case, the IMSI (International Mobile Subscriber Identity) or the TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity, TMSI) is the vehicle's identifier. It is noted that a Subscriber Identification Module within the meaning of the invention also includes an Embedded Subscriber Identification Module (eSIM), a nuPSYS Subscriber Identification Module (nuSIM), or something else implemented in hardware or software Includes Subscriber Identification Module. The Subscriber Identification Module can be included in the vehicle, that is to say a component of the vehicle, or can be included in a mobile terminal of an occupant of the vehicle. A mobile terminal includes a cell phone, a smartphone, a tablet, a notebook and the like. Using the Subscriber Identification Module, an official license plate number of the vehicle can be determined by means of a corresponding database.

Alternativ kann ein an dem Fahrzeug angebrachtes amtliches Kennzeichen den Identifikator des Fahrzeugs bereitstellen. Bei dieser Ausführungsform wird das amtliche Kennzeichen unmittelbar sensorisch erfasst. Auf diese Weise kann das Verfahren auch mit einem Fahrzeug ohne ein Subscriber Identification Module durchgeführt werden.Alternatively, a license plate attached to the vehicle can provide the identifier of the vehicle. In this embodiment, the registration number is detected directly by sensors. In this way, the method can also be carried out with a vehicle without a Subscriber Identification Module.

Idealerweise ändert die Steuernachricht den zumindest einen Fahrtparameterwert des Fahrzeugs automatisch oder wird der zumindest eine Fahrtparameterwert von einem Fahrer des Fahrzeugs entsprechend der Steuernachricht manuell geändert. Ein vollautonomes Fahrzeug kann den Fahrtparameterwert entsprechend der Steuernachricht autonom ändern. Ein von einem Fahrer manuell gesteuertes Fahrzeug benötigt dagegen ein Mitwirken des Fahrers. Beide Steuerungsarten können von dem vorgeschlagenen Verfahren einbezogen werden.Ideally, the control message automatically changes the at least one travel parameter value of the vehicle or the at least one travel parameter value is changed manually by a driver of the vehicle according to the control message. A fully autonomous vehicle can autonomously change the travel parameter value according to the control message. A vehicle that is manually controlled by a driver, on the other hand, requires the driver's assistance. Both types of control can be included in the proposed method.

Alternativ oder zusätzlich kann die Steuernachricht von einer in dem Fahrzeug angeordneten Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Die angezeigte Steuernachricht umfasst vorteilhaft eine der Steuernachricht entsprechende Warnung oder Steueranweisung für einen Fahrer. Bei der Anzeigeeinrichtung kann es sich um ein Display des Fahrzeugs oder ein Display eines mobilen Endgeräts handeln. Die Steuernachricht kann auch akustisch mittels eines Lautsprechers des Fahrzeugs oder eines mobilen Endgeräts angezeigt werden.Alternatively or additionally, the control message can be displayed by a display device arranged in the vehicle. The displayed control message advantageously includes a warning or control instruction for a driver that corresponds to the control message. The display device can be a display of the vehicle or a display of a mobile terminal. The control message can also be displayed acoustically by means of a loudspeaker in the vehicle or a mobile terminal device.

In weiteren Ausführungsformen kommunizieren das Fahrzeug und der zumindest eine Sensor unmittelbar oder mittelbar gemäß einem dedizierten Protokoll und sendet das Fahrzeug Kommunikationsdaten über ein Lichtsignal unmittelbar zu dem Sensor. Die Kommunikationsdaten umfassen beispielsweise IoT (Internet of Things)-Daten oder M2M (Machine to Machine)-Daten. Das Lichtsignal kann von dem Fahrzeug mittels einer Laserdiode, insbesondere mittels einer Hochleistungslaserdiode, eines Multi Electrode Lasers (MEL) oder eines Multi Electrode Distritubed Feedback Lasers, in Form eines Bursts, d.h. eines ultrakurzen optischen Impulses, beispielsweise mit einer Signaldauer von etwa 5 µs und/oder einer Übertragungsrate von bis zu 100 Mbit/s und unter realistischen Bedingungen 10 Mbit/s, gesendet und von dem Sensor mittels eines oder mehrerer lichtempfindlicher Empfangselemente empfangen werden.In further embodiments, the vehicle and the at least one sensor communicate directly or indirectly according to a dedicated protocol and the vehicle sends communication data directly to the sensor via a light signal. The communication data includes, for example, IoT (Internet of Things) data or M2M (Machine to Machine) data. The light signal can be transmitted from the vehicle by means of a laser diode, in particular by means of a high-power laser diode, a multi-electrode laser (MEL) or a multi-electrode distributed feedback laser, in the form of a burst, ie an ultra-short optical pulse, for example with a signal duration of about 5 μs and / or a transmission rate of up to 100 Mbit / s and under realistic conditions 10 Mbit / s, sent and received by the sensor by means of one or more light-sensitive receiving elements.

Der Sensor kann den verbundenen lokalen Steuerknoten (Ctr) mittels eines Sensorsignals veranlassen, mittels einer Antenne ein Funksignal zu senden. Das Fahrzeug empfängt Kommunikationsdaten über das Funksignal also mittelbar von dem mit dem Sensor verbundenen lokalen Steuerknoten. Indem sich der Sensor des lokalen Steuerknotens (Ctr) bedient, wird der Sensor zu einem aktiven Kommunikationspartner, so dass zwischen dem Fahrzeug und dem Sensor eine kommunikationstaugliche bidirektionale Verbindung herstellbar ist.The sensor can use a sensor signal to cause the connected local control node (Ctr) to send a radio signal by means of an antenna. The vehicle receives communication data indirectly via the radio signal from the local control node connected to the sensor. When the sensor uses the local control node (Ctr), the sensor becomes an active communication partner, so that a communication-compatible bidirectional connection can be established between the vehicle and the sensor.

Einerseits ist die bidirektionale Verbindung hinsichtlich der Signalart, Licht in einer Richtung und Funk in der anderen Richtung, hybrid. Auf diese Weise sind die beiden Kommunikationsrichtungen physikalisch separat und interferieren nicht. Andererseits sind an der bidirektionalen Verbindung drei Kommunikationspartner beteiligt, d.h. das Fahrzeug kommuniziert mit in den beiden Richtungen mit unterschiedlichen Kommunikationspartnern.On the one hand, the bidirectional connection is hybrid in terms of the type of signal, light in one direction and radio in the other direction. In this way, the two communication directions are physically separate and do not interfere. On the other hand, three communication partners are involved in the bidirectional connection, i.e. the vehicle communicates with different communication partners in both directions.

Das dedizierte Protokoll, welches als Secure Mobile Data Emission (SMDE)-Protokoll bezeichnet werden kann, unterstützt eine verschlüsselte Kommunikation und definiert eine Handshake-Phase, eine Schlüsselvereinbarungsphase und eine Datenaustauschphase. In der Handshake-Phase sendet ein Sender ein eine Verbindung anforderndes Triggersignal zu einem fortwährend empfangsbereiten Empfänger. Wenn der Empfänger das Triggersignal empfängt, sendet der Empfänger ein Antwortsignal zu dem Sender. In der Schlüsselvereinbarungsphase sendet der Sender ein Schlüsselverkündungssignal (Secure Key Announcement Message, SKAM) zu dem Empfänger, welches den Identifikator des Senders, eine Schlüssellänge, und einen Hashwert umfasst, welcher durch Potenzieren einer Basis in Form einer (Pseudo-)Zufallszahl (Nstray) mit einem Schlüssel (Key, K) berechnet ist. Der Schlüssel kann eine zufällige Bitfolge der Länge 4 sein. Wenn der Empfänger das Schlüsselverkündungssignal (SKAM) empfangen hat, berechnet er aus dem ersten Hashwert den Schlüssel (K) und die Basis, verringert die berechnete Basis um Eins, berechnet einen zweiten Hashwert durch Potenzieren der verringerten Basis mit dem Schlüssel (K) und sendet ein Schlüsselbestätigungssignal (Secure Key Confirmation Message, SKCM) zu dem Sender, welches den zweiten Hashwert umfasst. Wenn der Sender das Schlüsselbestätigungssignal (SKCM) empfangen hat, berechnet er mittels des Schlüssels aus dem zweiten Hashwert die Basis und vergleicht die Basis mit der (Pseudo-)Zufallszahl. Wenn die berechnete Basis gleich der um Eins verringerten (Pseudo-)Zufallszahl ist, sendet der Sender ein Bestätigungssignal zu dem Empfänger und verschlüsselt auszutauschende Daten mittels des Schlüssels und sendet die verschlüsselten Daten zu dem Empfänger, welcher die Daten mittels des Schlüssels entschlüsselt.The dedicated protocol, which can be referred to as Secure Mobile Data Emission (SMDE) protocol, supports encrypted communication and defines a handshake phase, a key agreement phase and a data exchange phase. In the handshake phase, a transmitter sends a trigger signal requesting a connection to a receiver that is continuously ready to receive. When the receiver receives the trigger signal, the receiver sends a response signal to the transmitter. In the In the key agreement phase, the sender sends a key announcement signal (Secure Key Announcement Message, SKAM) to the receiver, which includes the sender's identifier, a key length and a hash value that is generated by raising a base in the form of a (pseudo) random number (N stray ) a key (K) is calculated. The key can be a random bit sequence of length 4. When the receiver has received the key announcement signal (SKAM), it calculates the key (K) and the base from the first hash value, reduces the calculated base by one, calculates a second hash value by raising the reduced base to the key (K) and sends a key confirmation signal (Secure Key Confirmation Message, SKCM) to the sender, which comprises the second hash value. When the sender has received the key confirmation signal (SKCM), it uses the key to calculate the base from the second hash value and compares the base with the (pseudo) random number. If the calculated base is equal to the (pseudo) random number reduced by one, the sender sends a confirmation signal to the receiver and encrypts the data to be exchanged using the key and sends the encrypted data to the receiver, who decrypts the data using the key.

Der zumindest eine Fahrtparameterwert umfasst bevorzugt eine bezogen auf eine von dem Fahrbahnabschnitt definierte Fahrtrichtung laterale und/oder longitudinale Position des Fahrzeugs, eine laterale Position des Fahrzeugs bezogen auf eine von dem Fahrbahnabschnitt definierte Fahrspur, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Beschleunigung des Fahrzeugs, einen Abstand zu einem weiteren auf dem Fahrbahnabschnitt angeordneten Fahrzeug. Anhand der lateralen Position kann ermittelt werden, auf welcher Fahrspur das Fahrzeug fährt. Die longitudinale Position des Fahrzeugs kann zum Ermitteln von Abständen zu weiteren auf dem Fahrbahnabschnitt fahrenden Fahrzeugen verwendet werden.The at least one travel parameter value preferably includes a lateral and / or longitudinal position of the vehicle in relation to a direction of travel defined by the lane section, a lateral position of the vehicle in relation to a lane defined by the lane section, a speed of the vehicle, an acceleration of the vehicle, a distance to another vehicle arranged on the lane section. On the basis of the lateral position, it can be determined in which lane the vehicle is traveling. The longitudinal position of the vehicle can be used to determine distances to other vehicles traveling on the lane section.

Vorteilhaft berechnet der lokale Steuerknoten den zumindest einen Fahrtparameterwert mittels einer Triangulation und/oder mittels einer Dopplerverschiebung. Beispielsweise können zwei zueinander beabstandet an dem Fahrbahnabschnitt angeordnete Sensoren jeweils einen Abstand des Fahrzeugs erfassen. Dann kann der lokale Steuerknoten eine Position des Fahrzeugs durch Triangulieren der von den beiden Sensoren erfassten Abstände berechnen. Eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs lässt sich aus einer Frequenzverschiebung einer von dem Fahrzeug reflektierten elektromagnetischen Welle berechnen. Die Frequenzverschiebung geht auf den sogenannten DopplerEffekt zurück und wird daher auch als Dopplerverschiebung bezeichnet.The local control node advantageously calculates the at least one travel parameter value by means of triangulation and / or by means of a Doppler shift. For example, two sensors arranged at a distance from one another on the roadway section can each detect a distance from the vehicle. The local control node can then calculate a position of the vehicle by triangulating the distances detected by the two sensors. A speed of the vehicle can be calculated from a frequency shift of an electromagnetic wave reflected from the vehicle. The frequency shift is due to the so-called Doppler effect and is therefore also referred to as the Doppler shift.

In weiteren Ausführungsformen ändert eine für den Fahrbahnabschnitt oder das Straßennetz verantwortliche Institution den vorbestimmten Parameterwertebereich bedarfsweise und/oder während einer bestimmten Zeitdauer. Die Institution, beispielsweise eine Behörde, kann dazu einen gesicherten AA (Autority Access)-Rechner nutzen, welcher über ein Gateway (GW) mit dem Mobilfunknetz verbunden ist und Zugriff auf den zentralen Steuerknoten (CGN), zentrale regionale Steuerknoten (CRGN), zentrale lokale Steuerknoten (LCGN) und lokale Steuerknoten (Ctr) gewährt.In further embodiments, an institution responsible for the lane section or the road network changes the predetermined parameter value range as required and / or during a specific period of time. The institution, for example an authority, can use a secured AA (Authority Access) computer, which is connected to the cellular network via a gateway (GW) and has access to the central control node (CGN), central regional control node (CRGN), central local control nodes (LCGN) and local control nodes (Ctr) granted.

Beispielsweise kann die Behörde auf einem Fahrbahnabschnitt, welcher wegen einer Straßenbaustelle nur eine Fahrspur bereitstellt, Fahrzeugen ein Fahren auf der Fahrspur entgegengesetzt zu der vorbestimmten Fahrtrichtung erlauben. Oder die Behörde kann ein Fahren auf einem Fahrbahnabschnitt oder einer Fahrspur ausnahmsweise erlauben, wenn der Fahrbahnabschnitt oder die Fahrspur wegen einer Straßenbaustelle gesperrt ist.For example, the authority can allow vehicles to drive in the lane opposite to the predetermined direction of travel on a section of the roadway which only provides one lane due to a road construction site. Or the authority can exceptionally allow driving on a road section or a lane if the road section or the lane is closed due to a road construction site.

In noch anderen Ausführungsformen gibt eine für den Fahrbahnabschnitt oder das Straßennetz verantwortliche Institution den Fahrbahnabschnitt bedarfsweise und/oder während einer bestimmten Zeitdauer für ein Fahrzeug mit einem bestimmten Identifikator frei und sperrt den Fahrbahnabschnitt für ein Fahrzeug mit einem von dem bestimmten Identifikator abweichenden Identifikator. Dazu kann der AA-Rechner einer authorisierten/authentifizierten Person Zugriff auf ein Home Location Register (HLR) und/oder einen Home Subscriber Server (HSS) des Mobilfunknetzes gewähren. Der Zugriff kann mittels einer Access Control List (ACL) auf bestimmte Identifikatoren (E.212 IMSI) und Regionen, d.h. Fahrbahnabschnitte, eingeschränkt sein. Beispielsweise kann die Institution bestimmten Fahrzeugen ein Fahren auf bestimmten Fahrbahnabschnitten und/oder Fahrspuren entgegen eines grundsätzlichen Verbots erlauben und/oder entgegen einer grundsätzlichen Erlaubnis verbieten.In still other embodiments, an institution responsible for the lane section or the road network releases the lane section as required and / or for a certain period of time for a vehicle with a certain identifier and blocks the lane section for a vehicle with an identifier that differs from the certain identifier. For this purpose, the AA computer can grant an authorized / authenticated person access to a home location register (HLR) and / or a home subscriber server (HSS) of the cellular network. Access can be achieved by means of a Access Control List (ACL) be restricted to certain identifiers (E.212 IMSI) and regions, ie lane sections. For example, the institution can allow certain vehicles to drive on certain lane sections and / or lanes contrary to a general prohibition and / or prohibit a general permit.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein System zum Steuern eines Straßenverkehrs. Das System umfasst einen stationären zentralen lokalen Steuerknoten (CLGN), einen mit dem zentralen lokalen Steuerknoten verbundenen stationären lokalen Steuerknoten (Ctr) und zumindest einen an einem Fahrbahnabschnitt eines Straßennetzes angeordneten und mit dem lokalen Steuerknoten (Ctr) verbundenen stationären Sensor. Der zumindest eine stationäre Sensor kann neben, unter, über oder in dem Fahrbahnabschnitt angeordnet sein und eine sich von dem Sensor zu auf dem Fahrbahnabschnitt angeordneten Fahrzeugen erstreckende Erfassungsrichtung aufweisen. Der lokale Steuerknoten (Ctr) kann Sensorsignale des zumindest einen stationären Sensors verarbeiten, insbesondere Sensorsignale einer Mehrzahl von an dem Fahrbahnabschnitt angeordneten stationären Sensoren, welche mit dem lokalen Steuerknoten (Ctr) verbunden sind. Auf diese Weise ist der lokale Steuerknoten (Ctr) dem Fahrbahnabschnitt zugeordnet. Der zentrale lokale Steuerknoten (CLGN) kann mit einer Mehrzahl von lokalen Steuerknoten (Ctr) verbunden sein und entsprechend eine Mehrzahl von idealerweise miteinander verbundenen Fahrbahnabschnitten zugeordnet sein.The invention also relates to a system for controlling road traffic. The system comprises a stationary central local control node (CLGN), a stationary local control node (Ctr) connected to the central local control node and at least one stationary sensor arranged on a lane section of a road network and connected to the local control node (Ctr). The at least one stationary sensor can be arranged next to, below, above or in the roadway section and have a detection direction extending from the sensor to vehicles arranged on the roadway section. The local control node (Ctr) can process sensor signals from the at least one stationary sensor, in particular sensor signals from a plurality of stationary sensors which are arranged on the roadway section and are connected to the local control node (Ctr). In this way, the local control node (Ctr) is assigned to the lane section. The central local control node (CLGN) can be connected to a plurality of local control nodes (Ctr) and correspondingly a plurality of road sections which are ideally connected to one another can be assigned.

Bevorzugt ist das System konfiguriert, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Das System kann folglich ein Unfallrisiko von Fahrzeugen des Straßenverkehrs verringern.The system is preferably configured to carry out a method according to the invention. The system can consequently reduce the risk of an accident involving vehicles on the road.

In einer Ausführungsform umfasst der zumindest eine Sensor eine Kamera, einen RADAR-Sensor, einen LIDAR-Sensor, einen SONAR-Sensor, eine in den Fahrbahnabschnitt integrierte Drahtschleife, einen sich in einer von dem Fahrbahnabschnitt definierten Fahrtrichtung erstreckenden neben dem Fahrbahnabschnitt oder unter dem Fahrbahnabschnitt angeordneten Leitdraht. Mit anderen Worten kann der Sensor elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Frequenz und Intensität oder elektrische oder magnetische Felder mit unterschiedlichen Raumcharakteristiken erfassen.In one embodiment, the at least one sensor comprises a camera, a RADAR sensor, a LIDAR sensor, a SONAR sensor, a wire loop integrated into the roadway section, a wire loop extending in a direction of travel defined by the roadway section next to the roadway section or below the roadway section arranged guide wire. With others In other words, the sensor can detect electromagnetic waves of different frequency and intensity or electric or magnetic fields with different spatial characteristics.

Jeder Sensor kann mit einer herkömmlichen elektrischen Energiequelle, beispielsweise einem stationären Stromnetz oder einem Photovoltaikmodul, verbunden sein. Alternativ kann der verbundene lokale Steuerknoten einen elektrischen Strom zum Betreiben des Sensors bereitstellen. Ferner kann der Sensor mit einer in den Fahrbahnabschnitt integrierten zusätzlichen Drahtschleife verbunden sein. Auf dem Fahrbahnabschnitt fahrende Fahrzeuge können mittels ihres Magnetfelds einen elektrischen Strom in die zusätzliche Drahtschleife induzieren, welchen die Drahtschleife zum Betreiben des Sensors bereitstellt. Auf diese Weise kann die zusätzliche Drahtschleife zudem eine regenerative Bremswirkung aufweisen.Each sensor can be connected to a conventional electrical energy source, for example a stationary power grid or a photovoltaic module. Alternatively, the connected local control node can provide an electrical current for operating the sensor. Furthermore, the sensor can be connected to an additional wire loop integrated into the roadway section. Vehicles traveling on the lane section can, by means of their magnetic field, induce an electric current into the additional wire loop, which the wire loop provides for operating the sensor. In this way, the additional wire loop can also have a regenerative braking effect.

Vorteilhaft kann eine Erfassungsrichtung des zumindest einen Sensors gegenüber der Fahrtrichtung auf dem Fahrbahnabschnitt einen Winkel von höchsten 10° und bevorzugt von höchstens 5° aufweisen. Insbesondere kann sich die Erfassungsrichtung des zumindest einen Sensors entgegen einer vorbestimmten Fahrtrichtung einer Fahrbahn erstrecken und Fahrtparameterwerte von Fahrzeugen erfassen, welche auf ihn zufahren. Wenn der zumindest eine Sensor die angegebene Erfassungsrichtung aufweist, kann sein Erfassungsraumwinkel mit Erfassungsraumwinkeln weiterer an dem Fahrbahnabschnitt zugeordneter Sensoren mit einer jeweils parallelen oder antiparallelen Erfassungsrichtung überlappen. Auf diese Weise kann eine zumindest teilweise sensorische Redundanz geschaffen werden, da ein Defekt oder eine Störung des zumindest einen Sensors von den weiteren Sensoren des Fahrbahnabschnitts zumindest teilweise kompensiert werden kann. Die zumindest teilweise sensorische Redundanz geht mit einer hohen Zuverlässigkeit des Systems einher. Weiterhin erlaubt diese Erfassungsrichtung eine zumindest überwiegende Zuordnung des zumindest einen Sensors zu einer Fahrspur oder vorbestimmten Fahrtrichtung des Fahrbahnabschnitts.A detection direction of the at least one sensor can advantageously have an angle of at most 10 ° and preferably of at most 5 ° with respect to the direction of travel on the roadway section. In particular, the detection direction of the at least one sensor can extend against a predetermined driving direction of a roadway and detect travel parameter values of vehicles which are driving towards it. If the at least one sensor has the specified detection direction, its detection angle can overlap with detection angles of other sensors assigned to the roadway section with a respective parallel or anti-parallel detection direction. In this way, an at least partial sensor redundancy can be created, since a defect or a malfunction of the at least one sensor can be at least partially compensated for by the further sensors of the roadway section. The at least partially sensory redundancy goes hand in hand with a high level of reliability of the system. Furthermore, this detection direction allows an at least predominant assignment of the at least one sensor to a lane or a predetermined direction of travel of the lane section.

In weiteren Ausführungsformen umfasst das System eine Mehrzahl von stationären lokalen Steuerknoten und eine Mehrzahl von jeweils mit einem lokalen Steuerknoten verbundenen stationären Sensoren. Mehrere Sensoren können den Fahrbahnabschnitt vollständig überwachen und eine Mehrzahl von Fahrtparameterwerten mehrerer auf dem Fahrbahnabschnitt angeordneter Fahrzeuge erfassen. Mehrere lokale Steuerknoten können von den Sensoren übertragene Sensorsignale verteilt und infolgedessen parallel, d.h. mit hoher Geschwindigkeit, verarbeiten.In further embodiments, the system comprises a plurality of stationary local control nodes and a plurality of stationary sensors each connected to a local control node. Several sensors can completely monitor the lane section and detect a plurality of travel parameter values of several vehicles arranged on the lane section. Several local control nodes can distribute the sensor signals transmitted by the sensors and consequently process them in parallel, i.e. at high speed.

Günstigerweise sind die Mehrzahl von dem Fahrbahnabschnitt zugeordneten lokalen Steuerknoten gitterartig miteinander und/oder sternförmig mit den Sensoren verbunden. Die Verbindungen können Lichtleiter oder Datenkabel umfassen. Auf diese Weise bilden die lokalen Steuerknoten und die Sensoren ein dem Fahrbahnabschnitt zugeordnetes hierarchisches Kommunikationsnetzwerk. Eine von den Sensoren gebildete erste Hierarchiestufe kann disjunkte Gruppen jeweils bezogen auf eine Fahrtrichtung des Fahrbahnabschnitt benachbart angeordneter Sensoren umfassen. Eine zweite von den lokalen Steuerknoten gebildete Hierarchiestufe kann eine einzige zusammenhängende Gruppe der lokalen Steuerknoten umfassen. Dabei kann jeder Steuerknoten mit zumindest einem bezogen auf eine Fahrtrichtung des Fahrbahnabschnitts benachbart angeordneten und/oder bezogen auf den Fahrbahnabschnitt gegenüberliegend angeordneten lokalen Steuerknoten verbunden. Diese Verbindungen der zweiten Hierarchiestufe schaffen eine Verbindungsredundanz der lokalen Steuerknoten.The plurality of local control nodes assigned to the roadway section are favorably connected to one another in a grid-like manner and / or to the sensors in a star shape. The connections can comprise optical fibers or data cables. In this way, the local control nodes and the sensors form a hierarchical communication network assigned to the lane section. A first hierarchy level formed by the sensors can include disjoint groups of sensors arranged adjacent to a direction of travel of the lane section. A second hierarchy level formed by the local control nodes can comprise a single coherent group of the local control nodes. In this case, each control node can be connected to at least one local control node which is arranged adjacently with respect to a travel direction of the roadway section and / or is arranged opposite with respect to the roadway section. These connections of the second hierarchy level create a connection redundancy of the local control nodes.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das System ein Mobilfunknetz, über das der zumindest eine lokale Steuerknoten mit dem zentralen lokalen Steuerknoten drahtlos verbunden ist. Das Mobilfunknetz ermöglicht ein räumlich freies Anordnen des zentralen lokalen Steuerknotens relativ zu den lokalen Steuerknoten. Der zentrale lokale Steuerknoten und zumindest ein lokaler Steuerknoten, eine Mehrzahl von lokalen Steuerknoten, oder jeder lokale Steuerknoten können in derselben Mobilfunkzelle des Mobilfunknetzes angeordnet sein. Ferner ermöglicht das Mobilfunknetz infolge einer weitreichenden territorialen Abdeckung ein Steuern des Straßenverkehrs in einem vollständigen Straßennetz.In preferred embodiments, the system comprises a cellular network via which the at least one local control node is wirelessly connected to the central local control node. The mobile radio network enables the central local control node to be arranged in a spatially free manner relative to the local control node. The central local control node and at least one local control node, a plurality of local control nodes, or each local control node can be arranged in the same mobile radio cell of the mobile radio network. Furthermore, the cellular network enables a far-reaching territorial coverage a control of road traffic in a complete road network.

Ferner kann das System eine Mehrzahl von stationären zentralen regionalen Steuerknoten (CRGN) und einen stationären zentralen Steuerknoten (CGN) umfassen. Die zentralen regionalen Steuerknoten und die zentralen Steuerknoten bilden eine dritte und eine vierte Hierarchiestufe des Systems.Furthermore, the system can comprise a plurality of stationary central regional control nodes (CRGN) and one stationary central control node (CGN). The central regional control nodes and the central control nodes form a third and a fourth hierarchical level of the system.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest ein oder jeder zentrale lokale Steuerknoten und/oder zumindest ein oder jeder zentrale regionale Steuerknoten über ein Datenkabel oder einen Lichtleiter mit einer Antennenstation des Mobilfunknetzes verbunden und/oder ist der zentrale Steuerknoten über ein Datenkabel oder einen Lichtleiter mit zumindest einem oder jedem zentralen regionalen Steuerknoten verbunden. Auf diese Weise können verlegte Verbindungen des Mobilfunknetzes zum Verbinden der zentralen regionalen Steuerknoten und der zentralen lokalen Steuerknoten verwendet werden. Für das Verbinden des zentralen Steuerknotens können eigens verlegte dedizierte Datenkabel oder Lichtleiter verwendet werden.In an advantageous embodiment, at least one or each central local control node and / or at least one or each central regional control node are connected to an antenna station of the cellular network via a data cable or an optical fiber and / or the central control node is connected to at least one via a data cable or an optical fiber or connected to each central regional control node. In this way, relocated connections of the cellular network can be used to connect the central regional control nodes and the central local control nodes. Specially laid dedicated data cables or light guides can be used to connect the central control node.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein Überwachen des Straßenverkehrs in Echtzeit und ein geringes Unfallrisiko für Fahrzeuge des Straßenverkehrs gewährleistet, wobei insbesondere eine Wahrscheinlichkeit von Geisterfahrern gering ist. Abgesehen davon ist eine Fahrsicherheit von vollautonomen Fahrzeugen aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens hoch. Infolgedessen ist ein Vertrauen von Insassen von vollautonomen Fahrzeugen in die vollautonomen Fahrzeuge stark. Weiterhin vorteilhaft ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren die vorhandene Infrastruktur eines Mobilfunknetzes verwenden und auch ältere Fahrzeuge einbeziehen kann.An essential advantage of the method according to the invention is that it ensures that road traffic is monitored in real time and that there is a low risk of accidents for vehicles in road traffic, with the probability of wrong-way drivers being particularly low. Apart from this, the driving safety of fully autonomous vehicles is high due to the method according to the invention. As a result, occupants of fully autonomous vehicles have strong confidence in the fully autonomous vehicles. It is also advantageous that the method according to the invention can use the existing infrastructure of a mobile radio network and can also include older vehicles.

Zudem erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren einer für den Straßenverkehr verantwortlichen Institution ein sicheres, flexibles und schnelles Einwirken auf den Straßenverkehr, um auf besondere Umstände, d.h. Natureinflüsse wie Wetterbedingungen oder Naturkatastrophen, zu reagieren oder eigene Vorhaben wie Straßenbaustellen zu unterstützen. Das Verfahren ermöglicht ferner, den Straßenverkehr betreffende Daten zu erheben, aus den erhobenen Daten künftige Probleme des Straßenverkehrs zu ermitteln und vorsorglich Maßnahmen gegen die ermittelten Probleme zu ergreifen. Weiterhin können Teilnehmer an dem Straßenverkehr, d.h. Fahrer oder Insassen der Fahrzeuge, aber auch Fahrgäste von Fahrzeugen des öffentlichen Personennahverkehrs dank den ermittelten Daten über den aktuellen Zustand des Straßenverkehrs informiert werden.In addition, the method according to the invention allows an institution responsible for road traffic to act safely, flexibly and quickly on road traffic in order to respond to special circumstances, ie natural influences such as weather conditions or natural disasters, to react or to support one's own projects such as road construction sites. The method also enables road traffic-related data to be collected, future road traffic problems to be determined from the data collected, and precautionary measures to be taken against the problems identified. Furthermore, participants in the road traffic, that is to say drivers or occupants of the vehicles, but also passengers of vehicles in local public transport, can be informed about the current state of road traffic thanks to the determined data.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigt

Fig. 1
in einer schematischen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines Systems nach einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2
in einer schematischen Darstellung ein Blockdiagramm eines Mobilfunknetzes mit einem institutionellen Knoten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3
in einer schematischen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines weiteren Fahrbahnabschnitts des in Fig. 1 gezeigten Systems;
Fig. 4
in einer schematischen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines weiteren Fahrbahnabschnitts des in Fig. 1 gezeigten Systems;
Fig. 5
in einer schematischen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines weiteren Fahrbahnabschnitts des in Fig. 1 gezeigten Systems;
Fig. 6
in einem Diagramm einen Zeitablauf eines Abschnitts eines Übertragungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7
ein Flussdiagramm des in Fig. 6 gezeigten Verfahrensabschnitts.
The invention is shown schematically in the drawings using an exemplary embodiment and is described in detail below with reference to the drawings. It shows
Fig. 1
in a schematic representation a perspective view of a system according to an embodiment of the invention;
Fig. 2
in a schematic representation a block diagram of a mobile radio network with an institutional node according to an embodiment of the invention;
Fig. 3
in a schematic representation a perspective view of a further roadway section of the in Fig. 1 shown system;
Fig. 4
in a schematic representation a perspective view of a further roadway section of the in Fig. 1 shown system;
Fig. 5
in a schematic representation a perspective view of a further roadway section of the in Fig. 1 shown system;
Fig. 6
in a diagram a time sequence of a section of a transmission method according to an embodiment of the invention;
Fig. 7
a flow chart of the in Fig. 6 procedural section shown.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines Systems 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 1 dient zum Steuern eines Straßenverkehrs. Der Straßenverkehr umfasst eine Mehrzahl von (nicht dargestellten) Fahrzeugen, welche auf einem Straßennetz angeordnet sind. Zu dem Straßennetz gehört eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Fahrbahnabschnitten 70, von denen hier beispielhaft ein gerader Fahrbahnabschnitt 70 und ein kurviger Fahrbahnabschnitt 70 dargestellt sind. Die Fahrbahnabschnitte 70 können zu einer Landstraße gehören und umfassen jeweils zwei durch eine Fahrbahnmarkierung getrennte Fahrspuren 71, 73. Eine erste Fahrspur 71 definiert eine erste Fahrtrichtung 72, und eine zweite Fahrspur 72 definiert eine zweite Fahrtrichtung 74, welche zu der ersten Fahrtrichtung 72 entgegengesetzt ist. Fig. 1 shows in a schematic representation a perspective view of a system 1 according to an embodiment of the invention. The system 1 is used to control road traffic. Road traffic comprises a plurality of vehicles (not shown) which are arranged on a road network. The road network includes a plurality of interconnected roadway sections 70, of which a straight roadway section 70 and a curved roadway section 70 are shown here by way of example. The lane sections 70 can belong to a country road and each comprise two lanes 71, 73 separated by a lane marking.A first lane 71 defines a first direction of travel 72, and a second lane 72 defines a second direction of travel 74, which is opposite to the first direction of travel 72 .

Ein Fahrzeug des Straßenverkehrs kann eine Hochleistungslaserdiode, einen Multi Electrode Laser (MEL) oder einen Multi Electrode Distributed Feedbak Laser zum Senden von ultrakurzen optischen Impulsen (Bursts) umfassen, welche eine Signaldauer von etwa 5 µs und/oder eine Übertragungsrate von bis zu 100 Mbit/s und unter realistischen Bedingungen 10 Mbit/s aufweisen. Die ultrakurzen optischen Impulse können Frequenzen in einem Infrarot-Bereich, einem sichtbaren Bereich oder einem Ultraviolett-Bereich aufweisen.A vehicle used in road traffic can include a high-power laser diode, a multi-electrode laser (MEL) or a multi-electrode distributed feedbak laser for sending ultrashort optical pulses (bursts) with a signal duration of around 5 μs and / or a transmission rate of up to 100 Mbit / s and under realistic conditions 10 Mbit / s. The ultrashort optical pulses can have frequencies in an infrared range, a visible range, or an ultraviolet range.

Das System 1 umfasst ferner eine Mehrzahl von stationären zentralen lokalen Steuerknoten (CLGN) 30, eine Mehrzahl von jeweils mit einem zentralen lokalen Steuerknoten 30 verbundenen stationären lokalen Steuerknoten (Ctr) 20 und eine Mehrzahl von stationären Sensoren 10, welche an den Fahrbahnabschnitten 70 des Straßennetzes angeordnet und jeweils mit einem lokalen Steuerknoten 20 verbunden sind.The system 1 further comprises a plurality of stationary central local control nodes (CLGN) 30, a plurality of stationary local control nodes (Ctr) 20 each connected to a central local control node 30 and a plurality of stationary sensors 10, which are located on the roadway sections 70 of the road network are arranged and each connected to a local control node 20.

Jeder Sensor 10 umfasst mehrere lichtempfindliche Empfangselemente, welche zum Empfangen der von Fahrzeugen übertragenen ultrakurzen optischen Impulse konfiguriert sind und hier aufgrund ihrer geringen Größe nicht sichtbar sind. Zudem kann jeder Sensor jeweils eine Kamera, einen RADAR-Sensor, einen LIDAR-Sensor, einen SONAR-Sensor, eine in den Fahrbahnabschnitt 70 integrierte Drahtschleife und/oder einen sich in einer von dem Fahrbahnabschnitt 70 definierten Fahrtrichtung 72, 74 erstreckenden neben dem Fahrbahnabschnitt 70 oder unter dem Fahrbahnabschnitt 70 angeordneten Leitdraht umfassen.Each sensor 10 comprises several light-sensitive receiving elements which are configured to receive the ultrashort optical pulses transmitted by vehicles and are not visible here due to their small size. In addition, each sensor can have a camera, a RADAR sensor, a LIDAR sensor, a SONAR sensor, a wire loop integrated into the roadway section 70 and / or a loop next to the roadway section that extends in a direction of travel 72, 74 defined by the roadway section 70 70 or arranged under the roadway section 70 guide wire.

Die dem Fahrbahnabschnitt 70 zugeordneten lokalen Steuerknoten (Ctr) 20 sind gitterartig miteinander verbunden und jeweils insbesondere sternförmig mit einer Mehrzahl von Sensoren 10 verbunden.The local control nodes (Ctr) 20 assigned to the roadway section 70 are connected to one another in the manner of a grid and are each connected in particular in a star shape to a plurality of sensors 10.

Zu dem System 1 gehört weiterhin ein Mobilfunknetz 100 (s. Fig. 7) mit einer Mehrzahl von Komponenten, von denen hier nur zwei Antennenstation 140 dargestellt sind. Die zentralen lokalen Steuerknoten (CLGN) 30 sind über einen Lichtleiter oder ein Datenkabel jeweils mit einer Antennenstation 140 verbunden. Die lokalen Steuerknoten (Ctr) 20 sind über die Antennenstationen 140 des Mobilfunknetzes 100 mit den zentralen lokalen Steuerknoten (CLGN) 30 drahtlos verbunden.The system 1 also includes a cellular network 100 (see Sect. Fig. 7 ) with a plurality of components, of which only two antenna stations 140 are shown here. The central local control nodes (CLGN) 30 are each connected to an antenna station 140 via an optical fiber or a data cable. The local control nodes (Ctr) 20 are wirelessly connected to the central local control nodes (CLGN) 30 via the antenna stations 140 of the mobile radio network 100.

Ferner umfasst das System 1 eine Mehrzahl von stationären zentralen regionalen Steuerknoten (CRGN) 40 und einen stationären zentralen Steuerknoten (CGN) 50. Die lokalen Steuerknoten (Ctr) 20, die zentralen lokalen Steuerknoten (CLGN) 30, die zentralen regionalen Steuerknoten (CRGN) 40 und der zentrale Steuerknoten (CGN) 50 sind in einer Baumtopologie mit vier Hierarchiestufen angeordnet. Die zentralen lokalen Steuerknoten (CLGN) 30 und die zentralen regionalen Steuerknoten (CRGN) 40 sind über Datenkabel oder Lichtleiter jeweils mit mehreren Antennenstationen 140 des Mobilfunknetzes 100 verbunden. Der zentrale Steuerknoten (CGN) 50 ist über ein Datenkabel oder einen Lichtleiter mit jedem zentralen regionalen Steuerknoten (CRGN) 40 verbunden.The system 1 further comprises a plurality of stationary central regional control nodes (CRGN) 40 and one stationary central control node (CGN) 50. The local control nodes (Ctr) 20, the central local control nodes (CLGN) 30, the central regional control nodes (CRGN) 40 and the central one Control nodes (CGN) 50 are arranged in a tree topology with four hierarchical levels. The central local control nodes (CLGN) 30 and the central regional control nodes (CRGN) 40 are each connected to a plurality of antenna stations 140 of the cellular network 100 via data cables or optical fibers. The central control node (CGN) 50 is connected to each central regional control node (CRGN) 40 via a data cable or a fiber optic cable.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Blockdiagramm des Mobilfunknetzes 100 mit einem institutionellen Knoten in Form eines Authority Access (AA)-Rechners 60 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 shows a schematic representation of a block diagram of the mobile radio network 100 with an institutional node in the form of an Authority Access (AA) computer 60 according to an embodiment of the invention.

Das Mobilfunknetz 100 umfasst ein Home Location Register (HLR) 110 und einen Home Subscriber Server (HSS) 190, ein oder mehrere Mobile Switching Centers (MSC) 120, eine Mehrzahl von Base Station Controllers (BSC) 130 bzw. von Radio Network Controllers (RNC) 160, eine Mehrzahl von mit den BSC 130 und RNC 160 verbunden Antennenstationen (Base Transceiver Station, BTS, (e)NodeB) 140, einen oder mehrere Serving GPRS Support Nodes (SGSN) 150, ein Gateway (GW) 170 und einen oder mehrere Mobile Switching Center Servers (MSS), welche in bekannter Weise miteinander verbunden sind.The cellular network 100 comprises a home location register (HLR) 110 and a home subscriber server (HSS) 190, one or more mobile switching centers (MSC) 120, a plurality of base station controllers (BSC) 130 or radio network controllers ( RNC) 160, a plurality of antenna stations (Base Transceiver Station, BTS, (e) NodeB) 140 connected to the BSC 130 and RNC 160, one or more Serving GPRS Support Nodes (SGSN) 150, a gateway (GW) 170 and one or several Mobile Switching Center Servers (MSS), which are connected to one another in a known manner.

Der Authority Access (AA)-Rechner 60 ist mit dem Gateway (GW) 170 und einem Mobile Switching Center (MSC) 120 verbunden. Der AA-Rechner 60 ist gegen eine unberechtigte Nutzung gesichert und konfiguriert, einer authorisierten/authentifizierten Person einen administrativen Zugriff auf das Home Location Register (HLR) 110 und/oder den Home Subscriber Server (HSS) 130 des Mobilfunknetzes 100 sowie auf die lokalen Steuerknoten (Ctr) 20, die zentralen lokalen Steuerknoten (CLGN) 30, die zentralen regionalen Steuerknoten (CRGN) 40 und den zentralen Steuerknoten (CGN) 50 zu gewähren. Der administrative Zugriff auf das HLR 110 und/oder den HSS 130 kann mittels einer Access Control List (ACL) auf bestimmte Identifikatoren (E.212 IMSI) und Regionen, d.h. Fahrbahnabschnitte des Straßennetzes, eingeschränkt sein.Authority access (AA) computer 60 is connected to gateway (GW) 170 and a mobile switching center (MSC) 120. The AA computer 60 is secured and configured against unauthorized use, an authorized / authenticated person has administrative access to the home location register (HLR) 110 and / or the home subscriber server (HSS) 130 of the cellular network 100 and to the local control nodes (Ctr) 20, the central local control nodes (CLGN) 30, the central regional control nodes (CRGN) 40 and the central control nodes (CGN) 50. The administrative access to the HLR 110 and / or the HSS 130 can be restricted to certain identifiers (E.212 IMSI) and regions, ie lane sections of the road network, by means of an access control list (ACL).

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines weiteren Fahrbahnabschnitts 70 des in Fig. 1 gezeigten Systems 1. Der Fahrbahnabschnitt 70 kann zu einer Bundesautobahn gehören und unterscheidet sich von den in Figur 1 gezeigten Fahrbahnabschnitten 70 dadurch, dass jeweils zwei benachbarte Fahrspuren 71, 73 dieselbe Fahrtrichtung 72, 74 definieren. Zwei erste Fahrspuren 71 definieren dieselbe erste Fahrtrichtung 72 und sind von zwei zweiten Fahrspuren 73, welche dieselbe zweite Fahrtrichtung 74 definieren, durch einen Mittelstreifen getrennt. Fig. 3 FIG. 11 shows a schematic illustration of a perspective view of a further roadway section 70 of the FIG Fig. 1 1. The lane section 70 may belong to a federal motorway and differs from those in FIG Figure 1 roadway sections 70 shown in that in each case two adjacent lanes 71, 73 define the same direction of travel 72, 74. Two first lanes 71 define the same first direction of travel 72 and are separated from two second lanes 73, which define the same second direction of travel 74, by a median.

Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines weiteren Fahrbahnabschnitts 70 des in Fig. 1 gezeigten Systems 1. Der Fahrbahnabschnitt 70 umfasst zwei Sensoren 10 jeweils in Form einer Drahtschleife, welche in der ersten Fahrspur 71 des Fahrbahnabschnitts 70 bezogen auf die definierte Fahrtrichtung 72 hintereinander angeordnet sind. Die Sensoren 10 können mittels von einem auf dem Fahrspur 71 fahrenden Fahrzeug verursachten Induktionen in die Drahtschleifen erfassen, ob das Fahrzeug auf der Fahrspur 71 in der definierten Fahrtrichtung 72 oder in einer entgegengesetzten verbotenen Fahrtrichtung 75 fährt. Fig. 4 FIG. 11 shows a schematic illustration of a perspective view of a further roadway section 70 of the FIG Fig. 1 1. The lane section 70 comprises two sensors 10, each in the form of a wire loop, which are arranged one behind the other in the first lane 71 of the lane section 70 in relation to the defined direction of travel 72. The sensors 10 can use inductions in the wire loops caused by a vehicle driving in the lane 71 to detect whether the vehicle is traveling in the lane 71 in the defined direction of travel 72 or in an opposite prohibited direction of travel 75.

Fig. 5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines weiteren Fahrbahnabschnitts 70 des in Fig. 1 gezeigten Systems 1. Der Fahrbahnabschnitt 70 hat denselben Grundaufbau wie der in Figur 2 gezeigte Fahrbahnabschnitt 70 und weist zusätzlich eine Auffahrt 80 und eine Abfahrt 90 auf. Die Sensoren 10 sind derart ausgerichtet, dass Erfassungsrichtungen der Sensoren 10, d.h. Mittelachsen von Erfassungskegeln 11 der Sensoren 10, gegenüber den Fahrtrichtungen 72, 74 auf dem Fahrbahnabschnitt 70 einen Winkel von höchsten 10° und bevorzugt von höchstens 5° aufweisen. Die Erfassungsrichtungen jedes Sensors erstrecken sich im Wesentlichen entgegen der jeweils definierten Fahrtrichtung 72, 74. Jeder Erfassungskegel 11 überlappt mit weiteren Erfassungskegeln 11 beider Fahrtrichtungen 72, 74. Fig. 5 FIG. 11 shows a schematic illustration of a perspective view of a further roadway section 70 of the FIG Fig. 1 1. The roadway section 70 has the same basic structure as that in FIG Figure 2 The roadway section 70 shown and additionally has a driveway 80 and an exit 90. The sensors 10 are aligned such that detection directions of the sensors 10, ie central axes of detection cones 11 of the sensors 10, have an angle of at most 10 ° and preferably of at most 5 ° with respect to the driving directions 72, 74 on the roadway section 70. The directions of detection of each sensor extend essentially opposite to the respectively defined direction of travel 72, 74. Each detection cone 11 overlaps with further detection cones 11 of both directions of travel 72, 74.

Das System 1 ist konfiguriert, zum Steuern des Straßenverkehrs das folgende Verfahren auszuführen.The system 1 is configured to carry out the following method to control road traffic.

Die Fahrzeuge des Straßenverkehrs fahren auf den Fahrspuren 71, 73 der Fahrbahnabschnitte 70 des Straßennetzes. Die stationären Sensoren 10 überwachen die Fahrbahnabschnitte 70 des Straßennetzes fortlaufend sensorisch.The vehicles of the road traffic drive on the lanes 71, 73 of the lane sections 70 of the road network. The stationary sensors 10 continuously monitor the roadway sections 70 of the road network by means of sensors.

Die Sensoren 10 erfassen Identifikatoren der auf den Fahrbahnabschnitten 70 angeordneten Fahrzeuge und Fahrtparameterwerte von Fahrten der Fahrzeuge auf den Fahrbahnabschnitten 70. Jeder Sensor 10 empfängt bevorzugt ein IMSI (International Mobile Subscriber Identity) bzw. ein TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity, TMSI) als einen Identifikator eines Fahrzeugs, welches von einem in dem Fahrzeug angeordneten Subscriber Identification Module (SIM) oder dergleichen bereitgestellt wird, und überträgt erfasste Identifikatoren zu dem mit dem Sensor 10 verbundenen und dem Fahrbahnabschnitt 70 zugeordneten stationären lokalen Steuerknoten (Ctr) 20.The sensors 10 detect identifiers of the vehicles arranged on the lane sections 70 and travel parameter values of journeys by the vehicles on the lane sections 70. Each sensor 10 preferably receives an IMSI (International Mobile Subscriber Identity) or a TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity, TMSI) as one Identifier of a vehicle, which is provided by a Subscriber Identification Module (SIM) or the like arranged in the vehicle, and transmits detected identifiers to the stationary local control node (Ctr) 20 connected to the sensor 10 and assigned to the lane section 70.

Zu den erfassten Fahrtparameterwerten gehören eine bezogen auf eine von dem Fahrbahnabschnitt 70 definierte Fahrtrichtung 72, 74 laterale und/oder longitudinale Position des Fahrzeugs, eine laterale Position des Fahrzeugs bezogen auf eine von dem Fahrbahnabschnitt 70 definierte Fahrspur, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Beschleunigung des Fahrzeugs, und ein Abstand zu einem weiteren auf dem Fahrbahnabschnitt 70 angeordneten Fahrzeug, um nur einige zu nennen. Der lokale Steuerknoten 20 oder der zentrale lokale Stuerknoten 30 können Fahrtparameterwerte mittels einer Triangulation und/oder mittels einer Dopplerverschiebung aus Signalen der verbundenen Sensoren 10 berechnen.The recorded travel parameter values include a lateral and / or longitudinal position of the vehicle based on a travel direction 72, 74 defined by the lane section 70, a lateral position of the vehicle based on a lane defined by the lane section 70, a speed of the vehicle, an acceleration of the vehicle Vehicle, and a distance to a further vehicle arranged on the roadway section 70, to name just a few. The local control node 20 or the central local control node 30 can calculate travel parameter values by means of a triangulation and / or by means of a Doppler shift from signals of the connected sensors 10.

Der lokale Steuerknoten (Ctr) 20 überträgt einen Kennzeichner des zugeordneten Fahrbahnabschnitts 70 und die Fahrtparameterwerte zu dem verbundenen stationären zentralen lokalen Steuerknoten 30. Der zentrale lokale Steuerknoten 30 vergleicht die empfangenen Fahrtparameterwerte mit jeweils vorbestimmten für den von dem Kennzeichner bezeichneten Fahrbahnabschnitt 70 maßgeblichen zulässigen Parameterwertebereichen der Fahrtparameterwerte.The local control node (Ctr) 20 transmits an identifier of the assigned lane section 70 and the travel parameter values to the connected stationary central local control node 30. The central local control node 30 compares the received travel parameter values with predetermined permissible parameter value ranges of the relevant for the lane section 70 designated by the identifier Trip parameter values.

Wenn ein empfangener Fahrtparameterwert außerhalb des vorbestimmten zulässigen Parameterwertebereichs liegt, überträgt der zentrale lokale Steuerknoten 30 eine Negativnachricht zu dem betreffenden lokalen Steuerknoten 20. Der lokale Steuerknoten 20 überträgt aufgrund der empfangenen Negativnachricht eine ein Ändern des zumindest einen Fahrtparameterwerts betreffende Steuernachricht drahtlos zu dem betroffenen Fahrzeug.If a received travel parameter value is outside the predetermined permissible parameter value range, the central local control node 30 transmits a negative message to the relevant local control node 20. On the basis of the received negative message, the local control node 20 wirelessly transmits a control message relating to a change in the at least one travel parameter value to the vehicle concerned.

Die empfangene Steuernachricht kann von einer in dem Fahrzeug angeordneten Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Das Fahrzeug ändert den zumindest einen Fahrtparameterwert entsprechend der empfangenen Steuernachricht. Wenn das Fahrzeug vollautonom fährt, ändert die Steuernachricht den zumindest einen Fahrtparameterwert des Fahrzeugs automatisch. Wenn das Fahrzeug von einem Fahrer manuell gesteuert wird, wird der zumindest eine Fahrtparameterwert des Fahrzeugs von einem Fahrer des Fahrzeugs entsprechend der angezeigten Steuernachricht manuell geändert.The received control message can be displayed by a display device arranged in the vehicle. The vehicle changes the at least one travel parameter value in accordance with the received control message. If the vehicle is driving fully autonomously, the control message automatically changes the at least one driving parameter value of the vehicle. If the vehicle is manually controlled by a driver, the at least one travel parameter value of the vehicle is manually changed by a driver of the vehicle in accordance with the displayed control message.

Die Fahrzeuge und die Sensoren 10 kommunizieren unmittelbar oder mittelbar. Im Rahmen der Kommunikation übertragen die Fahrzeuge Kommunikationsdaten über ein Lichtsignal, d.h. ultrakurze optische Impulse, unmittelbar zu den Sensoren 10 und empfangen Kommunikationsdaten über ein Funksignal, bevorzugt über das Mobilfunknetz 100, mittelbar von mit den Sensoren 10 verbundenen lokalen Steuerknoten (Ctr) 20.The vehicles and the sensors 10 communicate directly or indirectly. As part of the communication, the vehicles transmit communication data via a light signal, i.e. ultrashort optical pulses, directly to the sensors 10 and receive communication data via a radio signal, preferably via the cellular network 100, indirectly from local control nodes (Ctr) 20 connected to the sensors 10.

Fig. 6 zeigt in einem Diagramm einen Zeitablauf 203 eines Abschnitts eines Übertragungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Fahrzeuge übertragen Kommunikationsdaten zu den Sensoren 10 gemäß einem dedizierten Protokoll 200, welches als Secure Mobile Data Emission (SMDE)-Protokoll bezeichnet werden kann. Fig. 6 shows in a diagram a timing 203 of a section of a transmission method according to an embodiment of the invention. The vehicles transmit communication data to the sensors 10 in accordance with a dedicated protocol 200, which can be referred to as the Secure Mobile Data Emission (SMDE) protocol.

Das Protokoll 200 unterstützt eine verschlüsselte Kommunikation und definiert eine Handshake-Phase 210, eine auf die Handshake-Phase 210 folgende Schlüsselvereinbarungsphase 220 und eine auf die Schlüsselvereinbarungsphase 220 folgende Datenaustauschphase 230.The protocol 200 supports encrypted communication and defines a handshake phase 210, one following the handshake phase 210 Key agreement phase 220 and a data exchange phase 230 following the key agreement phase 220.

In der Handshake-Phase 210 sendet ein Sender 201, hier das Fahrzeug, ein eine Verbindung anforderndes Triggersignal 211 zu einem fortlaufend empfangsbereiten Empfänger 202, hier dem Sensor 10. Wenn der Empfänger 202 das Triggersignal 211 empfängt, sendet der Empfänger 202 ein Antwortsignal 212 zu dem Sender 201.In the handshake phase 210, a transmitter 201, here the vehicle, sends a trigger signal 211 requesting a connection to a continuously receiving receiver 202, here the sensor 10. When the receiver 202 receives the trigger signal 211, the receiver 202 sends a response signal 212 the transmitter 201.

In der Schlüsselvereinbarungsphase 220 sendet der Sender 201 ein Schlüsselverkündungssignal (Secure Key Announcement Message, SKAM) 221 zu dem Empfänger 202, welches den Identifikator des Senders 201, eine Schlüssellänge, und einen Hashwert umfasst, welcher durch Potenzieren einer Basis in Form einer (Pseudo-)Zufallszahl (Nstray) mit einem Schlüssel (Key, K) berechnet ist. Der Schlüssel kann eine zufällige Bitfolge der Länge 4 sein.In the key agreement phase 220, the sender 201 sends a key announcement signal (Secure Key Announcement Message, SKAM) 221 to the receiver 202, which comprises the identifier of the sender 201, a key length, and a hash value, which by raising a base in the form of a (pseudo ) Random number (N stray ) is calculated with a key (Key, K). The key can be a random bit sequence of length 4.

Wenn der Empfänger 202 das Schlüsselverkündungssignal (SKAM) 221 empfangen hat, berechnet er aus dem ersten Hashwert den Schlüssel (K) und die Basis, verringert die berechnete Basis um Eins, berechnet einen zweiten Hashwert durch Potenzieren der verringerten Basis mit dem Schlüssel (K) und sendet ein Schlüsselbestätigungssignal (Secure Key Confirmation Message, SKCM) zu dem Sender, welches den zweiten Hashwert umfasst.When the receiver 202 has received the key announcement signal (SKAM) 221, it calculates the key (K) from the first hash value and the base, reduces the calculated base by one, calculates a second hash value by raising the reduced base to the power of the key (K) and sends a Secure Key Confirmation Message (SKCM) to the transmitter comprising the second hash value.

Wenn der Sender 201 das Schlüsselbestätigungssignal (SKCM) 221 empfangen hat, berechnet er mittels des Schlüssels aus dem zweiten Hashwert die Basis und vergleicht die Basis mit der (Pseudo-)Zufallszahl. Wenn die berechnete Basis gleich der um Eins verringerten (Pseudo-)Zufallszahl ist, sendet der Sender 201 ein Bestätigungssignal 231 zu dem Empfänger 202, verschlüsselt auszutauschende Daten mittels des Schlüssels und sendet die verschlüsselten Daten zu dem Empfänger 201, welcher die empfangenen Daten mittels des Schlüssels entschlüsselt.When the transmitter 201 has received the key confirmation signal (SKCM) 221, it uses the key to calculate the base from the second hash value and compares the base with the (pseudo) random number. If the calculated base is equal to the (pseudo) random number reduced by one, the transmitter 201 sends a confirmation signal 231 to the receiver 202, encrypts the data to be exchanged using the key and sends the encrypted data to the receiver 201, which receives the received data using the Key decrypted.

Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm des in Fig. 6 gezeigten Verfahrensabschnitts. Gemäß dem dedizierten Protokoll 200 überträgt der Sender 201 das Triggersignal 211 zu dem fortlaufend empfangsbereiten Empfänger 202. Wenn der Sender 201 innerhalb einer vorbestimmten Antwortzeit kein Antwortsignal empfängt, tritt ein Time-Out 213 ein und kann der Sender 201 das Triggersignal 211 erneut übertragen. Fig. 7 shows a flow chart of the in Fig. 6 procedural section shown. According to the dedicated protocol 200, the transmitter 201 transmits the trigger signal 211 to the continuously ready-to-receive receiver 202. If the transmitter 201 does not receive a response signal within a predetermined response time, a time-out 213 occurs and the transmitter 201 can transmit the trigger signal 211 again.

Andernfalls wartet der Empfänger 202 auf das Schlüsselverkündungssignal (SKAM) 221, bis nach einer vorbestimmten Schlüsselverkündigungszeit ein Time-Out 223 eintritt und der Empfänger 202 in den fortlaufend empfangsbereiten Zustand zurückkehrt.Otherwise, the receiver 202 waits for the key announcement signal (SKAM) 221 until a time-out 223 occurs after a predetermined key announcement time and the receiver 202 returns to the continuously ready-to-receive state.

Wenn der Sender 201 nach dem Übertragen des Schlüsselverkündigungssignals (SKAM) 221 innerhalb einer vorbestimmten Schlüsselbestätigungszeit kein Schlüsselbestätigungssignal (SKCM) 222 erhält, tritt ein Time-Out 233 ein und der Sender kann das Triggersignal 211 erneut übertragen. Wenn der Sender 201 dagegen ein falsches Schlüsselbestätigungssignal (SKCM) 223 empfängt, tritt eine Fehlerbedingung 234 ein und der Sender kann das Triggersignal 211 erneut übertragen.If the transmitter 201 does not receive a key confirmation signal (SKCM) 222 after the transmission of the key announcement signal (SKAM) 221 within a predetermined key confirmation time, a time-out 233 occurs and the transmitter can transmit the trigger signal 211 again. If, on the other hand, the transmitter 201 receives an incorrect key confirmation signal (SKCM) 223, an error condition 234 occurs and the transmitter can transmit the trigger signal 211 again.

Andernfalls wurde der der Schlüssel korrekt vereinbart, und der Sender 201 überträgt das Bestätigungssignal 231 sowie verschlüsselte Daten zu dem Empfänger 202.Otherwise the key has been correctly agreed, and the transmitter 201 transmits the confirmation signal 231 as well as encrypted data to the receiver 202.

Im Rahmen des Verfahren kann die für einen Fahrbahnabschnitt 70 oder das Straßennetz verantwortliche Institution 61 die vorbestimmten Parameterwertebereiche mittels des AA-Rechners 60 bedarfsweise, d.h. jederzeit bei Bedarf, und/oder während einer bestimmten Zeitdauer ändern. Ebenso kann die Institution 61 mittels des AA-Rechners 60 einen Fahrbahnabschnitt 70 bedarfsweise und/oder während einer bestimmten Zeitdauer für ein Fahrzeug mit einem bestimmten Identifikator freigeben und für Fahrzeuge mit einem von dem bestimmten Identifikator abweichenden Identifikator sperren.As part of the method, the institution 61 responsible for a roadway section 70 or the road network can change the predetermined parameter value ranges by means of the AA computer 60 as required, ie at any time as required, and / or during a certain period of time. Likewise, the institution 61 can use the AA computer 60 to release a lane section 70 as required and / or for a certain period of time for a vehicle with a certain identifier and block it for vehicles with an identifier that differs from the certain identifier.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Systemsystem
1010
Sensorsensor
1111
ErfassungsraumwinkelDetection angle
2020th
lokaler Steuerknoten (Ctr)local control node (Ctr)
3030th
zentraler lokaler Steuerknoten (CLGN)central local control node (CLGN)
4040
zentraler regionaler Steuerknoten (CRGN)central regional tax node (CRGN)
5050
zentraler Steuerknoten (CGN)central control node (CGN)
6060
Authority Access-Server (AA)Authority Access Server (AA)
6161
Institutioninstitution
7070
FahrbahnabschnittLane section
7171
Fahrspurlane
7272
definierte Fahrtrichtungdefined direction of travel
7373
Fahrspurlane
7474
definierte Fahrtrichtungdefined direction of travel
7575
verbotene Fahrtrichtungprohibited direction of travel
8080
AuffahrtDriveway
9090
AbfahrtDeparture
100100
MobilfunknetzCellular network
110110
Home Location Register (HLR)Home Location Register (HLR)
120120
Mobile Switching Center (MSC)Mobile Switching Center (MSC)
130130
Base Station Controller (BSC)Base Station Controller (BSC)
140140
Antennenstation (Base Transceiver Station, BTS, (e)NodeB)Antenna station (Base Transceiver Station, BTS, (e) NodeB)
150150
Serving GPRS Support Node (SGSN)Serving GPRS Support Node (SGSN)
160160
Radio Network Controller (RNC)Radio Network Controller (RNC)
170170
Gateway (GW)Gateway (GW)
180180
Mobile Switching Center Server (MSS)Mobile Switching Center Server (MSS)
190190
Home Subscriber Server (HSS)Home Subscriber Server (HSS)
200200
Protokoll (SMDE)Protocol (SMDE)
201201
SenderChannel
202202
Empfängerreceiver
203203
ZeitablaufLapse of time
210210
Handshake-PhaseHandshake phase
211211
TriggersignalTrigger signal
212212
AntwortsignalResponse signal
213213
Time-OutTime-out
220220
SchlüsselvereinbarungsphaseKey agreement phase
221221
SchlüsselverkündungssignalKey announcement signal
222222
SchlüsselbestätigungssignalKey confirmation signal
223223
Time-OutTime-out
230230
DatenaustauschphaseData exchange phase
231231
BestätigungssignalConfirmation signal
233233
Time-OutTime-out
234234
FehlersignalError signal

Claims (15)

Verfahren zum Steuern eines Straßenverkehrs, bei dem - ein an einem Fahrbahnabschnitt (70) eines Straßennetzes angeordneter stationärer Sensor (10) den Fahrbahnabschnitt (70) sensorisch überwacht ; - der Sensor (10) einen Identifikator eines auf dem Fahrbahnabschnitt (70) angeordneten Fahrzeugs und zumindest einen Fahrtparameterwert einer Fahrt des Fahrzeugs auf dem Fahrbahnabschnitt (70) erfasst und zu einem mit dem Sensor (10) verbundenen und dem Fahrbahnabschnitt (70) zugeordneten stationären lokalen Steuerknoten (20) überträgt; - der lokale Steuerknoten (20) einen Kennzeichner des zugeordneten Fahrbahnabschnitts (70) und den zumindest einen erfassten Fahrtparameterwert zu einem stationären zentralen lokalen Steuerknoten (30) überträgt; - der zentrale lokale Steuerknoten (30) den empfangenen zumindest einen Fahrtparameterwert mit einem vorbestimmten für den von dem Kennzeichner bezeichneten Fahrbahnabschnitt (70) maßgeblichen zulässigen Parameterwertebereich des zumindest einen Fahrtparameterwerts vergleicht ; - der zentrale lokale Steuerknoten (30) eine Negativnachricht zu dem lokalen Steuerknoten (20) überträgt, wenn der empfangene zumindest eine Fahrtparameterwert außerhalb des vorbestimmten zulässigen Parameterwertebereichs liegt; - der lokale Steuerknoten (20) aufgrund der empfangenen Negativnachricht eine ein Ändern des zumindest einen Fahrtparameterwerts betreffende Steuernachricht zu dem Fahrzeug überträgt; - das Fahrzeug den zumindest einen Fahrtparameterwert entsprechend der empfangenen Steuernachricht ändert. Method for controlling road traffic in which - A stationary sensor (10) arranged on a roadway section (70) of a road network monitors the roadway section (70) with sensors; - The sensor (10) detects an identifier of a vehicle arranged on the roadway section (70) and at least one travel parameter value of a journey of the vehicle on the roadway section (70) and transfers it to a stationary one connected to the sensor (10) and assigned to the roadway section (70) local control node (20) transmits; - The local control node (20) transmits an identifier of the assigned road section (70) and the at least one detected travel parameter value to a stationary central local control node (30); - The central local control node (30) compares the received at least one travel parameter value with a predetermined permissible parameter value range of the at least one travel parameter value that is decisive for the lane section (70) designated by the identifier; - the central local control node (30) transmits a negative message to the local control node (20) if the received at least one travel parameter value is outside the predetermined permissible parameter value range; - On the basis of the negative message received, the local control node (20) transmits a control message relating to a change in the at least one travel parameter value to the vehicle; the vehicle changes the at least one travel parameter value in accordance with the received control message. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Kennzeichner, der Fahrtparameterwert oder die Negativnachricht oder die Steuernachricht jeweils über ein WLAN oder ein Mobilfunknetz (100) drahtlos übertragen werden.Method according to Claim 1, in which the identifier, the trip parameter value or the negative message or the control message are each transmitted wirelessly via a WLAN or a cellular network (100). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem ein in dem Fahrzeug angeordnetes Subscriber Identification Module den Identifikator des Fahrzeugs bereitstellt.Method according to one of Claims 1 or 2, in which a Subscriber Identification Module arranged in the vehicle provides the identifier of the vehicle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Steuernachricht den zumindest einen Fahrtparameterwert des Fahrzeugs automatisch ändert oder der zumindest eine Fahrtparameterwert des Fahrzeugs von einem Fahrer des Fahrzeugs entsprechend der Steuernachricht manuell geändert wird und/oder bei dem die Steuernachricht von einer in dem Fahrzeug angeordneten Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.Method according to one of Claims 1 to 3, in which the control message automatically changes the at least one travel parameter value of the vehicle or the at least one travel parameter value of the vehicle is changed manually by a driver of the vehicle in accordance with the control message and / or in which the control message is changed by one in the Vehicle arranged display device is displayed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Fahrzeug und der zumindest eine Sensor (10) unmittelbar oder mittelbar gemäß einem dedizierten Protokoll (200) kommunizieren und das Fahrzeug Kommunikationsdaten über ein Lichtsignal unmittelbar zu dem Sensor (10) überträgt und Kommunikationsdaten über ein Funksignal mittelbar von dem mit dem Sensor (10) verbundenen lokalen Steuerknoten (20) empfängt.Method according to one of Claims 1 to 4, in which the vehicle and the at least one sensor (10) communicate directly or indirectly according to a dedicated protocol (200) and the vehicle transmits communication data directly to the sensor (10) via a light signal and communication data via receives a radio signal indirectly from the local control node (20) connected to the sensor (10). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der zumindest eine Fahrtparameterwert eine bezogen auf eine von dem Fahrbahnabschnitt (70) definierte Fahrtrichtung (72, 74) laterale und/oder longitudinale Position des Fahrzeugs, eine laterale Position des Fahrzeugs bezogen auf eine von dem Fahrbahnabschnitt (70) definierte Fahrspur, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Beschleunigung des Fahrzeugs, einen Abstand zu einem weiteren auf dem Fahrbahnabschnitt (70) angeordneten Fahrzeug umfasst und der lokale Steuerknoten (20) den zumindest einen Fahrtparameterwert mittels einer Triangulation und/oder mittels einer Dopplerverschiebung berechnet.Method according to one of Claims 1 to 5, in which the at least one travel parameter value is a lateral and / or longitudinal position of the vehicle in relation to a direction of travel (72, 74) defined by the lane section (70), and a lateral position of the vehicle in relation to one of the lane section (70) defined lane, a speed of the vehicle, an acceleration of the vehicle, a distance to another vehicle arranged on the lane section (70) and the local control node (20) the at least one travel parameter value by means of triangulation and / or by means of calculated from a Doppler shift. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine für den Fahrbahnabschnitt (70) oder das Straßennetz verantwortliche Institution den vorbestimmten Parameterwertebereich bedarfsweise und/oder während einer bestimmten Zeitdauer ändert und/oder bei dem eine für den Fahrbahnabschnitt (70) oder das Straßennetz verantwortliche Institution (61) den Fahrbahnabschnitt (70) bedarfsweise und/oder während einer bestimmten Zeitdauer für ein Fahrzeug mit einem bestimmten Identifikator freigibt und für ein Fahrzeug mit einem von dem bestimmten Identifikator abweichenden Identifikator sperrt.Method according to one of Claims 1 to 6, in which an institution responsible for the lane section (70) or the road network changes the predetermined parameter value range as required and / or during a certain period of time and / or in the one for the lane section (70) or the institution responsible for the road network (61) releases the lane section (70) as required and / or for a certain period of time for a vehicle with a certain identifier and blocks it for a vehicle with an identifier that differs from the certain identifier. System zum Steuern eines Straßenverkehrs, mit einem stationären zentralen lokalen Steuerknoten (30), einem mit dem zentralen lokalen Steuerknoten (30) verbundenen stationären lokalen Steuerknoten (20) und zumindest einem an einem Fahrbahnabschnitt (70) eines Straßennetzes angeordneten und mit dem lokalen Steuerknoten (20) verbundenen stationären Sensor (10), welches konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.System for controlling road traffic, with a stationary central local control node (30), a stationary local control node (20) connected to the central local control node (30) and at least one arranged on a lane section (70) of a road network and connected to the local control node ( 20) connected stationary sensor (10), which is configured to carry out a method according to one of claims 1 to 7. System nach Anspruch 8, bei dem der zumindest eine Sensor (10) eine Kamera, einen RADAR-Sensor, einen LIDAR-Sensor, einen SONAR-Sensor, eine in den Fahrbahnabschnitt (70) integrierte Drahtschleife, einen sich in einer von dem Fahrbahnabschnitt (70) definierten Fahrtrichtung (72, 74) erstreckenden neben dem Fahrbahnabschnitt (70) oder unter dem Fahrbahnabschnitt (70) angeordneten Leitdraht umfasst.System according to Claim 8, in which the at least one sensor (10) is a camera, a RADAR sensor, a LIDAR sensor, a SONAR sensor, a wire loop integrated into the roadway section (70), a wire loop that is located in one of the roadway section ( 70) in the defined direction of travel (72, 74) extending next to the roadway section (70) or below the roadway section (70). System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem eine Erfassungsrichtung des zumindest einen Sensors (10) gegenüber der Fahrtrichtung (72, 74) auf dem Fahrbahnabschnitt (70) einen Winkel von höchsten 10° und bevorzugt von höchstens 5° aufweist.System according to one of Claims 8 or 9, in which a detection direction of the at least one sensor (10) has an angle of at most 10 ° and preferably at most 5 ° with respect to the direction of travel (72, 74) on the roadway section (70). System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, mit einer Mehrzahl von stationären lokalen Steuerknoten (20) und einer Mehrzahl von jeweils mit einem lokalen Steuerknoten (20) verbundenen stationären Sensoren (10).System according to one of Claims 8 to 10, with a plurality of stationary local control nodes (20) and a plurality of stationary sensors (10) each connected to a local control node (20). System nach Anspruch 11, bei dem die Mehrzahl von dem Fahrbahnabschnitt (70) zugeordneten lokalen Steuerknoten (20) gitterartig miteinander und/oder sternförmig mit den Sensoren (10) verbunden sind.System according to Claim 11, in which the plurality of local control nodes (20) assigned to the roadway section (70) are connected to one another in a grid-like manner and / or to the sensors (10) in a star shape. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, mit einem Mobilfunknetz (100), über das der zumindest eine lokale Steuerknoten (20) mit dem zentralen lokalen Steuerknoten (30) drahtlos verbunden ist.System according to one of Claims 8 to 12, having a mobile radio network (100) via which the at least one local control node (20) is wirelessly connected to the central local control node (30). System nach Anspruch 13, mit einer Mehrzahl von stationären zentralen regionalen Steuerknoten (40) und einem stationären zentralen Steuerknoten (50).The system of claim 13 including a plurality of stationary central regional control nodes (40) and one stationary central control node (50). System nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem zumindest ein oder jeder zentrale lokale Steuerknoten (30) und/oder zumindest ein oder jeder zentrale regionale Steuerknoten (40) über ein Datenkabel oder einen Lichtleiter mit einer Antennenstation (140) des Mobilfunknetzes (100) verbunden sind und/oder bei dem der zentrale Steuerknoten (50) über ein Datenkabel oder einen Lichtleiter mit zumindest einem oder jedem zentralen regionalen Steuerknoten (40) verbunden ist.System according to one of claims 13 or 14, in which at least one or each central local control node (30) and / or at least one or each central regional control node (40) via a data cable or an optical fiber with an antenna station (140) of the cellular network (100 ) are connected and / or in which the central control node (50) is connected to at least one or each central regional control node (40) via a data cable or an optical fiber.
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