DE19643454A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Übermittlung von Daten zur Verkehrslagebeurteilung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Übermittlung von Daten zur Verkehrslagebeurteilung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Übermittlung von Daten zur Verkehrslagebeurteilung in Streckenabschnitten eines Straßennetzes an eine Zentrale, wobei die Daten in einer Vielzahl von Fahrzeugen erfaßt werden, die mit einer entsprechenden Sensorik zur Datenerfassung ausgerüstet sind und im Verkehr mitfließen (floating cars), sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind verschiedene Verfahren zur meßtechnischen Erfassung von Daten, die zur Verkehrslagebeurteilung in den Streckenabschnitten eines Straßennetzes geeignet sind, bekannt. Vielfach werden stationäre, d. h. straßenseitig fest installierte Sensoren (z. B. Induktionsschleifen) eingesetzt, um an besonders kritischen Stellen verkehrstechnische Kenngrößen wie etwa die Anzahl der in einem Zeitabschnitt passierenden Fahrzeuge oder die mittlere Geschwindigkeit dieser Fahrzeuge zu messen. Stationäre Sensoren (z. B. US 5 317 311) erfordern jedoch einen erheblichen Aufwand für die Installation am Straßenrand oder in der Straßendecke und verursachen auch im Hinblick auf Wartung und Pflege erhebliche Kosten. Üblicherweise übermitteln diese Sensoren in regelmäßigen Abständen die aktuellen Meßdaten zur weiteren Auswertung an eine Zentrale.
In jüngerer Zeit werden auch Verfahren diskutiert und bereits erprobt, bei denen die Datenmessung für die Verkehrslagebeurteilung in den am Verkehr teilnehmenden Fahrzeugen ausgeführt wird. Die Fahrzeuge, die zu solchen Zwecken herangezogen werden, sind mit entsprechenden Sensoren ausgerüstet. Derartige Sensorfahrzeuge werden auch als "floating cars" bezeichnet. Das Konzept dieser Art der Datenerfassung setzt eine drahtlose Kommunikation zwischen den "floating cars" und der Zentrale zur Datenübermittlung voraus. Vorzugsweise erfolgt die Datenübermittlung per Funk. Wegen der begrenzten Kapazitäten der Funkkanäle muß die Kommunikation sowohl aus technischer als auch ökonomischer Sicht möglichst auf das notwendige Mindestmaß beschränkt werden. Anstelle einer ständigen Aufrechterhaltung des Funkkontaktes ist in einer typischen Anwendung des "floating car"-Konzeptes (z. B. DE 195 13 640 A1) vorgesehen, lediglich in regelmäßigen Abständen die jeweils letzten Meßdaten (insbesondere Uhrzeit, Ort und Geschwindigkeit des Fahrzeugs und ggf. weitere Meßgrößen über die Umgebung des Fahrzeugs wie etwa Nebel, Regen oder Glatteis) zu übermitteln. Eine derartige zeitliche Kette von Einzeldaten wird im folgenden als Fahrprofil bezeichnet.
Aber auch dieses bekannte Verfahren ist noch keineswegs zufriedenstellend. Es hat nämlich den Nachteil, daß trotz Datenreduzierung häufig wenig aussagefähige Meßdaten übertragen werden. Das Meldeverhalten des Fahrzeugs ist nämlich z. B. rein zeitlich gesteuert und ist nicht unmittelbar beeinflußt von der Nützlichkeit der übermittelten Daten für die Verkehrslagebeurteilung. Die einzelnen "floating cars" melden ihre Daten unabhängig davon, ob sie sich gerade auf einer völlig freien Strecke oder in sehr dichtem Verkehr oder auch im Bereich einer durch einen Unfall aktuell gestörten Verkehrszone bewegen. Da das primäre Ziel der Datenerfassung für die Verkehrslagebeurteilung darin besteht, Verkehrsstörungen zu detektieren, tragen Meldungen über einen ungestörten Verkehr nur wenig zu diesem Ziel bei.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß die aus den Fahrzeugen erfolgende Datenübermittlung an eine Zentrale möglichst weitgehend auf solche Daten beschränkt wird, die eine große Aussagefähigkeit für die Verkehrslagebeurteilung bieten. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei diese Lösung durch die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche 2 bis 9 in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltbar ist. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist die Merkmale des Patentanspruch 10 auf. Die Ansprüche 11 bis 17 kennzeichnen zweckmäßige Ausführungsformen dieser Vorrichtung.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Übermittlung redundanter oder nicht relevanter Daten auf ein minimales Maß beschränkt. Ausgangspunkt der Erfindung ist die Überlegung, daß solche Daten, die dem in einer Zentrale vorhandenen (oder wahrscheinlich vorhandenen) Bild einer Verkehrslage entsprechen, an sich uninteressant sind und daher möglichst nicht von den einzelnen Fahrzeugen, die zur Datenerfassung eingesetzt sind, übermittelt werden sollten. Dies muß in den einzelnen Fahrzeugen jeweils erkennbar sein, um eine entsprechende Entscheidung zur Durchführung oder Unterlassung einer Datenübertragung aus dem Fahrzeug heraus treffen zu können. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß aus den erfaßten Sensordaten im Fahrzeug jeweils ein aktuelles Fahrprofil gebildet wird und daß im Fahrzeug aus dem aktuellen Fahrprofil charakteristische Eigenschaften im Sinne von Ist-Werten abgeleitet werden. Ferner ist vorgesehen, daß im Fahrzeug anhand vorgegebener Verkehrslageinformationen charakteristische Fahrprofileigenschaften im Sinne von erwarteten Werten gebildet werden. Die erwarteten Werte der Fahrprofileigenschaften werden vorzugsweise anhand von Verkehrsinformationen gebildet, die im Fahrzeug auf drahtlosem Wege aktuell empfangen werden (z. B. im Rahmen des Verkehrsfunks von Radiosendungen). Das bedeutet beispielsweise, daß ein Fahrzeug, das sich innerhalb eines Streckenabschnitts bewegt, für den im Radio zähfließender Verkehr mitgeteilt wurde, als erwarteten Wert für die Geschwindigkeit eine relativ niedrige Geschwindigkeit annimmt. Seine tatsächliche Geschwindigkeit dürfte also auf gar keinen Fall im hohen Bereich liegen und dürfte höchstens für sehr kurze Zeitabschnitte bei Null liegen. Würde die Sensorik des Fahrzeugs eine hohe Geschwindigkeit feststellen, so wäre dies ein Indiz dafür, daß sich der zähfließende Verkehr bereits wieder aufgelöst hat. Umgekehrt könnte ein längerer Stillstand des Fahrzeugs auf einen Unfall hindeuten. In beiden Fällen wäre eine Datenübermittlung an die Zentrale zweckmäßig, nicht aber in dem Fall, daß die erwartete mittlere Geschwindigkeit tatsächlich vorliegt. Die erwarteten Werte der Fahrprofileigenschaften werden also im Rahmen der Erfindung mit den Ist-Werten der Fahrprofileigenschaften verglichen. Die durch den Vergleich ermittelten Unterschiede werden dann anhand vorgegebener Entscheidungskriterien im Fahrzeug bewertet. Die Übermittlung der erfaßten Daten an die Zentrale findet gemäß dieser Bewertung nur in den Fällen statt, in denen dies nach den Entscheidungskriterien vorgesehen ist.
Die Übermittlung der aktuellen Verkehrsinformationen kann selbstverständlich auch auf anderem Wege an die Fahrzeuge erfolgen, z. B. durch zellularen Mobilfunk nach dem GSM-Standard. Besonders bevorzugt ist die Informationsübermittlung durch ein broad-cast-fähiges Funknetz, insbesondere ein Paging-Netz. Es ist auch möglich, die erwarteten Werte der Fahrprofileigenschaften nicht anhand von aktuell empfangenen, sondern von prognostizierten Verkehrslagedaten zu bilden. Es können hierfür auch heuristische Verkehrslagedaten zugrunde gelegt werden. In diesem Fall empfiehlt es sich besonders, die heuristischen Verkehrslagedaten für den jeweiligen Streckenabschnitt im Sinne eines selbstlernenden Systems anhand der erfaßten Sensordaten im Fahrzeug zu modifizieren und zu speichern, um deren Aussagekraft zu verbessern. Für die Bestimmung des Fahrprofils sollten mindestens die Größen Uhrzeit, Ort und Geschwindigkeit des Fahrzeugs zugrunde gelegt werden. Im Hinblick auf die im Fahrzeug jeweils zu berücksichtigenden Entscheidungskriterien kann es zweckmäßig sein, diese von außen veränderbar vorzugeben. So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zentrale, die die Daten empfangen soll, mittels drahtloser Kommunikation solche Entscheidungskriterien an die Fahrzeuge (z. B. in einem bestimmten Gebiet) übermitteln kann, so daß bei Bedarf sofortige Änderungen möglich sind, ohne daß die einzelnen Fahrzeuge für ein entsprechendes Update beispielsweise eine Werkstatt aufsuchen müssen.
Anhand des in der einzigen Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
Die im Fahrzeug stattfindenden Funktionalitäten und im Fahrzeug angeordneten Geräte sind durch eine gestrichelte Umrandung hervorgehoben. Über einen Empfänger kann das Fahrzeug auf drahtlosem Wege Verkehrsinformationen empfangen, die z. B. über Radio, einen broad-cast-Service oder einen Pager-Dienst ausgestrahlt werden können. Vorzugsweise werden die Verkehrsinformationen in codierter Form ausgesendet. Hierfür können unterschiedliche Verfahren wie z. B. ALERT-C eingesetzt werden. Es ist primär nicht von Bedeutung, von wem die Verkehrsinformationen stammen, ob sie beispielsweise durch eine Rundfunkanstalt ausgestrahlt werden oder von der Zentrale, die die Daten über die Verkehrslage erfassen soll. Die für den gerade vom Fahrzeug befahrenen Streckenabschnitt relevanten Verkehrsinformationen bilden die "Verkehrslage". Durch vorgegebene Umsetzungsalgorithmen, werden hieraus charakteristische Fahrprofileigenschaften im Sinne von erwarteten Werten abgeleitet, die in der Figur als erwartete Fahrprofileigenschaften bezeichnet sind. In einer einfachen Form kann die Bildung der charakteristischen Fahrprofileigenschaften beispielsweise in der Festlegung eines Schwellenwertes für die Geschwindigkeit bestehen. Es können aber auch hochkomplexe Annahmen über typische Fahrprofile getroffen werden. Es kann im Rahmen der Erfindung sinnvoll sein, die Umsetzungsalgorithmen von der Zentrale (z. B. auf drahtlosem Wege) vorzugeben, um eine einheitliche Umsetzung bei allen "floating cars" zu gewährleisten. Im Fahrzeug befinden sich außerdem eine Reihe von Sensoren, die fahrtrelevante Meßdaten erheben können. Hierzu gehört im Regelfall neben der Uhrzeit insbesondere die Geschwindigkeit und aktuelle Position des Fahrzeugs. Für die Positionsermittlung kann vorzugsweise eine auf der Basis der Satellitennavigation arbeitende Ermittlungseinrichtung vorgesehen sein. Diese Einrichtung kann unmittelbar Bestandteil der zur Durchführung der Erfindung vorgesehenen Vorrichtung sein, oder die Vorrichtung ist an eine solche Ortspositionsermittlungseinrichtung angeschlossen. Aus dem aktuellen, tatsächlichen Fahrprofil, das durch die Zeitreihe der Sensordaten gebildet wird, werden nun von der erfindungsgemäßen Vorrichtung charakteristische Eigenschaften im Sinne von Ist- Werten (tatsächliche Fahrprofileigenschaften) abgeleitet. Die Vorrichtung umfaßt weiterhin einen Komparator, in dem die tatsächlichen Fahrprofileigenschaften mit den erwarteten Fahrprofileigenschaften verglichen werden. Zur Bewertung des Vergleichsergebnisses werden dem Komparator aus einem Speicher geeignete Entscheidungskriterien zugeführt. Je nachdem, ob die Vergleichsoperation im Komparator zu dem Ergebnis geführt hat, daß eine gravierende Abweichung von der erwarteten Verkehrslage vorliegt oder nicht, wird über einen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörigen Sender eine entsprechende Meldung an die Zentrale gegeben oder nicht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung über einen zweiten Empfänger verfügt, über den von der Zentrale aus geänderte Entscheidungskriterien in den Speicher des Fahrzeugs übermittelt werden können. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß der Empfänger für die Verkehrsinformationen und der Empfänger für die Entscheidungskriterien körperlich identisch sind.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es nicht unbedingt notwendig, das Fahrzeug jeweils mit aktuellen Verkehrsinformationen zu versorgen, um die erwarteten Werte der Fahrprofileigenschaften zu bilden. Hierzu könnten beispielsweise auch heuristische Informationen in statischer Form im Fahrzeug hinterlegt werden. Derartige Heuristiken können z. B. in Form von Ganglinien oder ähnlichen, dem Fachmann zugänglichen Methoden dargestellt werden. Damit kann ein von der Tageszeit abhängiges erwartetes Fahrprofil abgeleitet werden. Im Prinzip ist es auch möglich, zur Verfeinerung der Aussagefähigkeit die heuristischen Informationen durch Wartung und Pflege von außen (vorzugsweise von der Zentrale) zu modifizieren oder zu aktualisieren. Auf die Möglichkeit einer eigenständigen Aktualisierung im Sinne eines selbstlernendes Systems wurde bereits hingewiesen.
Die konkrete technische Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs im Fahrzeug kann sehr unterschiedlich sein. Beispielsweise kann im Fahrzeug eine Vorrichtung zur Navigation des Fahrzeugs vorgesehen sein, die über eine satellitengestützte Ortungsvorrichtung und eine z. B. auf CD-ROM gespeicherte digitale Straßenkarte eine genaue Bestimmung des aktuellen Aufenthaltsorts des Fahrzeugs und dessen Zuordnung zu einem bestimmten Streckenabschnitt des Straßennetzes erlaubt. Auf diese Weise verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über das Wissen,daß sich das Fahrzeug aktuell z. B. "auf der Autobahn A3 zwischen den Anschlußstellen X und Y" befindet. Wenn das erfindungsgemäße Gerät eine Verkehrsinformation mit dem Inhalt "Stau auf der A3 zwischen Anschlußstelle X und Y, Länge 6 km" empfängt, kann diese Information in ein entsprechendes Fahrprofil mit charakteristischen Eigenschaften umgesetzt werden. Das Fahrzeug erwartet in diesem Fall ein typisches Stop-and-Go-Fahrprofil Ist das betreffende Streckenstück auf der A3 zwischen Anschlußstelle X und Y nun wider Erwarten frei, dann dürfte die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit deutlich höher und gleichmäßiger sein, als es den erwarteten Werten entspricht. Der Komparator erkennt diese Abweichungen und vermag anhand der Entscheidungskriterien festzustellen, daß die Daten des tatsächlichen Fahrprofils zweckmäßigerweise an die Zentrale übermittelt werden sollten, da die tatsächlichen Abweichungen unzulässig hoch waren. Auf diese relativ einfache Weise ist es möglich, den Umfang der von einer Flotte von "floating cars" übermittelten Daten zur Verkehrslageerfassung an eine Zentrale auf relativ kleines Maß zu beschränken.

Claims (21)

1. Verfahren zur drahtlosen Übermittlung von Daten zur Verkehrslagebeurteilung in Streckenabschnitten eines Straßennetzes an eine Zentrale, wobei die Daten in einer Vielzahl von Fahrzeugen erfaßt werden, die mit einer entsprechenden Sensorik zur Datenerfassung ausgerüstet sind und im Verkehr mitfließen (floating cars), dadurch gekennzeichnet,
  • - daß aus den erfaßten Sensordaten im Fahrzeug jeweils ein aktuelles Fahrprofil gebildet wird,
  • - daß im Fahrzeug aus dem aktuellen Fahrprofil charakteristische Eigenschaften im Sinne von Ist-Werten abgeleitet werden,
  • - daß im Fahrzeug anhand vorgegebener Verkehrslageinformationen charakteristische Fahrprofileigenschaften im Sinne von erwarteten Werten gebildet werden,
  • - daß die Ist-Werte und die erwarteten Werte der Fahrprofileigenschaften miteinander verglichen werden,
  • - daß die durch den Vergleich ermittelten Unterschiede anhand vorgegebener Entscheidungskriterien im Fahrzeug bewertet werden und
  • - daß die Übermittlung der Daten zur Verkehrslagebeurteilung an die Zentrale jeweils nur in den Fällen stattfindet, in denen dies nach den Entscheidungskriterien vorgesehen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwarteten Werte der Fahrprofileigenschaften anhand von Verkehrsinformationen gebildet werden, die im Fahrzeug auf drahtlosem Wege aktuell empfangen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwarteten Werte der Fahrprofileigenschaften anhand von prognostizierten Verkehrslagedaten gebildet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwarteten Werte der Fahrprofileigenschaften anhand vorgegebener heuristischer Verkehrslagedaten gebildet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die heuristischen Verkehrslagedaten für den jeweiligen Streckenabschnitt im Sinne eines selbstlernenden Systems anhand der erfaßten Sensordaten im Fahrzeug modifiziert und gespeichert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Fahrprofils mindestens die Größen Zeit, Ort und Geschwindigkeit des Fahrzeugs beinhaltet.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkehrsinformationen über ein zellulares Mobilfunknetz in das Fahrzeug übertragen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkehrsinformationen über ein broadcast-fähiges Funknetz, insbesondere über Rundfunk oder ein Paging-Netz, in das Fahrzeug übertragen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungskriterien mittels drahtloser Kommunikation im Fahrzeug durch die Zentrale vorgegeben und bei Bedarf geändert werden.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer in einem Fahrzeug angeordneten Sensorik zur Ermittlung von Fahrprofildaten und mit einer Sendeeinrichtung zur drahtlosen Übermittlung von Daten zur Verkehrslagebeurteilung an eine Zentrale, dadurch gekennzeichnet,
- daß eine Einrichtung zur Speicherung und Verarbeitung von Daten vorgesehen ist, die Eigenschaften eines tatsächlichen Fahrprofils und eines erwarteten Fahrprofils ermittelt,
- daß ein Komparator für den Vergleich der Eigenschaften des tatsächlichen Fahrprofils und des erwarteten Fahrprofils vorgesehen ist,
- daß ein Speicher für Entscheidungskriterien an den Komparator angeschlossen ist und
- daß die Sendeeinrichtung in Abhängigkeit vom Entscheidungsergebnis des Komparators zur Datenübertragung an die Zentrale einschaltbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Empfangseinrichtung zum Empfang von aktuellen Verkehrsinformationen vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß die erste Empfangseinrichtung auf den Betrieb in einem zellularen Mobilfunknetz, insbesondere in einem GSM-Netz, eingerichtet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Empfangseinrichtung auf ein broadcast-fähiges Funknetz, insbesondere ein Radio- oder Paging-Netz, eingerichtet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Empfangseinrichtung vorgesehen ist, mit der von der Zentrale übermittelte Entscheidungskriterien für den Komparator empfangbar sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichereinrichtung für eine digitale Straßenkarte vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung zur Ermittlung der aktuellen Ortsposition des Fahrzeugs beinhaltet oder an eine solche Einrichtung angeschlossen ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortspositionsermittlungseinrichtung auf der Basis der Satellitennavigation arbeitet.
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