EP3903292A1 - Rückstauerkennung aus bewegungsdaten - Google Patents

Rückstauerkennung aus bewegungsdaten

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EP3903292A1
EP3903292A1 EP19816582.1A EP19816582A EP3903292A1 EP 3903292 A1 EP3903292 A1 EP 3903292A1 EP 19816582 A EP19816582 A EP 19816582A EP 3903292 A1 EP3903292 A1 EP 3903292A1
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EP
European Patent Office
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motor vehicles
data
backlog
determining
forecast
Prior art date
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EP19816582.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3903292B1 (de
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Kord Lühr
Steffen AXER
Juana WENDT
Johannes Stark
Santana NGANTCHEU TCHAMDA
Cedric WILTING
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Publication of EP3903292B1 publication Critical patent/EP3903292B1/de
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    • G08G1/163—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication involving continuous checking
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/22—Platooning, i.e. convoy of communicating vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for determining the length of a backlog of motor vehicles on a light signal system and a waiting time caused by the backlog.
  • the publication DE 2008 022 349 A1 relates to a method and a device for determining backflow lengths at traffic signal systems, comprising a data processing device in which a traffic model for road segments with a traffic signal system is implemented, via which density profiles are delivered as a function of a parameter, with a backflow length at the traffic lights are only determined using the traffic model, taking into account the parameter of the selected density profile.
  • DE 10 2016 013 972 A1 relates to a driver assistance system comprising a first one
  • DE 10 201 1 122 297 A1 relates to a method for generating traffic-relevant information by a vehicle in a vehicle pool for the use of all vehicles in the vehicle pool, the traffic-relevant information being communicative
  • a disadvantage of the prior art mentioned is, in particular, that it is not possible, independently of an infrastructure connection, to provide a sufficiently precise prediction for determining the length of a backwater in front of a traffic light system and a waiting time caused by the backwater. It is therefore the object of the present invention to describe those described above
  • the object of the present invention to provide a method and a system for determining the length of a backlog of motor vehicles on a traffic signal system and a waiting time caused by the backwater, which is as independent and versatile as possible or can be operated can be used and provide a prediction as precise as possible with regard to the length of a backwater and a waiting time of motor vehicles in front of a traffic light system due to the backwater.
  • Motor vehicles in front of a traffic light system and a waiting time due to the backwater comprises the steps of receiving movement data from motor vehicles by means of a data reception unit, determining stopping processes of motor vehicles in front of a traffic light system from the movement data by means of a data processing unit, and determining the spatial and temporal distribution of the stopping processes of the motor vehicles by means of the data processing unit, determining the maximum length of the backlog of motor vehicles and its time using the data processing unit and producing a forecast with regard to the build-up and / or reduction of the backlog of the
  • the process in question is characterized in that the creation of a forecast does not require an infrastructure connection.
  • the method in question can preferably be used in a motor vehicle, such as a car or a truck, and in particular can be used here as input parameters for optimizing driver assistance systems, such as adaptive speed controllers or start-stop systems.
  • driver assistance systems such as adaptive speed controllers or start-stop systems.
  • individual steps of the method according to the invention are provided preferably be repeated cyclically.
  • the steps up to the creation of a forecast can in particular be repeated cyclically in order to be able to create a more precise forecast based on a larger amount of data.
  • a comparison is made between the determined values and reference values, the determined values preferably being averaged and / or weighted prior to a comparison with reference values.
  • a weighting can take place in particular with regard to the meaningfulness of the values. Values determined under comparable conditions can serve as a reference value.
  • An objective light signal system can be formed in particular in the form of a traffic light or the like.
  • movement data of motor vehicles is understood to mean, in particular, GPS signals, via which a time profile of current geographical locations of motor vehicles can be reproduced, the movement data being preferably transmitted and received in relation to a specific vehicle ID.
  • a holding process of a motor vehicle is understood to mean a process in which a motor vehicle stops at least briefly as a result of a stop signal.
  • a spatial and temporal distribution of the stopping processes is understood to mean, in particular, a trajectory traveled by a vehicle or a course of the journey.
  • a physical crossing of a backwater is to be understood as a crossing up to a crossing of a defined stop line, preferably preferably directly at a relevant one
  • Traffic light system is arranged.
  • An infrastructure connection is understood to mean in particular a direct connection or a direct data or communication connection to a lighting system.
  • map data is understood to mean in particular a preferably vectorized road network with defined start and end points, nodes and further elements for the abstract representation of a real road network.
  • map data can serve as meta-infrastructure data.
  • the evaluation of map data and / or meta infrastructure data can also be carried out in the other steps of the
  • Light signal system includes the evaluation of additional sensor-acquired data.
  • Additional sensor-acquired data can be, for example, data such as a current ambient temperature, a current ambient pressure, a current air humidity, in particular a current visibility, a current road structure, but also other vehicle-specific data, such as a current driving speed, a current speed or the like, which can be used in particular to refine the data obtained.
  • the determination of the spatial and temporal distribution of the stopping processes comprises a projection of the movement data onto a digital map network.
  • a projection of the movement data onto a digital map network allows in particular the determination of a route of a motor vehicle via the
  • a cluster analysis of the trajectories can be provided according to certain criteria, for example according to a traction current or the like, within the framework of determining the spatial and temporal distribution of the holding processes.
  • a determination of the crossing times of a stopping line and / or the stopping times of the stopping processes on a stopping line can also be provided.
  • the determination of the spatial and temporal distribution of the stopping processes an evaluation of information regarding the light signal system includes.
  • An evaluation of information relating to the light signal system can in particular determine the green and red phases as well of the switching cycle, which then advantageously do not have a
  • Communication connection to the light signal system in question can be determined, for example, from the movement data of motor vehicles.
  • the duration and / or switching frequency or the like can be determined.
  • the creation of a prognosis is based at least in part on the use of a linear model.
  • the model preferably comprises the determination of a waiting time and / or the determination of a maximum backflow length.
  • the generation of a forecast is based at least in part on the application of a
  • Shock wave model Shock waves can in particular be by-products of
  • Traffic congestion and queues occur and move through a traffic environment in the form of a propagating wave in the transition zones between two traffic conditions.
  • the waves are found as a transition from a flowing, fast state to an overloaded, stationary state or, conversely, from a stationary state to a suddenly accelerating state.
  • Shock waves are a major safety issue here, since the sudden change in conditions that drivers experience when they are subjected to shock waves can often lead to accidents.
  • the forecast is output by means of an output unit.
  • the output unit can in particular be formed in the form of a visual display unit, such as a display or the like, on which the generated forecast can then be represented graphically, for example.
  • the forecast generated it is also possible for the forecast generated to be represented acoustically and / or haptically or the like.
  • Road map or the like can be displayed.
  • the invention can advantageously also provide for the creation of a further forecast, the creation of the first forecast being used as the basis for creating the further forecast.
  • a plurality or a plurality of further forecasts can also be provided, which preferably build on one another and of which the previous forecast is then used as the basis for creating the further forecast. That way for example, even without an infrastructure connection, a meaningful forecast regarding the arrival time of a route or the like is possible.
  • the invention also relates to a system for determining the length of a backlog of motor vehicles in front of traffic lights and a waiting time caused by the backwater.
  • the system comprises a data receiving unit for receiving movement data from motor vehicles and a data processing unit for determining stopping processes of motor vehicles in front of a light signal system from the movement data, for determining a spatial and temporal distribution of the stopping processes of motor vehicles for determining the maximum length of the backlog of motor vehicles and its Time and to create a forecast regarding the build-up and dismantling of the backlog of the motor vehicles and a waiting time until the backlog has to be crossed.
  • the system in question is characterized by the fact that none is required to create a forecast
  • the system in question can preferably comprise an output unit for outputting the forecast.
  • the output unit can in this case in particular in the form of a visual
  • Display unit such as a display or the like on which the created
  • forecast can be displayed graphically. Alternatively or cumulatively, it is also possible to represent the forecast generated acoustically and / or haptically or the like.
  • the system in question can be wired, for example, the individual system components preferably being formed by a bus system or the like
  • the individual system components can also be wireless or contactless on server or
  • the invention also relates to a motor vehicle, comprising a system described above.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the individual steps of an inventive
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a linear model for producing a prognosis with regard to the build-up and / or dismantling of the backlog and a waiting time until the backlog has passed through
  • Fig. 3 shows a motor vehicle, comprising a system according to the invention for determining the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the individual steps of a method according to the invention for determining the length of a backwater R of motor vehicles 10 on a traffic light system 12 and a waiting time T caused by the backwater R.
  • movement data 10 ′ from motor vehicles 10 is first received by means of a
  • movement data 10 ′ is understood in particular to be GPS signals, via which a time profile of current geographic locations of
  • Motor vehicles 10 can be played.
  • the movement data 10 ′ can preferably be transmitted and received in relation to a specific vehicle ID.
  • a determination 22 of stopping processes of motor vehicles 10 in front of a light signal system 12 is then carried out from the movement data 10 ′ received in the previous step by means of a data processing unit 2.
  • a stopping process of a motor vehicle 10 is understood to mean in particular a process in which a motor vehicle 10 stops at least briefly as a result of a stop signal.
  • stopping processes are understood to mean, in particular, a trajectory traveled by a vehicle 10 in question or a travel course traveled.
  • a determination 26 of the maximum length of the backlog R of motor vehicles 10 and its time is then carried out by means of the data processing unit 2, before in a further step the generation 28 of a prognosis relating to the build-up and / or dismantling of the backlog R. of the motor vehicles 10 and a waiting time T until the backflow R is crossed by means of the data processing unit 2.
  • the method in question is characterized in particular in that the creation 28 of a forecast does not require an infrastructure connection, such as a direct connection or a direct data or communication connection to a lighting system 12.
  • an infrastructure connection such as a direct connection or a direct data or communication connection to a lighting system 12.
  • the forecast 30 can also be output by means of an output unit 6.
  • An output unit 6 can in this case be formed in particular in the form of a visual display unit, such as a display or the like, on which the forecast generated can be represented graphically. Alternatively or cumulatively, it is also possible for the forecast to be presented acoustically and / or haptically or the like. In the context of a graphical representation of a forecast created, the latter can be used for the purpose of a clearer
  • Representation for example, can also be displayed together with a digital road map or the like.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a linear model for producing a prognosis with regard to the build-up and / or reduction of the backlog R of the motor vehicles 10 and a waiting time T until the backlog R.
  • the recording of movement data 10 ′ during different signal phases 12a to 12c plots a respective distance x of a vehicle 10 from the light signal system 12 against the time t, through which three areas A, B, C surrender.
  • a first area A there is a linear course of the reduction of a distance x of a vehicle 10 to the light signal system 12 with the time t until the area B is reached.
  • a backlog R of vehicles 10 is then formed due to the red phase 12c of the light signal system 12, which does not continue due to the backlog R. move so that the distance x between the vehicles 10 and the traffic light system 12 does not decrease during this phase. Only in a further green phase 12a does the distance x of the motor vehicles 10 in front of the traffic light system 12 decrease linearly over time t.
  • the present model for producing a prognosis with regard to the build-up and / or reduction of the backlog R of the motor vehicles 10 and a waiting time T until the backflow R is traversed not only the waiting time T of a motor vehicle 10 but also the maximum backwater R max be determined.
  • the system 1 in question has a data receiving unit 4 for receiving 20 movement data 10 'of motor vehicles 10 and a data processing unit 2 for determining stopping processes of motor vehicles 10 in front of a traffic light system 12 from the movement data 10', for determining 24 a spatial and temporal distribution of the stopping processes for motor vehicles 10, for determining 26 the maximum length of the backlog R of Motor vehicles 10 and their time as well as for producing 28 a prognosis with regard to the building and dismantling of the backwater R of the motor vehicles 10 and a waiting time T until the backwater R is traversed.
  • the system 1 in the present case includes an output unit 6 for output 30 of the created one
  • the output unit 6 can in this case in particular in the form of a visual
  • Display unit such as a display or the like, and then display the generated forecast, for example graphically, preferably together with a digital road map or the like.
  • the individual system components are connected to one another via a communication and control line 3 in the form of a bus system.
  • a communication and control line 3 in the form of a bus system.
  • wireless or contactless communication of the individual would also be part of a flexible and uncomplicated communication of the individual system units

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus (R) von Kraftfahrzeugen (10) an einer Lichtsignalanlage (12) und einer durch den Rückstau (R) bedingten Wartezeit (T), umfassend die Schritte eines Empfangens (20) von Bewegungsdaten (10') von Kraftfahrzeugen (10) mittels einer Datenempfangseinheit (4), eines Ermittelns (22) von Haltevorgängen von Kraftfahrzeugen (10) vor einer Lichtsignalanlage (12) aus den Bewegungsdaten (10') mittels einer Datenverarbeitungseinheit (2), eines Ermittelns (24) der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge der Kraftfahrzeuge (10) mittels der Datenverarbeitungseinheit (2), eines Ermittelns (26) der maximalen Länge des Rückstaus (R) von Kraftfahrzeugen (10) und dessen Zeitpunkt mittels der Datenverarbeitungseinheit (2) sowie eines Erstellens (28) einer Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstaus (R) der Kraftfahrzeuge (10) und einer Wartezeit (T) bis zum Durchqueren des Rückstaus (R) mittels der Datenverarbeitungseinheit (2), wobei das Erstellen (28) einer Prognose keine Infrastrukturanbindung benötigt.

Description

Beschreibung
Rückstauerkennung aus Bewegungsdaten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus von Kraftfahrzeugen an einer Lichtsignalanlage und einer durch den Rückstau bedingten Wartezeit.
Verfahren und Systeme zur Ermittlung von Rückstaulängen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei besteht das häufige Problem, dass benötigte Informationen zur Ermittlung von Rückstaulängen entweder nicht öffentlich zugänglich sind oder Rückstaulängen aus
verfügbaren Datensätzen nicht unmittelbar und zufriedenstellend genau vorhersagbar sind.
Die Druckschrift DE 2008 022 349 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Rückstaulängen an Lichtsignalanlagen, umfassend eine Datenverarbeitungseinrichtung, in die ein Verkehrsmodell für Straßensegmente mit einer Lichtsignalanlage implementiert ist, über das Dichteprofile in Abhängigkeit eines Parameters geliefert werden, wobei eine Rückstaulänge an den Lichtsignalanlagen nur mittels des Verkehrsmodells unter Berücksichtigung des Parameters des ausgewählten Dichteprofils ermittelt wird.
Die DE 10 2016 013 972 A1 betrifft ein Fahrassistenzsystem, umfassend ein erstes
Empfangsmittel zum Empfangen von Ampelsignalphaseninformationen, ein zweites
Empfangsmittel zum Sammeln von Fahrzeuginformationen sowie ein Rechenmittel zum Prognostizieren eines Stauendes und eines Auflösungszeitpunktes eines von den Fahrzeugen vor einer Signalanlage gebildeten Rückstaus.
Die DE 10 201 1 122 297 A1 betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von verkehrsrelevanten Informationen durch ein Fahrzeug eines Fahrzeugpools zur Nutzung aller Fahrzeuge des Fahrzeugpools, wobei die verkehrsrelevanten Informationen über eine kommunikative
Verbindung ausgetauscht werden.
Nachteilig an dem genannten Stand der Technik ist insbesondere, dass es nicht möglich ist, unabhängig von einer Infrastrukturanbindung eine hinreichend genaue Vorhersage zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus vor einer Lichtsignalanlage sowie einer durch den Rückstau bedingten Wartezeit zu liefern. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen
Nachteile zumindest teilweise zu beheben, insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie ein System zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus von Kraftfahrzeugen an einer Lichtsignalanlage und einer durch den Rückstau bedingten Wartezeit zur Verfügung zu stellen, die möglichst unabhängig und vielseitig betreibbar bzw. einsetzbar sind und eine möglichst genaue Vorhersage bezüglich der Länge eines Rückstaus und einer durch den Rückstau bedingten Wartezeit von Kraftfahrzeugen vor einer Lichtsignalanlage liefern.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein System gemäß Anspruch 9. Weitere Merkmale und Details ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Technische Merkmale, die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren offenbart werden, gelten dabei auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen System und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus von
Kraftfahrzeugen vor einer Lichtsignalanlage und einer durch den Rückstau bedingten Wartezeit umfasst hierbei die Schritte eines Empfangens von Bewegungsdaten von Kraftfahrzeugen mittels einer Datenempfangseinheit, eines Ermittelns von Haltevorgängen von Kraftfahrzeugen vor einer Lichtsignalanlage aus den Bewegungsdaten mittels einer Datenverarbeitungseinheit, eines Ermittelns der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge der Kraftfahrzeuge mittels der Datenverarbeitungseinheit, eines Ermittelns der maximalen Länge des Rückstaus von Kraftfahrzeugen und dessen Zeitpunkt mittels der Datenverarbeitungseinheit sowie eines Erstellens einer Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstaus der
Kraftfahrzeuge und einer Wartezeit bis zum Durchqueren des Rückstaus mittels der
Datenverarbeitungseinheit. Hierbei zeichnet sich das gegenständliche Verfahren dadurch aus, dass das Erstellen einer Prognose keine Infrastrukturanbindung benötigt.
Das gegenständliche Verfahren kann vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, wie einem PKW oder einem LKW zum Einsatz kommen und hierbei insbesondere als Inputparameter zur Optimierung von Fahrassistenzsystemen, wie adaptiven Geschwindigkeitsreglern oder Start-Stopp-Systemen verwendet werden.
Um eine regelmäßige Aktualisierung und somit eine besonders exakte Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus eines Rückstaus und einer Wartezeit zu erhalten, kann
erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise zyklisch wiederholt werden. Im Rahmen einer zyklischen Wiederholung des gegenständlichen Verfahrens können hierbei insbesondere die Schritte bis zu einer Erstellung einer Prognose zyklisch wiederholt werden, um auf Basis einer größeren Menge an Daten eine exaktere Prognose erstellen zu können. Ferner kann im Rahmen der Erfindung
vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass während der einzelnen Schritte des
erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils ein Vergleich zwischen den ermittelten Werten und Referenzwerten erfolgt, wobei die ermittelten Werte vorzugsweise vor einem Vergleich mit Referenzwerten gemittelt und/oder gewichtet werden. Eine Gewichtung kann hierbei insbesondere hinsichtlich der Aussagekraft der Werte erfolgen. Als Referenzwert können hierbei insbesondere unter vergleichbaren Bedingungen ermittelte Werte dienen. Eine gegenständliche Lichtsignalanlage kann insbesondere in Form einer Ampel oder dergleichen gebildet sein. Unter Bewegungsdaten von Kraftfahrzeugen werden im Rahmen der Erfindung insbesondere GPS-Signale verstanden, über die ein zeitlicher Verlauf aktueller geographischer Standorte von Kraftfahrzeugen wiedergegeben werden kann, wobei die Bewegungsdaten hierbei vorzugsweise in Bezug auf eine bestimmte Fahrzeug-ID übermittelt und empfangen werden. Unter einem Haltevorgang eines Kraftfahrzeugs wird vorliegend ein Vorgang verstanden, bei dem ein Kraftfahrzeug zumindest kurzzeitig, infolge eines Haltesignals stoppt. Unter einer räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge wird erfindungsgemäß insbesondere eine von einem betreffenden Fahrzeug zurückgelegte Trajektorie bzw. ein Fahrtverlauf verstanden. Unter einem gegenständlichen Durchqueren eines Rückstaus ist im Rahmen der Erfindung schließlich eine Durchquerung bis zu einer Überquerung einer definierten Haltelinie zu verstehen, die vorzugsweise unmittelbar an einer betreffenden
Lichtsignalanlage angeordnet ist. Unter einer Infrastrukturanbindung wird gegenständlich insbesondere eine direkte Anbindung bzw. eine direkte Daten- oder Kommunikationsverbindung zu einer Lichtanlage verstanden.
Im Rahmen der Erfindung ist erkannt worden, dass nur auf Basis von Bewegungsdaten eines Kraftfahrzeugs über eine entsprechende erfindungsgemäße Verarbeitung der Bewegungsdaten bereits eine hinreichend genaue Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus eines Rückstaus von Kraftfahrzeugen und eine Wartezeit bis zum Durchqueren des Rückstaus vor einer Lichtsignalanlage erstellt werden kann, die keine direkte Infrastrukturanbindung benötigt. Dies ermöglicht insbesondere eine besonders unaufwändige Anwendung und vielseitige Einsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Rahmen einer besonders genauen und aussagekräftigen Prognose bezüglich eines
Auf- und/oder Abbaus eines Rückstaus von Kraftfahrzeugen und einer Wartezeit bis zum Durchqueren des Rückstaus kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Ermitteln von Haltevorgängen vor einer Lichtsignalanlage das Auswerten von Kartendaten und/oder Metainfrastrukturdaten umfasst. Unter Kartendaten wird hierbei insbesondere ein vorzugsweise vektorisiertes Straßennetzwerk mit definierten Start- und Endpunkten, Knoten sowie weiteren Elementen zur abstrakten Repräsentierung eines realen Straßennetzwerks verstanden. Als Metainfrastrukturdaten können hingegen weitere auf Kartenmaterial basierende Informationen von Objekten abseits des Straßennetzes, wie beispielsweise Bäume, Schilder, Warnzeichen, Verkehrszeichen und dergleichen dienen. Neben einer Integration einer Auswertung von Kartendaten und/oder Metainfrastrukturdaten in den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt eines Ermittelns von Haltevorgängen vor einer Lichtsignalanlage, kann die Auswertung von Kartendaten und/oder Metainfrastrukturdaten auch in die anderen Schritte des
erfindungsgemäßen Verfahrens integriert sein.
Zur Steigerung der Genauigkeit des gegenständlichen Verfahrens kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Ermitteln von Haltevorgängen vor einer
Lichtsignalanlage das Auswerten von zusätzlichen sensorisch erfassten Daten umfasst.
Zusätzliche sensorisch erfasste Daten können hierbei beispielsweise Daten, wie eine aktuelle Umgebungstemperatur, ein aktueller Umgebungsdruck, eine aktuelle Luftfeuchtigkeit, insbesondere ein aktuelles Sichtverhältnis, eine aktuelle Fahrbahn Struktur, aber auch weitere fahrzeugspezifische Daten, wie eine aktuelle Fahrtgeschwindigkeit, eine aktuelle Drehzahl oder dergleichen sein, die insbesondere zur Verfeinerung der gewonnenen Daten dienen können.
Im Hinblick auf eine exakte Bestimmung eines Fahrtweges bzw. einer Trajektorie eines Fahrzeugs kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Ermitteln der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge eine Projektion der Bewegungsdaten auf ein digitales Kartennetz umfasst. Eine Projektion der Bewegungsdaten auf ein digitales Kartennetz erlaubt hierbei insbesondere die Bestimmung eines Fahrweges eines Kraftfahrzeugs über die
Verwendung selbst ungenauer GPS-Daten. Zudem kann im Rahmen eines Ermittelns der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge eine Clusteranalyse der Trajektorien nach bestimmten Kriterien, beispielsweise nach einem Fahrstrom oder dergleichen vorgesehen sein. Des Weiteren kann hinsichtlich eines Ermittelns der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge auch eine Bestimmung der Überquerungszeiten einer Haltelinie und/oder der Haltezeiten der Haltevorgänge an einer Haltelinie vorgesehen sein.
Im Rahmen einer exakten und aussagekräftigen Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstroms der Kraftfahrzeuge und einer Wartezeit bis zum Durchqueren des Rückstroms kann erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass das Ermitteln der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge eine Auswertung von Informationen bezüglich der Lichtsignalanlage umfasst. Eine Auswertung von Informationen bezüglich der Lichtsignalanlage kann hierbei insbesondere die Bestimmung der Grün- und Rotphasen sowie des Schaltzyklus umfassen, die dann vorteilhafterweise nicht über eine
Kommunikationsanbindung an die betreffende Lichtsignalanlage, sondern beispielsweise aus den Bewegungsdaten von Kraftfahrzeugen ermittelt werden. Bezüglich der Bestimmung der Grün- und Rotphasen kann hierbei insbesondere die Dauer und/oder Schaltfrequenz oder dergleichen bestimmt werden.
Im Hinblick auf eine einfache und zugleich aussagekräftige Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstaus und einer Wartezeit kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Erstellen einer Prognose zumindest teilweise auf der Anwendung eines linearen Modells basiert. Vorzugsweise umfasst das Modell hierbei die Bestimmung einer Wartezeit und/oder die Bestimmung einer maximalen Rückstaulänge. Vorteilhafterweise basiert das Erstellen einer Prognose hierbei zumindest teilweise auf der Anwendung eines
Stoßwellenmodells. Stoßwellen können hierbei insbesondere als Nebenprodukte von
Verkehrsstaus und Warteschlangen Vorkommen und sich in Form einer ausbreitenden Welle in den Übergangszonen zwischen zwei Verkehrszuständen durch eine Verkehrsumgebung bewegen. Im Straßenverkehr sind die Wellen als Übergang von einem fließenden, schnellen Zustand in einen überlasteten, stillstehenden Zustand oder im umgekehrten Fall von einem stillstehenden Zustand, in einen plötzlich beschleunigenden Zustand zu finden. Stoßwellen stellen hierbei ein großes Sicherheitsproblem dar, da die plötzliche Änderung der Bedingungen, die Fahrer beim Durchlaufen einer Stoßwellen erleben, oft zu Unfällen führen kann.
Im Rahmen eines effektiven Informationsaustausches kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass eine Ausgabe der Prognose mittels einer Ausgabeeinheit erfolgt. Die Ausgabeeinheit kann hierbei insbesondere in Form einer visuellen Anzeigeeinheit, wie einem Display oder dergleichen gebildet sein, auf dem die erstellte Prognose dann beispielsweise grafisch dargestellt werden kann. Alternativ oder kumulativ ist es allerdings auch möglich, dass die erstellte Prognose akustisch und/oder haptisch oder dergleichen dargestellt wird. Im
Rahmen einer grafischen Darstellung einer erstellten Prognose kann letztere zum Zweck einer übersichtlichere Darstellung hierbei insbesondere auch zusammen mit einer digitalen
Straßenkarte oder dergleichen dargestellt werden.
Im Hinblick auf eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Routenplanung kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass die Erstellung einer weiteren Prognose vorgesehen ist, wobei die Erstellung der ersten Prognose als Basis zur Erstellung der weiteren Prognose verwendet wird. Es versteht sich, dass neben einer weiteren Prognose auch eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von weiteren Prognosen vorgesehen sein kann, die vorzugsweise aufeinander aufbauen und von denen dann die jeweils vorherige Prognose als Basis zur Erstellung der weiteren Prognose verwendet wird. Auf diese Weise ist beispielsweise auch ohne eine Infrastrukturanbindung eine aussagekräftige Prognose bezüglich der Ankunftszeit einer betreffenden Route oder dergleichen möglich.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein System zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus von Kraftfahrzeugen vor Lichtsignalanlagen und einer durch den Rückstau bedingten Wartezeit. Hierbei umfasst das System eine Datenempfangseinheit zum Empfangen von Bewegungsdaten von Kraftfahrzeugen sowie eine Datenverarbeitungseinheit zum Ermitteln von Haltevorgängen von Kraftfahrzeugen vor einer Lichtsignalanlage aus den Bewegungsdaten, zum Ermitteln einer räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge der Kraftfahrzeuge zum Ermitteln der maximalen Länge des Rückstaus von Kraftfahrzeugen und dessen Zeitpunkt sowie zum Erstellen einer Prognose bezüglich eines Auf- und Abbaus des Rückstaus der Kraftfahrzeuge und einer Wartezeit bis zum Durchqueren des Rückstaus. Hierbei zeichnet sich das gegenständliche System dadurch aus, dass zur Erstellung einer Prognose keine
Infrastrukturanbindung benötigt wird. Hiermit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind.
Hierbei kann das gegenständliche System vorzugsweise eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe der Prognose umfassen. Wie bereits voranstehend in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, kann die Ausgabeeinheit hierbei insbesondere in Form einer visuellen
Anzeigeeinheit, wie einem Display oder dergleichen gebildet sein, auf dem die erstellte
Prognose beispielsweise grafisch dargestellt werden kann. Alternativ oder kumulativ ist ebenso möglich, die erstellte Prognose akustisch und/oder haptisch oder dergleichen darzustellen.
Im Hinblick auf eine schnelle und ungestörte Datenübertragung kann das gegenständliche System bspw. drahtgebunden ausgeführt sein, wobei die einzelnen Systemkomponenten vorzugsweise über eine in Form eines BUS-Systems oder dergleichen gebildete
Kommunikations- und Steuerleitung miteinander verbunden sind. Im Hinblick auf eine besonders flexible und unkomplizierte Kommunikation der einzelnen Systemeinheiten, können die einzelnen Systemkomponenten ferner auch drahtlos bzw. kontaktlos auf Server- bzw.
Cloud-Basis und/oder via Internet miteinander kommunizieren.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend ein voranstehend beschriebenes System.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus von Kraftfahrzeugen an einer Lichtsignalanlage und einer durch den Rückstau bedingten Wartezeit,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines linearen Modells zur Erstellung einer Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstaus und einer Wartezeit bis zum Durchqueren des Rückstaus,
Fig. 3 ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes System zur Bestimmung der
Länge eines Rückstaus von Kraftfahrzeugen vor einer Lichtsignalanlage und einer durch den Rückstau bedingten Wartezeit.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus R von Kraftfahrzeugen 10 an einer Lichtsignalanlage 12 und einer durch den Rückstau R bedingten Wartezeit T.
Hierbei erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem ersten Schritt zunächst ein Empfangen 20 von Bewegungsdaten 10‘ von Kraftfahrzeugen 10 mittels einer
Datenempfangseinheit 4. Als Bewegungsdaten 10‘ werden hierbei insbesondere GPS-Signale verstanden, über die ein zeitlicher Verlauf aktueller geographischer Standorte von
Kraftfahrzeugen 10 wiedergegeben werden kann. Die Bewegungsdaten 10‘ können hierbei vorzugsweise in Bezug auf eine bestimmte Fahrzeug-ID übermittelt und empfangen werden.
In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt anschließend ein Ermitteln 22 von Haltevorgängen von Kraftfahrzeugen 10 vor einer Lichtsignalanlage 12 aus den innerhalb des vorangehenden Schrittes empfangenen Bewegungsdaten 10‘ mittels einer Datenverarbeitungseinheit 2. Unter einem Haltevorgang eines Kraftfahrzeugs 10 wird insbesondere ein Vorgang verstanden, bei dem ein Kraftfahrzeug 10 zumindest kurzzeitig infolge eines Haltesignals stoppt.
In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt anschließend ein Ermitteln 24 der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge der Kraftfahrzeuge 10 mittels der Datenverarbeitungseinheit 2. Unter einer räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge wird hierbei insbesondere eine von einem betreffenden Fahrzeug 10 zurückgelegte Trajektorie bzw. ein zurückgelegter Fahrtverlauf verstanden.
In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt anschließend ein Ermitteln 26 der maximalen Länge des Rückstaus R von Kraftfahrzeugen 10 und dessen Zeitpunkt mittels der Datenverarbeitungseinheit 2, bevor in einem weiteren Schritt das Erstellen 28 einer Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstaus R der Kraftfahrzeuge 10 und einer Wartezeit T bis zum Durchqueren des Rückstaus R mittels der Datenverarbeitungseinheit 2 erfolgt.
Das gegenständliche Verfahren zeichnet sich hierbei insbesondere dadurch aus, dass das Erstellen 28 einer Prognose keine Infrastrukturanbindung, wie beispielsweise eine direkte Anbindung bzw. eine direkte Daten- oder Kommunikationsverbindung zu einer Lichtanlage 12 benötigt.
In einem abschließenden optionalen sechsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner noch eine Ausgabe 30 der Prognose mittels einer Ausgabeeinheit 6 erfolgen. Eine Ausgabeeinheit 6 kann hierbei insbesondere in Form einer visuellen Anzeigeeinheit, wie einem Display oder dergleichen gebildet sein, auf dem die erstellte Prognose grafisch dargestellt werden kann. Alternativ oder kumulativ ist es auch möglich, dass die erstellte Prognose akustisch und/oder haptisch oder dergleichen dargestellt wird. Im Rahmen einer grafischen Darstellung einer erstellten Prognose kann letztere zum Zweck einer übersichtlicheren
Darstellung beispielsweise auch zusammen mit einer digitalen Straßenkarte oder dergleichen dargestellt werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines linearen Modells zur Erstellung einer Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstaus R der Kraftfahrzeuge 10 und einer Wartezeit T bis zum Durchqueren des Rückstaus R.
Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Modell erfolgt hierbei anhand der Aufzeichnung von Bewegungsdaten 10‘ während verschiedener Signalphasen 12a bis 12c eine Auftragung einer jeweiligen Entfernung x eines Fahrzeugs 10 zur Lichtsignalanlage 12 gegen die Zeit t, durch die sich drei Bereiche A, B, C ergeben.
In einem ersten Bereich A erfolgt hierbei ein linearer Verlauf der Verringerung eines Abstands x eines Fahrzeugs 10 zur Lichtsignalanlage 12 mit der Zeit t, bis zum Erreichen des Bereichs B.
In dem Bereich B erfolgt dann aufgrund der Rotphase 12c der Lichtsignalanlage 12 die Bildung eines Rückstaus R von Fahrzeugen 10, die sich aufgrund des Rückstaus R nicht weiter fortbewegen, sodass sich der Abstand x der Fahrzeuge 10 zur Lichtsignalanlage 12 während dieser Phase nicht verringert. Erst in einer weiteren Grünphase 12a erfolgt wiederum eine lineare Verringerung des Abstands x der Kraftfahrzeuge 10 vor der Lichtsignalanlage 12 mit der Zeit t. Anhand des vorliegenden Modells zur Erstellung einer Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstaus R der Kraftfahrzeuge 10 und einer Wartezeit T bis zum Durchqueren des Rückstaus R kann nicht nur die Wartezeit T eines Kraftfahrzeugs 10, sondern somit auch der maximale Rückstau Rmax bestimmt werden.
Fig. 3 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, umfassend ein erfindungsgemäßes System 1 zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus R von Kraftfahrzeugen 10 vor Lichtsignalanlagen 12 und einer durch den Rückstau R bedingten Wartezeit T. Hierbei weist das gegenständliche System 1 eine Datenempfangseinheit 4 zum Empfangen 20 von Bewegungsdaten 10‘ von Kraftfahrzeugen 10 sowie eine Datenverarbeitungseinheit 2 zum Ermitteln von Haltevorgängen von Kraftfahrzeugen 10 vor einer Lichtsignalanlage 12 aus den Bewegungsdaten 10‘, zum Ermitteln 24 einer räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge der Kraftfahrzeuge 10, zum Ermitteln 26 der maximalen Länge des Rückstaus R von Kraftfahrzeugen 10 und dessen Zeitpunkt sowie zum Erstellen 28 einer Prognose bezüglich eines Auf- und Abbaus des Rückstaus R der Kraftfahrzeuge 10 und einer Wartezeit T bis zum Durchqueren des Rückstaus R auf. Zudem umfasst das System 1 vorliegend eine Ausgabeeinheit 6 zur Ausgabe 30 der erstellten
Prognose. Die Ausgabeeinheit 6 kann hierbei insbesondere in Form einer visuellen
Anzeigeeinheit, wie einem Display oder dergleichen gebildet sein und die erstellte Prognose dann beispielsweise graphisch, vorzugsweise zusammen mit einer digitalen Straßenkarte oder dergleichen darstellen. Die einzelnen Systemkomponenten sind vorliegend über eine in Form eines Bus-Systems gebildete Kommunikations- und Steuerleitung 3 miteinander verbunden. Alternativ wäre im Rahmen einer flexiblen und unkomplizierten Kommunikation der einzelnen Systemeinheiten auch eine drahtlose bzw. kontaktlose Kommunikation der einzelnen
Systemkomponenten über WLAN, Bluetooth, Zigbee oder dergleichen denkbar.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Systems 1 zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus R von Kraftfahrzeugen 10 vor einer Lichtsignalanlage 12 und einer durch den Rückstau R bedingten Wartezeit T, ist es insbesondere möglich, dass einzig auf Basis von Bewegungsdaten 10‘ von Kraftfahrzeugen 10 über eine entsprechende erfindungsgemäße Verarbeitung der Bewegungsdaten 10‘ bereits eine hinreichend genaue Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus eines Rückstaus von Kraftfahrzeugen 10 und eine Wartezeit T bis zum Durchqueren des Rückstaus R vor einer Lichtsignalanlage 12 erstellt werden kann, die keine direkte Infrastrukturanbindung benötigt. Dies ermöglicht insbesondere eine besonders unaufwändige Anwendung und vielseitige Einsetzbarkeit des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Bezugszeichenliste
1 System zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus
2 Datenverarbeitungseinheit
3 Kommunikations- und Steuerleitung
4 Datenempfangseinheit
6 Ausgabeeinheit
10 Kraftfahrzeug
10‘ Bewegungsdaten
12 Lichtsignalanlage
12a grüne Signalphase einer Lichtsignalanlage
12b gelbe Signalphase einer Lichtsignalanlage
12c rote Signalphase einer Lichtsignalanlage
20 Empfangen von Bewegungsdaten
22 Ermitteln von Haltevorgängen
24 Ermitteln der räumlichen und zeitlichen Verteilung
26 Ermitteln der maximalen Länge eines Rückstaus
28 Erstellen einer Prognose
28‘ Erstellen einer weiteren Prognose
30 Ausgabe einer Prognose
R Rückstau
Rmax maximaler Rückstau
T Wartezeit
x Entfernung zur Lichtsignalanlage
t Zeit
A erster Bereich
B zweiter Bereich
C dritter Bereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus (R) von Kraftfahrzeugen (10) an einer Lichtsignalanlage (12) und einer durch den Rückstau (R) bedingten Wartezeit (T), umfassend die Schritte:
Empfangen (20) von Bewegungsdaten (10‘) von Kraftfahrzeugen (10) mittels einer Datenempfangseinheit (4),
Ermitteln (22) von Haltevorgängen von Kraftfahrzeugen (10) vor einer
Lichtsignalanlage (12) aus den Bewegungsdaten (10‘) mittels einer
Datenverarbeitungseinheit (2),
Ermitteln (24) der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge der Kraftfahrzeuge (10) mittels der Datenverarbeitungseinheit (2),
Ermitteln (26) der maximalen Länge des Rückstaus (R) von Kraftfahrzeugen (10) und dessen Zeitpunkt mittels der Datenverarbeitungseinheit (2),
Erstellen (28) einer Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstaus (R) der Kraftfahrzeuge (10) und einer Wartezeit (T) bis zum Durchqueren des Rückstaus (R) mittels der Datenverarbeitungseinheit (2),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Erstellen (28) einer Prognose keine Infrastrukturanbindung benötigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ermitteln (22) von Haltevorgängen vor einer Lichtsignalanlage (12) das Auswerten von Kartendaten und/oder Metainfrastrukturdaten umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ermitteln (22) von Haltevorgängen vor einer Lichtsignalanlage (12) das Auswerten von zusätzlichen sensorisch erfassten Daten umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ermitteln (24) der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge eine Projektion der Bewegungsdaten (10‘) auf ein digitales Kartennetz umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ermitteln (14) der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Haltevorgänge eine Auswertung von Informationen bezüglich der Lichtsignalanlage (12) umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Erstellen (28) einer Prognose bezüglich eines Auf- und/oder Abbaus des Rückstaus (R) und einer Wartezeit (T) bis zum Durchqueren des Rückstaus (R) zumindest teilweise auf der Anwendung eines linearen Modells basiert
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Ausgabe (30) der Prognose mittels einer Ausgabeeinheit (6) vorgesehen ist.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Erstellung (28‘) einer weiteren Prognose vorgesehen ist, wobei die Erstellung (28) der ersten Prognose als Basis zur Erstellung (28‘) der weiteren Prognose verwendet wird.
9. System (1 ) zur Bestimmung der Länge eines Rückstaus (R) von Kraftfahrzeugen (10) vor Lichtsignalanlagen (12) und einer durch den Rückstau (R) bedingten Wartezeit (T), umfassend:
eine Datenempfangseinheit (4) zum Empfangen (20) von Bewegungsdaten (10‘) von Kraftfahrzeugen (10),
eine Datenverarbeitungseinheit (2) zum Ermitteln (22) von Haltevorgängen von Kraftfahrzeugen (10) vor einer Lichtsignalanlage (12) aus den Bewegungsdaten (10‘), zum Ermitteln (24) einer räumlichen und zeitlichen Verteilung der
Haltevorgänge der Kraftfahrzeuge (10), zum Ermitteln (26) der maximalen Länge des Rückstaus (R) von Kraftfahrzeugen (10) und dessen Zeitpunkt sowie zum Erstellen (28) einer Prognose bezüglich eines Auf- und Abbaus des Rückstaus (R) der Kraftfahrzeuge (10) und einer Wartezeit (T) bis zum Durchqueren des Rückstaus
(R).
dadurch gekennzeichnet,
dass das System (1 ) zur Erstellung (28) einer Prognose keine Infrastrukturanbindung benötigt.
10. System (1 ) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Ausgabeeinheit (6) zur Ausgabe (30) der Prognose vorgesehen ist
1 1. Kraftfahrzeug (10), umfassend ein System (1 ) nach einem der Ansprüche 9 oder 10.
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