Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen und Anzeigen von Unfällen sowie erhöhtem Verkehrsaufkommen und dadurch verursachten Staus .
Zur Vermeidung von Staus und Unfällen bei verstärktem Verkehrsaufkommen wurden bereits herkömmliche Verkehrsleit- Systeme entlang besonders stark belasteter Verkehrsabschnitte, wie beispielsweise stark befahrenen Autobahnen usw., fest installiert. Derartige herkömmliche fest installierte Verkehrsleitsysteme besitzen eine Vielzahl von Erfassungsvorrichtungen, die beispielsweise die Verkehrs- dichte, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugstromes, der Umgebungsbedingungen (Temperatur, Nebel) usw. erfassen und anhand der jeweiligen Erfassungssignale den Kraftfahrzeugverkehr entlang des vorbestimmten Abschnitts über Anzeigetafeln derart steuern, daß ein Stau bzw. Unfälle möglichst verhindert werden.
Nachteilig bei derartigen herkömmlichen Verkehrsleitsystemen ist die feste Installation entlang eines vorbestimmten Streckenabschnitts, wodurch sich außerordentlich hohe Anschaffungskosten ergeben. Darüber hinaus besitzt ein derartiges fest installiertes Verkehrsleitsystem nur eine geringe Flexibilität, da es ausschließlich den Verkehr in relativ kurzen Abschnitten regelt bzw. leitet.
Zur Erhöhung der Flexibilität schlägt die US-4,706,086 ein Kommunikationssystem zwischen einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen vor, bei dem Signale und Informationen entsprechend den jeweiligen Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs über
eine Sende-/Empfangseinheit mittels elektromagnetischer Funkwellen übertragen wird.
Ferner ist aus der Druckschrift US-A-5 , 428 , 544 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen bekannt, bei dem die Fahrzeugdaten bzw. - zustände des Kraftfahrzeugs wie beispielsweise die Geschwindigkeit, die Route und Richtung über Kommunikationseinrichtungen gegenseitig übertragen werden. Die Übertra- gung der jeweiligen Daten auf ein weiteres Kraftfahrzeug erfolgt hierbei auf indirekte Art und Weise über ein entgegenkommendes Kraftfahrzeug. Darüber hinaus benötigt dieses herkömmliche Verkehrsinformationssystem ein Navigationsmodul, ein Kartenmodul sowie eine Eigenpositions-Bestim- mungsvorrichtung zum Identifizieren der eigenen Position. Derartige herkömmliche Kommunikationssysteme haben jedoch den Nachteil, daß sie unbedingt eine Vielzahl von außerordentlich teuren Elementen benötigen, wie beispielsweise einen Kartenspeicher, ein Navigationsmodul und ein Positio- nierungsmodul zum Erkennen der eigenen Position.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen zu schaffen, die bzw. das relativ kostengünstig herzustellen ist, eine hohe Flexibilität aufweist und unabhängig von fest installierten Erfassungsvorrichtungen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen und Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 gelöst.
Hierbei wird in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Mindestsignalpegel eines elektromagnetischen Funksignals, das jeweils von einer Vielzahl von Fahrzeugen ausgesendet wird, eine maximale zu betrachtende Gruppe von Fahrzeugen festgelegt. Die mit dem Funksignal übertragenen individuellen Fahrzeugdaten, die die jeweiligen Bewegungszustände der
innerhalb der Empfangsreichweite liegenden Fahrzeuge wiedergeben, werden wiederholt ausgewertet und abgespeichert. Anhand der abgespeicherten Fahrzeugdaten wird für ein jeweils zu untersuchendes Bezugsfahrzeug eine relevante Gruppe von Fahrzeugen innerhalb der maximalen Gruppe von Fahrzeugen durch Auswerten der individuellen Fahrzeugdaten ermittelt. Anschließend wird anhand der individuellen Fahrzeugdaten der Fahrzeuge innerhalb der relevanten Gruppe das Gruppenverhalten ermittelt. Dieses Gruppenverhalten wird im Bezugsfahrzeug signalisiert, so daß ein Fahrer rechtzeitig über eventuelle Änderungen bzw. Gefahren innerhalb seiner relevanten Fahrzeuggruppe informiert wird. Somit können Unfälle und Staus rechtzeitig erkannt bzw. vermieden werden .
Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln der relevanten Gruppe von Fahrzeugen mittels eines Verfahrens zur fraktal darwinistischen Objekterzeugung, wobei eine Ordnung bzw. Reihenfolge innerhalb einer Gruppe von Fahrzeugen kontinu- ierlich durch Betrachtung der jeweiligen Fahrzeugdaten und anschließender Wichtung einer eventuellen Positionswahrscheinlichkeit erzeugt wird. Hierbei kann bereits durch eine minimale Anzahl von Fahrzeugdaten eine genaue Positionierung oder Reihenfolge von jeweiligen Fahrzeugen inner- halb einer Gruppe bestimmt werden, ohne dabei teure Systeme zur Positionierung zu verwenden.
Eine jeweils zu betrachtende Gruppe kann sich insbesondere durch eine maximale Empfangsreichweite einer Empfangs- Vorrichtung ergeben. Sie kann jedoch auch durch eine maximale Speicherkapazität festgelegt sein.
Vorzugsweise werden als Fahrzeugdaten ein Identifikationscode zum Identifizieren eines jeweiligen Fahrzeugs, ein Geschwindigkeitswert zum Angeben einer augenblicklichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und ein Abstandsparameter verwendet. Der einen Abstand zwischen dem Bezugsfahrzeug und
den jeweiligen Fahrzeugen aus der maximalen Gruppe wiedergebende Abstandsparameter kann beispielsweise aus der Empfangsfeldstärke des jeweils abgesendeten Funksignals abgeleitet werden.
Als weitere Fahrzeugdaten sind beispielsweise ein Ver- zögerungs-/Beschleunigungswert zum Angeben einer augenblicklichen Verzögerung/Beschleunigung des jeweiligen Fahrzeugs, ein Lenkeinschlagswinkel zum Angeben eines augen- blicklichen Lenkeinschlags des jeweiligen Fahrzeugs, ein Richtungswert zum Angeben einer augenblicklichen absoluten Richtung, ein Positionswert zum Ang&ben einer augenblicklichen absoluten Position des jeweiligen Fahrzeugs, und ein Bremssignalwert zum Angeben einer augenblicklichen Benut- zung einer Bremsvorrichtung des jeweiligen Fahrzeugs denkbar. Ferner kann auch ein Gruppenverhaltenswert als Fahrzeugdatum weitergesendet werden, der das augenblickliche Gruppenverhalten einer zu dem Bezugs fahrzeug gehörenden relevanten Gruppe wiedergibt .
Die im Bezugsfahrzeug signalisierte Information kann über eine Anzeigevorrichtung sowohl sichtbar als auch hörbar gemacht werden. Sie kann aber auch unmittelbar zu einer Steuerung des Bremsverhaltens des Bezugsfahrzeugs führen oder aber die Motorsteuerung beeinflussen, wodurch beispielsweise eine automatische Vollbremsung realisiert werden kann .
Insbesondere bei Vorliegen einer vorbestimmten Kombina- tion von individuellen Fahrzeugdaten, das heißt Bewegungs- zuständen, eines jeweiligen Fahrzeugs, kann ein Notsignal erzeugt werden, das gegenüber den individuellen Fahrzeugdatensignalen erhöhte Priorität genießt. Dadurch kann beispielsweise bei Auftreten einer akuten Gefahr dieser Zu- stand schnellstmöglich an weiter zurückliegende Gruppen von Fahrzeugen weitergereicht werden, wodurch sich eine besonders schnelle Informationsausbreitung ergibt. Um eine Über-
lagerung einer Vielzahl von Notsignalen zu vermeiden, wird ein derartiges Notsignal nur dann verstärkt weitergegeben (Repeaterfunktion) , wenn seine Empfangsfeldstärke unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben .
Es zeigen:
Fig.l eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation auf einer Landstaße,
Fig.2 eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation auf einer mehrspurigen Autobahn, Fig.3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und
Fig.4 eine Tabelle, die ein Beispiel für eine Abspeicherung von jeweiligen Fahrzeugdaten in einer Speichervor- richtung darstellt.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation wie sie beispielsweise auf einer Landstraße auftreten kann. In der Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 0 ein Bezugsfahrzeug, während die Bezugszeichen 1 bis 4 Fahrzeuge in einer vorausfahrenden Kolonne darstellen. Die Fahrzeuge 0 bis 4 besitzen jeweils Sende- /Empfangseinrichtungen, mit denen sie ihre individuellen Bewegungs zustände bzw. Fahrzeugdaten aussenden oder die von den anderen Fahrzeugen ausgesendeten Fahrzeugdaten empfangen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 wird nunmehr nur die Sende-/Empfangseinrichtung des Bezugsfahrzeugs 0 berücksichtigt, wobei insbesondere auf ihre empfangenen Daten abgestellt wird. Es sei angenommen, daß das Bezugsfahrzeug 0 in einem gewissen Abstand hinter der Fahrzeugkolonne, bestehend aus den Fahrzeugen 1 bis 4, fährt, jedoch aufgrund
einer Straßenführung beispielsweise durch ein Waldgebiet keinen Sichtkontakt zur Kolonne besitzt.
Es sei angenommen, daß zumindest eines der Fahrzeuge 1 bis 4 der Kolonne ein entsprechendes Sende-/Empfangssystem aufweist wie das Bezugsfahrzeug 0 und damit seine individuellen Fahrzeugdaten in Form von elektromagnetischen Funkwellen aussendet. Die ausgesendeten Fahrzeugdatensignale besitzen als minimale Fahrzeugdaten einen Identifikation- scode IC, der ein jeweiliges Fahrzeug identifiziert, und einen Geschwindigkeitswert v, der die augenblickliche Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs angibt.
Es sei ferner angenommen, daß in der Kolonne bereits eine (später beschriebene) Gruppenklassifizierung bzw.
Ordnung stattgefunden hat und der Lastwagen 4 sich als vorausfahrendes Fahrzeug erkannt hat, dem die Fahrzeuge 3, 2 und 1 in dieser Reihenfolge nachfolgen. Das Gruppenverhalten dieser Kolonne kann beispielsweise durch eine nahezu gleiche Geschwindigkeit von zum Beispiel 50 km/h beschrieben werden. Gelangt nun das nachfolgende schnellere Bezugsfahrzeug 0 in den Empfangsbereich des Funksignals des Fahrzeugs 1, so werden dessen Fahrzeugdaten, das heißt zumindest der Identifikationscode IC des Fahrzeugs 1 sowie sein Geschwindigkeitswert v (50 km/h) beim Bezugsfahrzeug 0 mit einer vorbestimmten Empfangsfelds ärke empfangen und abgespeichert. Dieser Vorgang wird solange durchgeführt, bis anhand von später beschriebenen Entscheidungskriterien eine Relevanzprüfung als erfüllt gilt und das Fahrzeug 1 als für das Bezugsfahrzeug 0 relevantes Fahrzeug erkannt wird. In gleicher Weise werden die Fahrzeuge 2 bis 4 als relevante Fahrzeuge erkannt, wodurch eine für das Bezugsfahrzeug 0 relevante Gruppe von Fahrzeugen ausgebildet wird. Die Ausbildung bzw. Relevanzkriterien für das Aus- bilden der relevanten Gruppe von Fahrzeugen wird später beschrieben.
Auf diese Art und Weise erhält das Bezugsfahrzeug 0 eine Vielzahl von Fahrzeugdaten der vor ihm fahrenden Kolonne bzw. relevanten Gruppe von Fahrzeugen. Über eine Auswertevorrichtung werden die Fahrzeugdaten der relevanten Fahrzeuge ausgewertet und mit den Fahrzeugdaten des Bezugsfahrzeugs 0 verglichen bzw. zueinander in Beziehung gebracht. In Abhängigkeit von diesem Vergleich erfolgt nunmehr die Erzeugung eines Signals im Bezugsfahrzeug 0, das beispielsweise aus einer sichtbaren oder hörbaren Anzeige zur Verringerung der Geschwindigkeit bestehen kann. Auf diese Weise kann bereits lange vor dem Sichtkontakt zu einer jeweils relevanten Gruppe von Fahrzeugen eine frühzeitige Warnung erfolgen, wodurch auf sichere Weise Unfälle vermieden werden.
Der erzeugte Signalwert kann jedoch nicht nur eine hörbare oder sichtbare Anzeige im Bezugsfahrzeug 0 hervorrufen, sondern auch eine automatische Bremsung oder Beschleunigung bewirken.
Auf diese Weise erhält man ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen, das bzw. die außerordentlich flexibel ist und keinerlei fest installierte Sensoren oder Anzeigevorrichtungen benö- tigt. Die Kosten für ein derartiges System zur Signalisierung von lokalen Verkehrsstörungen sind daher außerordentlich gering.
Zur Erhöhung der Genauigkeit des Systems können weitere Fahrzeugdaten erfaßt und übertragen werden. Derartige Fahrzeugdaten sind beispielsweise ein Verzögerungswert bzw. Beschleunigungswert v, der eine augenblickliche Verzögerung bzw. Beschleunigung eines jeweiligen Fahrzeugs angibt, ein
Lenkeinschlagswinkel θ, der einen augenblicklichen Lenkein- schlag des jeweiligen Fahrzeugs angibt, ein Richtungswert DIR, der beispielsweise mittels eines Kompaß die augenblickliche absolute Richtung des jeweiligen Fahrzeugs wie-
dergibt, ein Positionswert POS, der beispielsweise über ein GPS-System die augenblickliche absolute Position des jeweiligen Fahrzeugs angibt, oder einen Bremssignalwert BREMS, der eine augenblickliche Benutzung einer Bremsvorrichtung des jeweiligen Fahrzeugs angibt. Darüber hinaus kann ein erkannter Gruppenverhaltenswert, beispielsweise die Durchschnittsgeschwindigkeit der gesamten Gruppe als Fahrzeugdatum ausgesendet werden, wodurch sich eine Verknüpfung von Gruppen untereinander zu übergeordneten Gruppen ergeben kann.
Vorzugsweise wird zum Ermitteln- der relevanten Gruppe von Fahrzeugen 1 bis 4 ein Verfahren zur fraktal darwini- stischen Objekterzeugung durchgeführt, wie es beispiels- weise aus der deutschen Patentanmeldung DE 197 47 161 (angemeldet am 24.10.1997) bekannt ist. Hierbei ist die fraktale, hierarchische Objektbibliothek besonders an die Anforderungen von Verkehrssituationen angepaßt, wobei die Eigenschaftsregeln beispielsweise eine bestimmte Fahrsitua- tion des jeweiligen Fahrzeugs festlegen, die Kontextregeln die Reihenfolge innerhalb der Gruppe von Fahrzeugen definieren und die Abwandlungsregeln die fortlaufende Umgruppierung von Fahrzeugen beispielsweise bei Überholvorgängen festlegen. Die fraktale, hierarchische Objektbibliothek be- sitzt hierbei als Grundobjekte typische Verkehrssituationen, beispielsweise für die Fahrt auf Landstraßen, auf Autobahnen oder im dichten Stadtverkehr. Typischerweise werden für jedes Fahrzeug in einer bestimmten Gruppe eine Vielzahl von Fahrzeugdaten in zeitlichen Abständen unter- sucht, wodurch sich beispielsweise die Klassifikationswahrscheinlichkeit für eine bestimmte Zugehörigkeit zu einer Gruppe bzw. einer bestimmten Position innerhalb einer Gruppe iterativ erhöht.
Da die Verwendung des Verfahrens zur fraktalen darwini- stischen Objekterzeugung ein bevorzugtes Verfahren für das Ermitteln der relevanten Fahrzeuge bzw. Fahrzeuggruppen
darstellt, werden nachfolgend die grundsätzlichen Überlegungen der fraktal darwinistischen Objekterzeugung in allgemeiner Weise wiedergegeben.
Hierbei werden nachfolgend ausschließlich zweidimensio- nale Bilder berücksichtigt, die als zu untersuchende komplexe Struktur bzw. als Objekte mit komplexen Zusammenhang betrachtet werden. Derartige zu untersuchende Strukturen können jedoch auch die vorstehend beschriebenen Verkehrssi- tuationen sein, in denen sich die einzelnen Fahrzeuge zu untergeordneten und übergeordneten Objekten bzw. Gruppen zusammenschließen .
In dem nachfolgend beschriebenen Verfahren wird die Er- kennung und Erzeugung beispielsweise einer Verkehrssituation als ein ehrskaliger bzw. fraktaler und evolutionärer bzw. darwinistischer Vorgang verstanden. Die einzelnen Objekte einer Verkehrssituation werden hierbei als eine Art von eigenständigen "Lebewesen" behandelt, die zu Beginn des Verfahrens sehr vage, formell und unrealistisch sind, sich aber bei wiederholter Durchführung des Verfahrens dahingehend verändern und konkreter werden, daß sie sich immer besser an eine Bibliothek von bekannten Objekten anpassen, die sozusagen den Erfahrungsschatz des Computers bilden.
Hierbei sind die Objekte hierarchisch strukturiert. Große bzw. übergeordnete Objekte werden somit in Unterobjekte bzw. untergeordnete Objekte zerlegt bzw. zerschlagen, während kleine bzw. untergeordnete Objekte zu großen bzw. übergeordneten Objekten zusammengefaßt werden. Das Verfahren zur Anpassung der Objekte an die Objekt-Bibliothek findet somit auf mehreren Ebenen (Skalen) statt. Für diese Anpassung sind beim Vergleich mit der Objekt-Bibliothek zum einen Eigenschaftsregeln für die Objekte und andererseits Kontextregeln zwischen den Objekten sowie hierarchische Strukturen von Bedeutung.
Für die optimale Anpassung aller Objekte und Strukturen zur Erzeugung der sinnvollsten Lösung werden evolutionäre
Algorithmen verwendet. Dabei wird unter anderem auf die allgemeinen darwinistischen Mechanismen zurückgegriffen, die im folgenden kurz beschrieben sind:
Isolation, Attraktion
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter Isolation die Abgrenzung von Teilbereichen beispielsweise eines zu untersuchenden Bildes zu Objekten zu verstehen. Dies kann durch Zerlegung bzw. Zerschlagen oder Segmentierung nach bestimmten Algorithmen geschehen. Vorzugsweise wird für die Segmentierung ein Verfahren verwendet, bei dem unter Be- rücksichtigung von Homogenitätskriterien die Ähnlichkeit bzw. Zugehörigkeit zwischen Bildelementen und Bildsegmenten bestimmt wird. Umgekehrt können auch die kleinen Objekte bzw. untergeordneten Objekte zu großen bzw. übergeordneten Objekten zusammengefaßt werden. In diesem Fall entspricht das Begrenzen dieser Gruppierung auf eine bestimmte Anzahl von Gruppenmitgliedern der Isolation. Beispielsweise kann eine hierarchische Objektstruktur weitgehend vorwissensfrei erzeugt werden und damit zu einer hierarchischen Abstraktion eines beliebigen vorgegebenen Datensatzes durch Zusam- menlegen kleinerer Objekte zu größeren Objekten führen, sofern die Anwendung eines Homogenitätskriteriums zu einem Wert führt, der unterhalb eines Schwellenwertes liegt. Als Homogenitätskriterium kann beispielsweise die Differenz der mit der Größe gewichteten Heterogenität h eines durch Fusion oder Gründung neu entstandenen Objektes und der Summe der mit der jeweiligen Größe n bzw. n gewichteten Heterogenitäten der ursprünglichen Objekte hi bzw. h herangezogen werden. Die Differenz Δhgew der gewichteten Heterogenität nachher zu vorher, das heißt, die bei Zusam- menlegen von zwei Objekten eingetragene Heterogenität, ergibt sich aus der Gleichung
Δ gew = (ni + n2)hneu -(nihi + n2h2),
wobei diese Differenz möglichst klein sein soll.
Insbesondere werden von allen potentiell zu einer Fusion oder Gründung in Frage kommenden Objektpaarungen immer diejenigen zuerst zusammengelegt, bei denen die durch die Fusion oder Gründung eingetragene Differenz der gewichteten Heterogenität am geringsten ist. Unterschreitet die Diffe- renz der gewichteten Heterogenität geteilt durch die Gesamtgröße (Δhgew ./. ( nι + n2 ) ) einen bestimmten vorgegebenen Schwellenwert, dann werden Objekte bei der Zusammenlegung fusioniert. Andererseits wird ein neues übergeordnetes Objekt unter Beibehaltung, das heißt Ablegen in der Objekt- Bibliothek, der kleineren Objekte gegründet, das heißt Gründung eines neuen übergeordneten Objekts, wenn diese Differenz der gewichteten Heterogenität geteilt durch die Gesamtgröße oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegt. Ein zwischen zwei Objekten potentiell austauschbares untergeordnetes Objekt wird immer dann tatsächlich umgelagert, wenn durch diesen Austausch bzw. diese Umlagerung die gewichtete Heterogenität beider Objekte gemäß der Gleichung
l'ücu n.iehlier ^ "LI W v oiii r — * π |,
lachhcιh| nachher + π..π,ι
l;hh
L h2n.n.lιlι
l.'i < Il orhch urhcr + 1-2.
verringert wird.
Somit wird eine hierarchische Objektstruktur aus Grundobjekten durch Gründungen, Zerschlagen, Fusion, Auflösung, Unterordnung, Ausgruppierung und Umgruppierung von Objekten erzeugt. Hierbei steht eine Gründung, bei der übergeordnete Objekte erzeugt werden, einem Zerschlagen zum Erzeugen von untergeordneten Objekten gegenüber. Die Fusion zum Erzeugen von größeren Objekten aus einer Vielzahl von kleinen Objekten steht der Auflösung zum Erzeugen von kleineren Objekten aus einem großen Objekt gegenüber. Bei der
Unterordnung werden Objekte eingefangen und einem übergeordneten Objekt untergeordnet. Demgegenüber wird bei der Ausgruppierung ein untergeordnetes Objekt aus einem übergeordneten Objekt ausgestoßen. Bei der Umgruppierung erfolgt ein Austausch von untergeordneten Objekten.
Die jeweiligen Objekte können mit anderen Gruppenmitgliedern in speziellen Beziehungen stehen. Diese Beziehungen bzw. Kontextregeln werden auch als Attraktion bezeich- net . In statischen Bildern kann sich die Attraktion bzw. die Beziehung in bestimmten Mustern mit charakteristischen relativen Abständen, Größenverhältnissen oder Winkeln äußern. Darüber hinaus werden jedem Objekt vorbestimmte Eigenschaften zugewiesen, die beispielsweise ihre geometri- sehe Form im n-dimensionalen Raum in verdichteter Weise, die Farbverteilung usw. widerspiegeln.
Abwandlungen
Welche Bereiche eines komplexen Gebildes sinnvollerweise als Objekt bezeichnet werden sollen, ist oft, wie bereits erwähnt, in einem ersten Durchgang des Verfahrens nicht eindeutig definierbar. Deshalb geschieht das Zerlegen bzw. das Zusammensetzen zu Objekten aus diesen Bereichen auf iterative Weise. Objekte werden demnach zuerst vorläufig erstellt und später iterativ immer gezielter abgewandelt. Eine Veränderung von Objekten erfolgt dadurch, daß Bereiche aus ihnen, beispielsweise untergeordnete Objekte, ausgegrenzt oder umliegende Bereich, beispielsweise benach- barte Objekte, eingegliedert werden. Eine andere Art der Abwandlung ist die Veränderung der Attraktionen bzw. Kontextregeln .
Eine lokale Abwandlung eines Objektes könnte man als Mutation ansehen. Da es aber verschiedene Möglichkeiten von Abwandlungen aus der lokalen Abwandlung gibt wird der allgemeine Begriff Abwandlung verwendet.
Auslese, Fitness
Beim Abwandeln der jeweiligen Objekte soll ihre "Fitness" bzw. "Klassifikationswahrscheinlichkeit" bezüglich der Objekt-Bibliothek optimiert werden. Als Maß ihrer Fitness bzw. Klassifiationswahrscheinlichkeit gilt die Ähnlichkeit ihrer gebündelten Eigenschaften mit den Eigenschaften von Objekten der vorbereiteten Objekt-Bibliothek. In der Objekt-Bibliothek sind eine Vielzahl möglicher Objekte mit Ihren möglichen Eigenschaften bzw. Eigenschaftsregeln abgelegt, also deutlich mehr Objekte als im gerade zu untersuchenden Objekt (z.B. Bild).
Zusätzlich können mögliche Beziehungen bzw. Kontextregeln der Objekte zueinander, also ihre Attraktion, in der Objekt-Bibliothek beschrieben sein. Die im Bild gefundenen Objekte bzw. Strukturen besitzen dann ebenfalls eine mehr oder weniger große Ähnlichkeit also Klassifikationswahr- scheinlichkeit zu den möglichen Attraktionen bzw. Kontextregeln der entsprechenden Objekte in der Objekt-Bibliothek.
Vielfalt, Mating
Als Langzeitgedächtnis kann ferner Vielfalt von Objekten und Objektstrukturen eingesetzt werden. Dies bedeutet, daß nicht nur die absolut beste (höchste Klassifikationswahrscheinlichkeit) dieser Objekte bzw. Strukturen überlebt bzw. weiter verwendet wird, sondern auch weniger gute Ob- jekte (geringere Klassifikationswahrscheinlichkeit ) . Dadurch gehen einmal gefundene, jedoch im Moment zweitklassige Möglichkeiten nicht gleich verloren. Diese Vielfalt repräsentiert ein Gedächtnis für Zweit- oder Drittklassi- ges . Dies macht Sinn, da das im Moment Zweitklassige in einer späteren Entwicklungsphase überlegen sein kann. Die Vielfalt der Lösungsmöglichkeiten macht zudem neben der Mutation eine andere Art von Abwandlung möglich. Diese wei-
tere Art von Abwandlung wird als "Mating" oder Mischen und Kombinieren von unterschiedlichen Lösungsstrukturen bezeichnet .
Reproduktion
In der Natur wird durch Reproduktion eines "erfolgreichen" Lebewesens die Anzahl dieser Art von Lebewesen vergrößert. Dadurch wird die Bedeutung des speziellen genetischen Codes erhöht, da er nun parallel an zwei Orten wirken kann. Etwas entsprechendes macht auf den ersten Blick für die Objekte bei der Objekt'erzeugung mit einem sequentiell arbeitenden Computer keinen Sinn. Bei einem dynamischen System kann dies jedoch auf den zweiten Blick durchaus nützlich sein, selbst wenn es sich um ein und denselben Lösungsansatz bzw. das gleiche Objekt handelt. In einem dynamischen System verändert sich die Umgebung der Objekte. Deshalb wird bei der Objekterkennung bzw. -erzeu- gung die Bedeutung eines Objekts dadurch erhöht, daß das Objekt öfters behandelt und somit die Anzahl virtuell erhöht wird. Sind die reproduzierten Objekte darüber hinaus abgewandelt, so ist es oft sinnvoll nur ein Objekt plus die unterschiedlichen Abwandlungen abzuspeichern.
Löschen
Damit durch die Reproduktion die Anzahl von Lösungsmöglichkeiten nicht zu stark anwächst und damit den Opti ie- rungsprozeß unnötig verlangsamt, müssen manche der Lösungs- möglichkeiten gelöscht werden.
Da die darwinistischen Algorithmen zum Teil sehr spezifisch sind ist es nicht wünschenswert alle möglichen Arten von Algorithmen gleichzeitig für das gesamte zu untersu- chende Bild anzuwenden. Es ist vielmehr sinnvoll zu Beginn des Verfahrens bzw. der "Evolution" mit sehr allgemeinen formalen Algorithmen zu beginnen. Durch Vergleich mit der
Objekt-Bibliothek wird hierbei ein erster Erkenntnisstand erreicht, der dazu benutzt werden kann gezieltere Algorithmen bzw. Abwandlungsregeln einzusetzen. Dadurch kann die Klassificationswahrscheinlichkeit bzw. die Fitness möglicherweise erhöht werden. Vorzugsweise können noch gezielter Algorithmen zum Einsatz kommen wodurch sich immer ausgefeiltere Objekte mit individueller Bedeutung und mit immer höherer Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit ergeben.
Nachfolgend wird auf die Besonderheit der Mehrskalig- keit des erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen eingegangen, die für die Analyse komplexer Strukturen eine wichtige Rolle spielt.
Die Ähnlichkeit eines Objekts des zu untersuchenden Gegenstands bzw. des Bildes mit dem eines Objekts der Objekt- Bibliothek entspricht einer lokalen Fitness bzw. lokalen Klassifikationswahrscheinlichkeit. Diese lokale Klassifika- tionswahrscheinlichkeit reicht jedoch allein nicht aus, da auch bei Objekten mit bereits sehr hoher Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit weiterhin Mehrdeutigkeit vorliegen kann, also eine ähnlich hohe lokale Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit zu mehreren Objekten der Objekt-Bibliothek besteht. Oft wird dann über die Kontextregeln oder die Struktur der untergeordneten Objekte des jeweiligen Objekts seine Bedeutung erst klar erkennbar.
Mehrskalige, d.h. fraktale Betrachtungsweisen sind des- halb unverzichtbar. Die fraktale Behandlung einer zu untersuchenden Struktur beispielsweise eines Bildes oder einer Verkehrssituation erfordert somit eine fraktale hierarchische Objekt-Bibliothek, eine fraktale Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit, eine fraktale Abwandlung und eventuell eine fraktale Reproduktion und ein fraktales Löschen. Die fraktale Objekt-Bibliothek ist eine Bibliothek, in der nicht nur die Eigenschaften bzw. Eigen-
schaftsregeln von Objekten sondern auch deren mögliche inneren sowie äußeren Beziehungen (innere und äußere Kontextregeln) sowie die Abwandlungsregeln abgespeichert sind. Dies bedeutet, daß in der fraktalen Objekt-Bibliothek ebenso abgespeichert ist, aus welchen möglichen untergeordneten Objekten das Objekt bestehen kann, einschließlich der möglichen Beziehungen dieser untergeordneten Objekte, und in welchen Beziehungen bzw. Kontexten sich das Objekt zu übergeordneten Objekten befinden kann. Hierbei handelt es sich also auch um hierarchische Information, da das Objekt in der Regel in größere Zusammenhänge eingebettet ist und aus untergeordneten Objekten nit deren speziellen Beziehungen aufgebaut ist. Aus dieser hierarchischen Struktur kann durch Vergleich mit den hierarchischen Struk- turen in der Bibliothek eine hierarchische oder fraktale Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit ermittelt werden.
Ausgehend von der lokalen Fitness bzw. Klassifikations- Wahrscheinlichkeit, die sich aus dem unmittelbaren Vergleich des Objekts mit den Objekten der Objekt-Bibliothek ergibt wird aufbauend auf dieser lokalen Fitness eine fraktale Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit errechnet, die sich aus der lokalen und der hierarchischen Fit- ness zusammensetzt. Über die Abwandlung werden diese fraktalen Klassifikationswahrscheinlichkeiten optimiert.
Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Verkehrssituation wie sie beispielsweise auf einer Au- tobahn existiert.
Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen 0 wiederum ein Bezugsfahrzeug, während die Bezugszeichen 1 bis 4 die für das Bezugsfahrzeug 0 relevanten Fahrzeuge bzw. eine relevante Gruppe von Fahrzeugen darstellen, da sie in Fahrtrichtung vor dem Bezugsfahrzeug 0 fahren. Das Bezugsfahrzeug 0 besitzt beispielsweise eine maximale Empfangsreichweite,
wie sie durch die ovale Umrandung angegeben ist. Innerhalb dieser maximalen Empfangsreichweite befinden sich neben der relevanten Gruppe von Fahrzeugen eine Vielzahl von weiteren Fahrzeugen. Zum einen bezeichnen die Bezugszeichen 5, 6, 10 und 12 die Fahrzeuge, die sich auf der Autobahn in entgegengesetzter Richtung bewegen, jedoch auch im Empfangsbereich des Bezugsfahrzeugs 0 liegen. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen 7, 8, 9 und 11 Fahrzeuge, die zwar in der gleichen Fahrtrichtung wie das Bezugsfahrzeug 0 fahren, sich jedoch hinter diesem befinden und somit in erster Linie für das Bezugsfahrzeug 0 nicht oder weniger zu berücksichtigen sind. Alle Fahrzeuge senden und empfangen in mehr oder weniger gleichmäßigen Abständen bzw. kontinuierlich Fahrzeugdatensignale, die die jeweiligen Fahrzeugdaten enthalten. Somit gehen beispielsweise beim Bezugsfahrzeug 0 eine Vielzahl von Fahrzeugdaten ein, die beispielsweise in vereinfachter Form in Figur 4 tabellenförmig dargestellt sind .
Figur 4 zeigt hierbei eine vereinfachte Darstellung einer tabellenförmigen Abspeicherung der Mindestfahrzeugdaten für die jeweiligen Fahrzeuge 0 bis 12. In der linken Spalte ist beispielsweise der jeweilige Identifikationscode eines empfangenen Fahrzeugdatensignals binär abgelegt (0000 bis 1100). In den weiteren Spalten sind die zu den Zeitpunkten tn-3/ tn_2, tn_χ und tn jeweils empfangenen Fahrzeugdaten in Form eines Geschwindigkeitswerts v und einer jeweiligen Empfangsfeldstärke E abgelegt.
Die erste Zeile der Tabelle gemäß Figur 4 gibt hierbei die Fahrzeugdaten des Bezugsfahrzeugs 0 wieder, die als Vergleich bzw. als Bezugswerte für die weiteren Fahrzeugdaten dienen. Die Empfangsfeldstärke E wird daher nicht eingetragen .
Die Tabelle gemäß Figur 4 wird nun im einzelnen beschrieben .
Es wird angenommen, daß das Bezugsfahrzeug eine Geschwindigkeit v von 120 km/h aufweist. Die in der rechten Spur der Autobahn fahrenden Fahrzeuge 1 und 3 besitzen die gleiche Geschwindigkeit vl und v3 von 100 km/h, weshalb sie für verschiedene Zeitpunkte tn_3 bis tn ansteigende Werte für die Empfangsfeldstärke aufweisen. Die Empfangsfeldstärke erhöht sich, da aufgrund des Überholvorgangs durch das Bezugsfahrzeug 0 der Abstand zu den Fahrzeugen 1 und 3 verringert wird. Demgegenüber besitzen die Fahrzeuge 2 und 4 die gleiche Geschwindigkeit v2 und v4 von 120 km/h, weshalb ihre Empfangs eldstärke proportional zum Abstand zum Bezugsfahrzeug 0 konstant bleibt.
In gleicher Weise ergeben sich die übrigen Werte für die Geschwindigkeit und die Empfangsfeldstärke der weiteren Fahrzeuge 5 bis 12. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß insbesondere die entgegenkommenden Fahrzeuge 5, 6, 10 und 12 aufgrund der sehr hohen Relativgeschwindigkeit (zum Bei- spiel vO - vl2 = 240 km/h) im Zeitraster des gewählten Ausführungsbeispiels beim Durchfahren des maximalen Empfangsbereichs des Bezugsfahrzeugs 0 lediglich einen Datenwert im Speicher hinterlassen, der vorzugsweise als Ringspeicher ausgebildet ist. Diese Tatsache kann beispielsweise als Kriterium für die Objekterkennung bzw. Objekterzeugung verwendet werden, um die Fahrzeuge 5, 6, 10 und 12 als nicht relevante Gruppe auszuschließen, bzw. als entgegenkommende Gruppe zu klassifizieren. In gleicher Weise kann durch entsprechende Klassifikationskriterien eine Gruppe von nach- folgenden Fahrzeugen 7, 8, 9 und 11 bestimmt werden, wenn beispielsweise eine Überprüfung der jeweiligen Verzögerungszeiten hinsichtlich des Bremsvorgangs oder Beschleun- gigungsvorgangs innerhalb der festen Gruppe erfolgt.
Die für das Bezugsfahrzeug 0 relevante Gruppe von Fahrzeugen 1 bis 4 wird auf ähnliche Weise festgelegt. Hierbei kann noch eine genauere Klassifizierung stattfinden, bei-
spielsweise für die unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeuge 2 und 4 und die in der Nebenspur fahrenden Fahrzeuge 1 und 3. Die Einordnung in eine derartige Vielzahl von untergeordneten und übergeordneten Gruppen bzw. Objekten erfolgt in der üblichen vorstehend beschriebenen fraktal darwinistischen Weise. Wird eine Gruppe von Fahrzeugen, zum Beispiel die Fahrzeuge 2 und 4, als besonders relevante Gruppe eingestuft, so kann ihr jeweiliges Gruppenverhalten beispielsweise durch arithmetische Mittelwertbildung ihrer Durch- Schnittsgeschwindigkeit, ihres Verzögerungsverhaltens, usw. bestimmt und mit den Fahrzeugdaten des Bezugsfahrzeugs 0 verglichen werden. Auf der Grundlage dieses Vergleichs erfolgt nunmehr eine Signalisierung, die z.B. in Form von bekannten Verkehrssymbolen, d.h. Geschwindigkeitsbegrenzun- gen, angezeigt oder in sonstiger Weise visuell oder akustisch angezeigt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Gruppenverhalten der relevanten Gruppe derart auszuwerten, daß bei einer bestimmten Grenzwertüberschreitung beispielsweise eine automatische Vollbremsung des Be- zugsfahrzeugs 0 erfolgt. In dieser Hinsicht sind eine Vielzahl weiterer Steuerungsmaßnahmen denkbar, wie zum Beispiel eine Steuerung der Lenkung oder Beschleunigung.
Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der für die Bestimmung der Objekte bzw. Gruppen wichtige Parameter des Abstands anhand der Empfangsfeldstärke des empfangenen Funksignals bestimmt. Neben der Empfangsfeldstärke können auch weitere Signale oder Meßwerte als zum Abstand zwischen den jeweiligen Fahrzeugen und dem Bezugs- fahrzeug proportionale Werte verwendet werden.
Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
In Figur 3 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Sendebzw. Empfangsantenne, das Bezugszeichen 20 eine Sende-
/Empfangsweiche zum Trennen des Empfangskanals vom Sendekanal, das Bezugszeichen 30 eine Filtervorrichtung, mit der die jeweiligen Funksignale der jeweiligen Fahrzeuge entsprechend ihres Identifikationscodes herausgefiltert wer- den, das Bezugszeichen 40 einen Empfänger und das Bezugszeichen 50 einen Sender. Die Filtervorrichtung 30 kann darüber hinaus einen Detektor zum Erfassen der Empfangsfeldstärke des jeweiligen Funksignals aufweisen. Der Empfänger 40 und der Sender 50 sind mit einem Mikroprozessor 60 verbunden, der die Steuerung des Sende-/Empfangssystems übernimmt. Die Bezugszeichen 90 bis 140 zeigen eine Vielzahl von Erfassungsvorrichtungen, die die jeweiligen Fahrzeugdaten des Fahrzeugs erfassen. Das Bezugszeichen 90 bezeichnet hierbei eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Benutzung eines Bremspedals. Das Bezugszeichen 100 bezeichnet eine Erfassungsvorrichtung, die einen Wert Θ entsprechend einem augenblicklichen Lenkeinschlag angibt. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet eine Erfassungsvorrichtung, die den augenblicklichen Geschwindigkeitswert v des Fahrzeugs wiedergibt. Das Bezugszeichen 120 bezeichnet eine Erfassungsvorrichtung, die einen augenblicklichen Be- schleunigungs- oder Verzögerungswert v des jeweiligen Fahrzeugs angibt. Darüber hinaus kann die Vorrichtung gemäß Figur 3 einen Kompaß 130 aufweisen, der ein Richtungssignal DIR angibt, das die augenblickliche Fahrtrichtung des jeweiligen Fahrzeugs wiedergibt. Ferner kann ein GPS-System (global positioning System) verwendet werden, das einen absoluten Positionswert POS zum Angeben einer augenblicklichen absoluten Position aufweist. Die Erfassungsvorrich- tungen 90 bis 140 sind beispielsweise mit einem Eingangsport des Mikroprozessors 60 verbunden und werden als Fahrzeugdaten entweder über den Sender 50 und die Antenne 1 an die anderen Fahrzeuge ausgesendet oder für einen Vergleich der empfangenen Fahrzeugdaten mit den lokalen Fahrzeugdaten verwendet.
Das Bezugszeichen 70 bezeichnet eine erste Speichervorrichtung, in der beispielsweise die in Figur 4 dargestellte Tabelle abgelegt werden kann. Vorzugsweise besteht die erste Speichervorrichtung 70 aus einem Ringspeicher, dessen Speicherplätze in zeitlich vorbestimmten Abständen wiederholt beschrieben werden. Dadurch kann beispielsweise sichergestellt werden, daß die jeweils zuletzt empfangenen Fahrzeugdaten in der ersten Speichervorrichtung 70 abgelegt sind .
Für den Fall, daß eine fraktal darwinistische Objekterzeugung als Verfahren zum Ermitteln der relevanten Gruppe von Fahrzeugen verwendet wird, besitzt die Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen ferner eine zweite Speichervorrichtung 80. In dieser zweiten Speichervorrichtung 80 befindet sich dann die fraktale hierarchische Objektbibliothek.
Die erste Speichervorrichtung 70 und die zweite Spei- chervorrichtung 80 sind über ein Bussystem 170 mit dem Mikroprozessor 60 verbunden, wodurch ein Datenaustausch gewährleistet ist. Stellt der Mikroprozessor bei der Auswertung der Fahrzeugdaten fest, daß das Gruppenverhalten seiner zugehörigen relevanten Gruppe im Widerspruch zu seinen eigenen Fahrzeugdaten steht, z.B. die Geschwindigkeit der relevanten Gruppe wesentlich geringer ist als die Geschwindigkeit seines dazugehörigen Fahrzeugs, so erfolgt eine Signalisierung entweder über die Anzeigevorrichtung 150 oder über eine Steuervorrichtung 160. In der Anzeige- Vorrichtung 150 wird das jeweilige Signal sichtbar und/oder hörbar angezeigt, wobei vorzugsweise die bekannten Zeichen für eine Geschwindigkeitsbegrenzung verwendet werden können. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, daß über die Steuervorrichtung 160 beispielsweise eine automatische Notbremsung eingeleitet wird, wenn die Auswertung der empfangenen Fahrzeugdaten mit den lokalen Fahrzeugdaten eine akute Gefahrensituation ergibt.
Eine derartige akute Gefahrensituation kann auch durch ein zusätzliches Notsignal, das eine erhöhte Priorität besitzt, an die anderen Fahrzeuge ausgesendet werden, wodurch auf besonders wirkungsvolle Weise beispielsweise eine Massenkarambolage von Fahrzeugen verhindert werden kann. Um eine maximale Ausbreitung des Notsignals zu gewährleisten, besitzt der Empfänger 40 einen Schwel] ertentscheider, der nur Notsignale unterhalb einer bestimmten Emp- fangsfeidstärke auswertet und über den Mikroprozessor 60 und den Sender 50 verstärkt wieder aussendet, wodurch sich eine Repeaterfunktion ergibt. Hierbei besitzt das erneut und verstärkt ausgesendete Notsignal den gleichen Identitätscode wie das Fahrzeug, das das Notsignal ursprünglich ausgesendet hat.
Da aufgrund der Repeaterfunktion eine außerordentlich hohe Reichweite über die jeweiligen Gruppen hinaus erreicht werden kann, kann jedes Fahrzeug für sich eine Relevanz- prüfung hinsichtlich des empfangenen Notsignals durchführen. Hierbei wird geprüft, ob das Fahrzeug, das das Notsignal ursprünglich ausgesendet hat, zu einer Gruppe gehört, die für das jeweilige Fahrzeug in keiner Weise relevant sein kann. Eine Repeaterf nktion würde in diesem Falle nicht erfolgen.
Vorzugsweise aktiviert der Zündschlüssel Sender und Empfänger der jeweiligen Fahrzeuge. Damit gehören die parkenden Fahrzeuge automatisch nicht zu den relevanten Grup- pen von Fahrzeugen.
Durch die begrenzte Sende- bzw. Empfangsreichweite ist bereits für jedes Fahrzeug eine maximale Gruppe von Fahrzeugen erzeugt. Diese Gruppe kann jedoch, je nach Bedarf bzw. nach Situation erweitert oder eingeschränkt werden, wie z.B. durch:
■ gezieltes Erweitern oder Einschränken der Sende und/oder Empfangsreichweite;
■ Weitersenden empfangener Information, d.h. Fahrzeugdaten (Da die Information immer wieder weitergegeben werden kann, ist eine enorme Reichweite denkbar.)
■ gezieltes Ansprechen eines Fahrzeugs oder einer Gruppe mit bestimmter Eigenschaft. Dies kann durch das Mitsenden der Identifikationscodes der anzusprechenden Fahrzeuge geschehen, indem ein Sendefahrzeug die Empfänger mit einer bestimmten Eigenschaft anspricht wie z.B. alle seiner maximalen Gruppe, die hinter dem jeweiligen Fahrze'ug fahren (Sender bestimmt Gruppe direkt), oder durch Aussenden indirekter Informationen wie z.B. "An alle Fahrzeuge, die in die gleiche Richtung wie das Bezugsfahrzeug fahren" (Empfänger entscheidet, ob er angesprochen ist).
■ Bildung von Unter- und/oder Übergruppen, die jedes Fahrzeug für sich individuell immer wieder aufs Neue bestimmt. Hierbei wird die Übergruppe durch Interpre- tation weitergeleiteter Informationen gebildet: Gruppen in der Nähe des Bezugsfahrzeugs oder nahe Gruppen gleicher Fahrtrichtung, wobei eine Gruppe alle Fahrzeuge im eingestellten Empfangsbereich darstellt, und eine Untergruppe beispielsweise alle dem Bezugsfahr- zeug und dessen Gruppe entgegenkommenden Fahrzeuge, alle Fahrzeuge der Gruppe des Bezugsfahrzeugs mit gleicher Fahrtrichtung, alle mit ähnlichem Fahrverhalten (z.B. Geschwindigkeit), alle Fahrzeuge, die hinter oder vor dem Bezugsfahrzeug sind, usw. dar- stellen. Untergeordnete Untergruppen werden z.B. durch alle Fahrzeuge gebildet, die hinter dem Bezugsfahrzeug sind und beschleunigen, usw.
■ Bildung von Unter- und/oder Übergruppen, die sich dynamisch nach vorgegebenen Regeln (z.T. in Absprache zwischen den Fahrzeugen global ausbilden. Die globale Segmentierung ( fraktal hierarchische Gruppierung) hat den Vorteil, daß Gruppensprecher bestimmt werden kön-
nen, die relevante Informationen zwischen den Gruppen austauschen .
Zur Ermittlung der zur Gruppenbildung notwendigen In- formation können folgende Parameter bestimmt werden:
■ Bestimmung des relativen Abstandes (Bezugsfahrzeug - anderes Fahrzeug) : durch Messung der Feldstärke; durch zeitliche Analyse der Fahrmuster (z.B. das jewei- lige Fahrzeug bremst immer eine Sekunde vor dem Bezugsfahrzeug. Bei einer Geschwindigkeit von ... macht das ... ; durch Abstandsmesser. β Bestimmung der relativen Fahrtrichtung des Fahrzeugs von dem die Information empfangen wurde: durch Messung der Zu- oder Abnahme der Feldstärke; durch Messung des Dopplereffektes (wenn relative Position bestimmt ist); durch zeitliche Analyse der Fahrmuster; durch Empfangen von absoluten Richtungsdaten (z.B. Kompaß) und Vergleich mit den eigenen Richtungsdaten (des Bezugsfahrzeugs).
■ Bestimmung der relativen Position (vor Bezugsfahrzeug - hinter Bezugsfahrzeug) : durch Messung von Geschwindigkeitsdifferenzen (Bezugsfahrzeug - jeweiliges Fahrzeug) und Vergleich mit Abstandsänderungen. Ist das jeweilige Fahrzeug schneller als das Bezugsfahrzeug, und ist das jeweilige Fahrzeug hinter dem Bezugsfahrzeug, muß der Ab- stand des jeweiligen Fahrzeugs zu dem Bezugsfahrzeug kleiner werden; durch zeitliche Analyse der Fahrmuster (z.B. das jeweilige Fahrzeug bremst meistens vor dem Bezugsfahrzeug, also fährt es vor dem Bezugsfahrzeug) ; durch Peilsender oder -empfänger.
■ Bestimmung der Fahrspur (Überholspur oder falsche Seite der Autobahn) :
durch Sender an den Straßenrändern und Vergleich der Feldstärken: falsch, richtig - links, rechts; durch zeitliche Analyse der Fahrmuster.
Weiterhin kann durch Beschränkung der Empfangs- oder Sendereichweite insbesondere bei Verwendung von "Burst"- Sendern die Wahrscheinlichkeit für gleichzeitiges Empfangen unterschiedlicher Sender klein gehalten werden. Dieses Vorgehen hat jedoch den Nachteil, daß die Anzahl der empfange- nen Informationen zu gering werden könnte.
Deshalb kann ein AufeinanderabΛimmen der Sender vorteilhafter sein. Dies kann durch ein Synchronisieren oder ein "Gruppentuning" der Sender geschehen. Das Synchronisie- ren kann beispielsweise zentral unter Verwendung des Funkuhrsignals geschehen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in definierten Sendeblocks gesendet. Nach jedem Block gibt es eine Pause bevor das nächste Fahrzeug senden kann. Wenn eine Gruppe vorliegt, können die Sender untereinander eine Reihenfolge ihrer Sendeblocks festlegen. Dies kann z.B. die Reihenfolge sein, mit der die Sender in die Gruppe eingetreten sind.
Gruppen, die einander zu nahe kommen und sich gegenseitig stören, können bezüglich Sendetakt miteinander "fusioniert" werden, wenn sie zueinander passen (z.B. gleiche Fahrtrichtung) und dadurch die Gruppe nicht allzu groß wird. Beim Fusionieren kann z.B. die Reihenfolge innerhalb der ursprünglichen Gruppen beibehalten werden und die Gruppe, von denen eines der Mitglieder zuerst die Fusion vorgeschlagen hat, als erste senden und dann die zweite Gruppe. Wenn die Gruppe durch eine Fusion zu groß würde oder die beiden Gruppen nicht gut zueinander passen (z.B. Gegenverkehr) , muß dennoch dafür gesorgt werden, daß sie nicht gleichzeitig senden. Dies kann z.B. mittels eines
"Reißverschlußverfahrens " geschehen. Dies bedeutet, daß abhängig davon, wieviele Gruppen aufeinander treffen, jede der Gruppen die Sendepausen zwischen den einzelnen Sendungen derart vergrößert, daß die Mitglieder der anderen Grup- pen dazwischen passen.
Oft gibt es aber einen eher kontinuierlichen Verkehrsstrom, der netzwerkartig verzweigt sein kann. Da nicht alle Fahrzeuge eines großen Netzwerks miteinander synchro- nisiert werden können, müssen Gruppen künstlich geschaffen werden. Dies kann nach einer fraktal hierarchischen Methode geschehen. Dabei können Fahrzeuge 'sich gruppieren, Fahrzeuge von einer Gruppe aufgenommen werden, Gruppen fusionieren, Gruppensprecher bestimmt werden, Gruppen zerschla- gen werden und/oder Übergruppen gebildet werden. Wenn ein Sender sich einer Gruppe nähert, kann er mit seiner Gruppe (wenn vorhanden) eingegliedert werden, indem er in die Sendepausen der anderen sein Anliegen, aufgenommen zu werden, funkt .
Sendepausen sind nicht nur für das Ermöglichen der Gruppendynamik, sondern auch für das Senden eines Signals (Notsignal) mit hoher Priorität (Unfall, Vollbremsung) notwendig .
Eine andere Art der Bildung von Synchronisationsgruppen würde sich aus einer speziellen Paarsynchronisation ergeben:
Angenommen, es besteht eine Gruppe, zu der sich jemand dazugesellen möchte. Jeder neu Hinzukommende empfängt erst einmal bis er die Situation einschätzen kann, und meldet sich dann in einer Sendepause an. Die Reihenfolge aller Beteiligten verschiebt sich dann.
Hat das vor dem Bezugsfahrzeug in die Gruppe eingetretene Fahrzeug die Sende-Nummer n, so hat das Bezugsfahrzeug
die Sende-Nummer n plus 1. Ist n plus 1 oberhalb eines Schwellwertes, hat das Bezugsfahrzeug die Nummer eins, allerdings mit einer Phasenverschiebung von 180 Grad. Das Bezugsfahrzeug stellt somit das erste Mitglied der zweiten Gruppe dar. Das Bezugsfahrzeug sendet dann in die vergrößerten Sendepausen der vorausfahrenden Fahrzeuge. Der Sender hinter dem Bezugsfahrzeug ist dann die Nummer 2 mit 180 Grad Phase. Wenn in der Gruppe des Bezugsfahrzeugs nun die maximale Nummer erreicht ist, geht es weiter mit Nummer 1 und 0 Grad Phase einer dritten Gruppe. Dritte und erste Gruppe senden nun synchron. Wenn sie weit genug voneinander entfernt sind, stören sie sich nicht'.
Wann immer Gruppen sich stören sollten, tritt das "Reißverschlußverfahren" in Kraft.
Um zu verhindern, daß benachbarte Gruppen sich zu sehr stören, könnten auch anstelle der vorstehend beschriebenen Phasenverschiebung der Sendetakte die Sendefrequenzen leicht verschoben werden, so daß benachbarte Gruppen sich (gerade so) nicht mehr empfangen können. Damit dennoch Information von einer Gruppe zur anderen gelangt, könnten Sprecher der Gruppen bestimmt werden (z.B. die letzteingetretenen Fahrzeuge), die dann auf mehreren Frequenzen gleichzeitig arbeiten.