EP3128495B1

EP3128495B1 - Verfahren zur geographischen bereichserkennung von verkehrsinfrastruktur

Info

Publication number: EP3128495B1
Application number: EP16182286.1A
Authority: EP
Inventors: Herbert Füreder; Thomas Sachse
Original assignee: Yunex GmbH
Current assignee: Yunex GmbH
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2022-04-13
Anticipated expiration: 2036-08-02
Also published as: US20170039847A1; US10269241B2; EP3128495A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur geographischen Bereichserkennung von Verkehrsinfrastruktur gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Dieses Verfahren ist zur Verwendung in so genannten Road Side Units (im Folgenden Empfangseinheiten genannt) geeignet, wobei diese Road Side Units Bestandteil eines kooperativen Systems sein können.

STAND DER TECHNIK

Kooperative Systeme im Zusammenhang mit Verkehrsinfrastruktur sind Gegenstand intensiver aktueller Forschung und Entwicklung. Sie sollen es Straßenbetreibern, Verkehrsinfrastruktur, Fahrzeugen und deren Fahrern sowie anderen Straßenbenutzern ermöglichen, miteinander zu kooperieren, um eine möglichst effiziente, sichere und angenehme Fahrt zu ermöglichen.
Dazu sind Systeme vorgesehen, die Kommunikation in Form von Datenaustausch zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur ermöglichen. Solche Kommunikationssysteme sind beispielsweise unter den Akronymen V2R (Vehicle to Roadside) oder V2V (Vehicle to Vehicle) bekannt. Diese Kommunikationssysteme werden in Europa mit ITS-G5 und in den USA mit DSRC/WAVE abgekürzt.
Die gegenständliche Erfindung betrifft den Bereich der V2R-Kommunikation, bei welcher üblicherweise sogenannte Common Awareness Messages (CAM) von den am Straßenverkehr teilnehmenden Fahrzeugen an Empfangseinheiten der Infrastruktur, sogenannte Road Side Units (R-ITS), übermittelt werden. Inhalt dieser CAM können verschiedenste verkehrsrelevante Daten sein, wie beispielsweise Informationen über die aktuelle Position und Geschwindigkeit des übermittelnden Fahrzeuges samt zugehörigem Zeitpunkt der Messung.
Diese Daten werden üblicherweise von den Empfangseinheiten gesammelt, ausgewertet und an übergeordnete Verkehrsleitzentralen weitergesendet. Dort werden schließlich makroskopische, über gewissen Strecken- und Zeitabschnitte gemittelte Daten analysiert, wie beispielsweise Verkehrsdichten oder Reisegeschwindigkeiten in bestimmten Streckenabschnitten. Ebenso können auf diese Weise Stau- oder auch Unfallwarnungen generiert und ausgegeben werden.
Die Kommunikation zwischen Fahrzeugen auf einem bestimmten Streckenabschnitt und der Empfangseinheit, die diesen Abschnitt überwacht, findet im Wesentlichen laufend, also mit hoher Frequenz der CAM-Übermittlungen, statt. Dabei beginnt die V2R-Kommunikation mit Eintritt des Fahrzeuges in den Erfassungsbereich einer Empfangseinheit und endet mit Verlassen dieses Erfassungsbereiches. Da die Strecke, welche ein Fahrzeug dabei üblicherweise innerhalb eines solchen Erfassungsbereiches zurücklegt, rund 1 km beträgt, und da innerhalb dieses Erfassungsbereiches häufig mehrere Wege (verschiedene Fahrbahnen bzw. Spuren von Fahrbahnen) befahrbar sind, ist es in manchen Fällen günstig, den gesamten Erfassungsbereich in mehrere Abschnitte zu unterteilen, innerhalb derer die gesammelten Daten gemittelt und zur Weitergabe an die übergeordneten Verkehrsleitzentralen aufbereitet werden.
Dazu war es bisher nötig, die geographische Topologie des Verkehrsbereiches jeweils manuell vor Inbetriebnahme der Empfangseinheit zu erfassen, in der Empfangseinheit zu konfigurieren und die entsprechenden Abschnitte, in die der gesamte Erfassungsbereich unterteilt werden soll, festzulegen. Eine solche Konfiguration und Erfassung ist sehr zeitaufwändig, daher kostenintensiv, und muss sehr genau vorgenommen werden. Außerdem muss dieser Prozess bei sich ändernden äußeren Gegebenheiten (z.B. nach Umbauarbeiten) bzw. beim Einsatz der Empfangseinheit in einem anderen Streckenabschnitt jedes Mal neu vorgenommen werden.
DE 10 2013 227144 A1 offenbart ein Verfahren nach dem Obergriff des Anspruchs 1.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, ein Verfahren in Form eines Lernalgorithmus für eine Empfangseinheit eines kooperativen Systems bereitzustellen, welches die manuelle Erfassung und Konfiguration der Empfangseinheit obsolet werden lässt und einfach genug ist, um direkt auf der Empfangseinheit ausgeführt werden zu können.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur geographischen Bereichserkennung von Verkehrsinfrastruktur mittels einer im Bereich der Verkehrsinfrastruktur angeordneten Empfangseinheit für einen Erfassungsbereich der Empfangseinheit, welches die folgenden Schritte umfasst:

Zustandsdaten von mehreren Fahrzeugen, welche Zustandsdaten jeweils zumindest eine Position des jeweiligen Fahrzeuges sowie gegebenenfalls einen Zeitpunkt der Positionsbestimmung umfassen, werden von den Fahrzeugen mehrmals während die Fahrzeuge den Erfassungsbereich der Empfangseinrichtung durchqueren, mittels drahtloser Kommunikation an die Empfangseinheit übermittelt;

die Empfangseinheit ermittelt aus den übermittelten Zustandsdaten für jedes Fahrzeug die erste empfangene Position im Erfassungsbereich und die letzte empfangene Position im Erfassungsbereich;
die Empfangseinheit, oder eine mit der Empfangseinheit verbundene Recheneinheit, berechnet für jedes Fahrzeug einen Vektor, wobei sich der Vektor von der ersten empfangenen Position des Fahrzeuges im Erfassungsbereich bis zu der letzten empfangenen Position des Fahrzeuges im Erfassungsbereich erstreckt;
aus den Vektoren aller Fahrzeuge bestimmt die Empfangseinheit oder Recheneinheit Fahrtrichtungen der Fahrzeuge sowie die geographische Lage von Fahrbahnen und/oder Spuren der Fahrbahnen der Verkehrsinfrastruktur im Erfassungsbereich.

Dadurch wird ein Verfahren bereitgestellt, mittels welchem die Topologie der innerhalb des Erfassungsbereiches der Empfangseinheit vorhandenen Verkehrsströme ermittelt und dadurch auf die Topologie der von der Empfangseinheit überwachten Straßenzüge (im Speziellen und der Verkehrsinfrastruktur im Allgemeinen) geschlossen werden kann. Eine manuelle Erfassung der Topografie und Konfiguration der Empfangseinheit ist somit nicht mehr nötig. Insbesondere in Verbindung mit mobilen Empfangseinheiten, welche an ständig wechselnden Einsatzorten zur Verwendung kommen, impliziert das beschriebene Verfahren daher eine beträchtliche Einsparung an Kosten und Arbeitszeit.
Die für die Erfassung der Topographie notwendigen Rechenarbeiten können entweder von der jeweiligen Empfangseinheit selbst, oder von Recheneinheiten, welche mit den Empfangseinheiten beispielsweise mittels drahtloser Kommunikation verbunden sind, durchgeführt werden. Eine solche Recheneinheit kann z.B. ein sich in einiger Entfernung von der Empfangseinheit befindender Rechner sein, z.B. der Zentralrechner des kooperativen Systems.
Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass das Verfahren mehrmals, vorzugsweise periodisch, ausgeführt werden kann, wodurch Ungenauigkeiten der Positionen der Fahrzeuge, welche üblicherweise aus einer gewissen Streuung unterliegenden GPS-Messungen bestimmt werden, kompensiert werden können.
Bei der Bestimmung des Vektors eines Fahrzeuges wird als Ursprungspunkt des Vektors die erste Position des Fahrzeuges (beim Eintritt in den Empfangsbereich) und als Endpunkt des Vektors die letzte Position des Fahrzeuges (vor Verlassen des Empfangsbereichs) im Empfangsbereich der Empfangseinheit gewählt. Ein solcher Vektor soll näherungsweise die Bewegung des Fahrzeuges im Empfangsbereich repräsentieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Fahrtrichtungen der Fahrzeuge bestimmt werden, indem die Vektoren aller Fahrzeuge entsprechend einem Winkel, welchen der jeweilige Vektor mit einem Referenzvektor einschließt, gruppiert werden.
Dadurch wird eine besonders einfache und rechnerisch unaufwändige Methode zur Bestimmung der Fahrtrichtungen der Fahrzeuge bereitgestellt. Die Berechnung des Winkels zwischen dem jeweiligen Vektor des Fahrzeuges und dem Referenzvektor kann beispielsweise mittels Berechnung des Skalarproduktes der beiden Vektoren ermittelt werden. Anschließend werden alle Vektoren in Cluster unterteilt, deren Anzahl mit der Anzahl derjenigen Richtungen übereinstimmt, in welche sich die erfassten Verkehrsströme bewegen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass bei der Bestimmung der Fahrtrichtungen der Fahrzeuge jeweils ein bestimmter Winkelbereich einer bestimmten Fahrtrichtung zugeordnet wird.
Ein voller Winkel (2π) kann dabei in beispielsweise zwei Bereiche unterteilt werden, nämlich in einen ersten Bereich (zwischen 3π/2 und π/2) sowie in einen zweiten Bereich (zwischen π/2 und 3π/2). Je nachdem in welchen der beiden Bereiche der Winkel eines bestimmten Vektors fällt, wird dem zugeordneten Fahrzeug nun eine von zwei Richtungen zugeordnet. Im Falle einer vierspurigen Autobahn (zwei Spuren je Fahrtrichtung) würden sich somit zwei Cluster von Vektoren ergeben - ein Cluster pro Fahrtrichtung. Bei komplizierteren Topologien wären weitere Unterteilungen des vollen Winkels nötig.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Fahrbahnen und/oder Spuren der Fahrbahnen der Verkehrsinfrastruktur bestimmt werden, indem die Vektoren aller Fahrzeuge entsprechend einem Normalabstand der Empfangseinheit von dem jeweiligen Vektor gruppiert werden.
Diese Einteilung der Vektoren nach ihrem jeweiligen Normalabstand von der Empfangseinheit führt zu einer höheren örtlichen Auflösung der einzelnen Verkehrsströme. Waren die Vektoren der Fahrzeuge auf der weiter oben als Beispiel angeführten vierspurigen Autobahn bisher lediglich jeweils einem von zwei Clustern (ein Cluster pro Fahrtrichtung) zugeordnet, so führt diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Zuordnung eines Vektors zu einem von insgesamt vier Clustern - einem Cluster pro Spur der Autobahn.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass für jede Fahrbahn und/oder Spur der Fahrbahnen ein gemittelter Eintrittspunkt sowie ein gemittelter Austrittspunkt derjenigen Fahrzeuge, die diese Fahrbahn bzw. Spur befahren, bestimmt werden.
Bei genügend hoher Anzahl der am Verfahren beteiligten Fahrzeuge entsprechen diese gemittelten Ein- und Austrittspunkte in guter Näherung der Mitte der jeweiligen Fahrbahn bzw. der jeweiligen Spur der Fahrbahn. Somit ist der Zusammenhang zwischen den erfassten Verkehrsströmen innerhalb des Erfassungsbereiches der Empfangseinheit und der Topologie der durch die Empfangseinheit überwachten Verkehrsinfrastruktur hergestellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Zustandsdatenerfassung durch die Fahrzeuge erfolgt.
Eigens zur Zustandsdatenerfassung vorgesehene Einrichtungen sind somit überflüssig. Dabei hat beispielsweise die Zustandsdatenerfassung mittels GPS-Technologie den zusätzlichen Vorteil, dass üblicherweise in Fahrzeugen vorhandene Gerätschaften, wie beispielsweise Navigationssysteme oder Mobiltelefone, zur Erfassung der Zustandsdaten verwendet werden können. Selbstverständlich können auch andere Navigationssysteme verwendet werden, wie z.B. Galileo.
Die Verwendung von weit verbreiteten und etablierten Technologien ist auch eine fundamentale Idee des Konzeptes kooperativer Systeme, da solche Systeme nur dann sinnvoll sind, wenn möglichst viele Verkehrsteilnehmer miteinander kommunizieren. So geschieht vorzugsweise auch die Übermittlung der durch die Fahrzeuge erfassten Daten an die Empfangseinheit mittels weit verbreiteter Technologien der drahtlosen Kommunikation, wie z.B. ITS-G5, DSRC/WAVE, Mobilfunk, oder WLAN.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Übermittlung der Zustandsdaten an die Empfangseinheit periodisch geschieht, z.B. mit einer Frequenz von 0,1 Hz bis 100 Hz.
Abhängig von der Größe des jeweiligen Erfassungsbereiches sowie von der mittleren Geschwindigkeit der Fahrzeuge, welche die Verkehrsinfrastruktur in diesem Bereich befahren, wird die Frequenz der Zustandsdatenübermittlung vorzugsweise so gewählt, dass die mit der als erste bzw. als letzte empfangenen Position der Fahrzeuge identifizierten Positionen möglichst gut mit den tatsächlichen Ein- und Austrittspunkten der Fahrzeuge in den und aus dem Erfassungsbereich der Empfangseinheit übereinstimmen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die als letzte empfangene Position diejenige Position des Fahrzeuges ist, nach deren Übermittlung an die Empfangseinheit für einen festgelegten Zeitraum keine weiteren Zustandsdaten dieses Fahrzeuges die Empfangseinheit erreicht haben.
Wiederum handelt es sich hierbei um eine besonders einfache und mit wenig rechnerischem Aufwand verbundene Methode, um die als letzte empfangene Position des Fahrzeuges zu bestimmen. Nach dem Verstreichen einer bestimmten, vorzugsweise mit der Frequenz der Zustandsdatenübermittlung in Zusammenhang stehenden, Zeitspanne, wird diejenige Position des Fahrzeuges als seine als letzte empfangene Position identifiziert, welche in den letzten empfangenen Zustandsdaten des Fahrzeuges enthalten war. Je höher die Frequenz der Datenübermittlung ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die als letzte empfangene Position des Fahrzeuges mit derjenigen Position, an welcher das Fahrzeug den Erfassungsbereich verlässt, übereinstimmt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Genauigkeit des Verfahrens durch Verwendung zusätzlicher Topologie-Informationen erhöht wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass Informationen über die Topologie der Verkehrsinfrastruktur aus anderen Quellen genützt werden, um die Genauigkeit der geographischen Bereichserkennung zu erhöhen. Beispielsweise könnten via MAP-Telegramm übertragene Informationen aus Mobilfunknetzen dabei miteinbezogen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Empfangseinheit oder Recheneinheit den maximalen Erfassungsbereich in mehrere Abschnitte unterteilt.
Insbesondere für den regulären Betrieb der Empfangseinheit nach der Kalibrierung sieht diese bevorzugte Ausführungsform die Unterteilung des Empfangsbereiches in mehrere Abschnitte vor. So kann im Falle des Beispiels der vierspurigen Autobahn der Empfangsbereich so unterteilt werden, dass jeder Spur ein eigener Abschnitt zugeordnet ist. Darüber hinaus ist es ebenso möglich die einzelnen Spuren normal zur Fahrtrichtung in weitere Abschnitte zu unterteilen, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn der Erfassungsbereich besonders groß ist und/oder dann, wenn die Topologie der zu erfassenden Verkehrsinfrastruktur besonders kompliziert ist. Diese Abschnitte dienen dann als Bereiche, innerhalb derer im Normalbetrieb der Empfangseinheit nach der Kalibrierung bestimmte Zustandsdaten gemittelt werden.
Darüber hinaus ist eine Empfangseinheit zur Verwendung in einem der oben beschriebenen Verfahren vorgesehen, wobei

die Empfangseinheit ausgebildet ist, um Zustandsdaten von mehreren Fahrzeugen, welche Zustandsdaten jeweils zumindest eine Position des jeweiligen Fahrzeuges sowie gegebenenfalls einen Zeitpunkt der Positionsbestimmung umfassen und von den Fahrzeugen mehrmals während die Fahrzeuge den Erfassungsbereich der Empfangseinrichtung durchqueren mittels drahtloser Kommunikation an die Empfangseinheit übermittelt werden, zu empfangen, und
die Empfangseinheit ausgebildet ist, um aus den übermittelten Zustandsdaten für jedes Fahrzeug die erste empfangene Position im Erfassungsbereich und die letzte empfangene Position im Erfassungsbereich zu übermitteln;
die Empfangseinheit, oder eine mit der Empfangseinheit verbundene Recheneinheit, ausgebildet ist, um für jedes Fahrzeug einen Vektor zu berechnen, wobei sich der Vektor von der ersten empfangenen Position des Fahrzeuges im Erfassungsbereich bis zu der letzten empfangenen Position des Fahrzeuges im Erfassungsbereich erstreckt, und
die Empfangseinheit oder die Recheneinheit ausgebildet ist, um aus den Vektoren aller Fahrzeuge Fahrtrichtungen der Fahrzeuge sowie die geographische Lage von Fahrbahnen und/oder Spuren der Fahrbahnen der Verkehrsinfrastruktur im Erfassungsbereich zu bestimmen.

Eine solche erfindungsgemäße Empfangseinheit ist geeignet, als Empfangseinheit in einem der oben beschriebenen Verfahren zu fungieren.
Des Weiteren ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, welches ein Computerprogramm umfasst und direkt in einen Speicher der oben beschriebenen Empfangseinheit, oder in den Speicher einer der Empfangseinheit zugeordneten Recheneinheit ladbar ist, mit Computerprogramm-Mitteln, um alle Schritte erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm von der Empfangseinheit, oder der Recheneinheit ausgeführt wird.
Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren handelt, im Rahmen dessen unter Umständen große Datenmengen verarbeitet werden müssen, bietet sich eine Implementierung des Verfahrens als Computerprogramm an.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung ist beispielhaft und soll den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Dabei zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Verkehrsinfrastruktur in Form einer vierspurigen Autobahn welche von einer erfindungsgemäßen Empfangseinheit überwacht wird.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine Verkehrsinfrastruktur in Form eines Abschnittes einer vierspurigen Autobahn. Der dargestellte Abschnitt der Autobahn weist zwei Fahrbahnen 7 auf, auf welchen Fahrbahnen 7 sich Fahrzeuge (nicht dargestellt) in jeweils eine Richtung 6 bewegen. Dabei weist jede Fahrbahn 7 jeweils zwei Spuren 8 auf.
In einem Bereich zwischen den beiden Fahrbahnen 8 ist eine Empfangseinheit 1 angeordnet. Ein Erfassungsbereich 2 der Empfangseinheit 1 ist im konkreten Fall annähernd kreisförmig ausgebildet und überdeckt jeweils einen wesentlichen Teil der beiden Fahrbahnen 8.
Innerhalb des Erfassungsbereiches 2 sind vier Vektoren 3 abgebildet, welche sich jeweils von einer als erste empfangenen Position 4 bis zu einer als letzte empfangenen Position 5 eines Fahrzeuges erstrecken. Jeder der Vektoren 3 schließt einen bestimmten Winkel 10 mit einem Referenzvektor 11 ein. Jeder Vektor 3 weist einen Normalabstand 12 von der Empfangseinheit 1 auf.
Im konkreten Fall ist die Überholspur 8 der oberen Fahrbahn 7 in sieben Abschnitte 9 unterteilt. Für zwei Vektoren 3 der rechten Spur 8 der unteren Fahrbahn 7 sind ein gemittelter Eintrittspunkt 13 und ein gemittelter Austrittspunkt 14 dargestellt.

FUNKTIONSWEISE DER ERFINDUNG

Bei der Empfangseinheit 1 in Fig. 1 handelt es sich um eine erfindungsgemäße Empfangseinheit, welche zur Bestimmung der geographischen Lage der Fahrbahnen/Spuren ein Computerprogramm ausführt.
Auf der oberen und unteren Fahrbahn 7 des in Fig. 1 dargestellten Autobahnabschnittes bewegen sich Fahrzeuge jeweils in eine von insgesamt zwei möglichen Fahrtrichtungen 6. Dafür stehen auf jeder Fahrbahn 7 zwei Spuren 8 zur Verfügung.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass mehrere dieser Fahrzeuge mehrmals, während sie den Erfassungsbereich 2 der Empfangseinheit 1 durchqueren, Zustandsdaten an die Empfangseinheit 1 übermitteln. Typischerweise geschieht diese Übermittlung von Zustandsdaten an die Empfangseinheit 1 mit einer Frequenz von etwa 10 Hz, abhängig von der jeweils zur Datenübermittlung eingesetzten Technologie bzw. Vorrichtung in den Fahrzeugen sind jedoch auch Frequenzen, die deutlich unter diesem typischen Wert liegen, möglich.
Die Frequenz, mit welcher die Messung der Zustandsdaten in den Fahrzeugen geschieht, beeinflusst dabei in gewisser Weise die Qualität der verfahrensgemäßen Bereichserkennung. Je höher diese Frequenz, insbesondere die Frequenz der Positionsmessung, ist, desto näher liegen die als erste empfangene Position 4 und die als letzte empfangene Position 5 des Fahrzeuges an derjenigen Position, an welcher das Fahrzeug in den Erfassungsbereich 2 der Empfangseinheit 1 einfährt bzw. den Erfassungsbereich 2 wieder verlässt.
Diese Zustandsdaten enthalten zumindest eine Position des Fahrzeuges sowie gegebenenfalls den Zeitpunkt der Messung. Denkbar ist jedoch ebenso, dass die Empfangseinheit 1 den Zeitpunkt einer Zustandsdatenübermittlung des Fahrzeuges protokolliert und die Zustandsdaten keinen Zeitpunkt der Positionsmessung umfassen.
Im konkreten Ausführungsbeispiel geschieht die Erfassung der Zustandsdaten mittels GPS und die Übermittlung der Zustandsdaten an die Empfangseinheit 1 mittels ITS-G5-Kommunikation.
Nachdem die Zustandsdaten von N Fahrzeugen innerhalb einer vorgegebenen Erfassungszeitspanne an die Empfangseinheit 2 übermittelt worden sind, wertet die Empfangseinheit 1 die Zustandsdaten der N Fahrzeuge aus, indem die nächsten Verfahrensschritte ausgeführt werden. Die Übermittlung und der Empfang von Zustandsdaten nachkommender Fahrzeuge können jedoch parallel dazu weiterlaufen, oder auch unterbrochen werden.
Aus den von den Fahrzeugen an die Empfangseinheit 1 übermittelten Zustandsdaten ermittelt die Empfangseinheit nun für jedes Fahrzeug die als erste empfangene Position 4, welche als diejenige Position des Fahrzeuges identifiziert wird, welche in der ersten Zustandsdatenübermittlung des jeweiligen Fahrzeuges enthalten ist, sowie die als letzte empfangene Position 5 des Fahrzeuges. Letztere wird als diejenige Position des Fahrzeuges identifiziert, welche in der letzten Zustandsdatenübermittlung des Fahrzeuges, bevor das Fahrzeug den Erfassungsbereich 2 wieder verlassen hat, enthalten ist.
Für jedes Fahrzeug wird nun der Vektor 3 berechnet, welcher sich von der als erste empfangenen Position 4 bis an die als letzte empfangene Position 5 des jeweiligen Fahrzeuges erstreckt. Für N Fahrzeuge, welche den Erfassungsbereich 2 während der Erfassungszeitspanne durchquert haben, liegen nun also N Vektoren 3 vor.
Als Nächstes berechnet die Empfangseinheit 1 den Winkel 10, welchen jeder der Vektoren 3 jeweils mit dem Referenzvektor 11 einschließt. Dies kann beispielsweise durch Berechnung des Skalarproduktes des jeweiligen Vektors 3 mit dem Referenzvektor 11 bewerkstelligt werden. Der Referenzvektor 11 ist dabei natürlich für alle Winkelberechnungen stets derselbe.
Nun werden Winkelbereiche bestimmt, nach welchen die N Vektoren 3 entsprechend ihrem jeweiligen Winkel 10 unterteilt werden. Im konkreten Beispiel weist einer der insgesamt vier dargestellten Vektoren 3 einen Winkel 10 im Bereich zwischen 3π/2 und π/2 (erster Winkelbereich) auf, und drei Vektoren 3 jeweils einen Winkel 10, welcher im Bereich zwischen π/2 und 3π/2 (zweiter Winkelbereich) liegt.
Entsprechend dieser Unterteilung wird dem Vektor 3, dessen Winkel 10 im ersten Winkelbereich liegt, die erste Fahrtrichtung 6 - und somit die obere Fahrbahn 7 - zugeordnet, und den anderen drei Vektoren 3, deren Winkel 10 jeweils im zweiten Winkelbereich liegen, die andere Fahrtrichtung 6 - und somit die untere Fahrbahn 7.
Es gibt also nun zwei Cluster von Vektoren 3, wobei N₁ Vektoren 3 dem ersten Cluster und N₂ Vektoren 3 dem zweiten Cluster zugeordnet sind, und wobei N₁ + N₂ = N. Dabei legt derjenige geographische Bereich, den alle Vektoren 3 eines Clusters überstreichen, die geographische Lage der Fahrbahn 7 fest.
Nun wird für alle Vektoren 3 in einem der beiden Cluster jeweils der Normalabstand 12 zwischen dem jeweiligen Vektor 3 und der Empfangseinheit 1, oder einem beliebigen anderen Referenzpunkt, berechnet. Anschließend werden Normalabstandsbereiche bestimmt, nach welchen die Vektoren 3 dieses Clusters entsprechend ihrem jeweiligen Normalabstand 12 weiter unterteilt werden.
Betrachtet man beispielsweise die Menge N₂ der im konkreten Ausführungsbeispiel dem zweiten Cluster zugeordneten Vektoren 3, so weist ein Vektor 3 einen kürzeren Normalabstand 12 und zwei Vektoren 3 einen längeren Normalabstand 12 auf. Entsprechend wird der zweite Cluster selbst in zwei Subcluster mit N₂' Vektoren 3 im ersten Subcluster bzw. N₂" im zweiten Subcluster unterteilt, wobei N₂' + N₂" = N₂.
Analog wird der erste Cluster (die obere Fahrbahn 7) des konkreten Ausführungsbeispiels behandelt, wo aber im konkreten Beispiel nur ein Vektor 3 dargestellt ist.
Den Subclustern eines Clusters wird nun jeweils eine Spur 8 der mit dem jeweiligen Cluster assoziierten Fahrbahn 7 zugeordnet.
Um nun von den während der Erfassungszeitspanne vollständig erfassten Verkehrsströmen innerhalb des Erfassungsbereiches 2 auf die geographische Lage der entsprechenden Verkehrsinfrastrukturen schließen zu können, bedarf es eines weiteren Verfahrensschrittes, der so aussehen kann: Aus der Menge der einem bestimmten Subcluster - und damit einer bestimmten Fahrspur 8 einer Fahrbahn 7 - zugeordneten Vektoren 3 wird der gemittelte Eintrittspunkt 13 sowie der gemittelte Austrittspunkt 14 aller diesem Subcluster zugeordneten Fahrzeuge bestimmt.
Im konkreten Ausführungsbeispiel ist dies für die beiden dem zweigestrichenen Subcluster N₂" des zweiten Clusters N₂ dargestellt. Diese gemittelten Ein- 13 und Austrittspunkte 14 werden nun mit denjenigen Punkten identifiziert, an welchen die Fahrzeuge in den dem Subcluster des Clusters zugeordneten Abschnitt der Spur 8 eintreten bzw. diesen Abschnitt der Spur 8 wieder verlassen. Zwischen diesen beiden gemittelten Ein-13 und Austrittspunkten 14 kann nun wiederum ein Vektor gebildet werden, welcher den modellierten Verlauf der entsprechenden Spur 8 repräsentiert.
Der gesamte Erfassungsbereich 2 der Empfangseinheit 1 kann somit in Abschnitte 9 unterteilt werden. Dafür bieten sich einerseits die gerade ermittelten Spuren 8 bzw. Fahrbahnen 7 der Verkehrsinfrastruktur selbst an. Andererseits ist es auch möglich, einzelne Streckenabschnitte, wie beispielsweise die Überholspur 8 der oberen Fahrbahn 7 in weitere Längsabschnitte 9 zu unterteilen. Diese Abschnitte können bei Normalbetrieb der Empfangseinheit 1 dazu verwendet werden, die Zustandsdaten, welche von den Fahrzeugen im Erfassungsbereich 2 ständig an die Empfangseinheit 1 übermittelt werden, nicht einer bestimmten Position sondern eben einem dieser Abschnitte 9 zuzuordnen und anschließend alle diesem Abschnitt 9 zugeordneten Zustandsdaten über den jeweiligen Abschnitt 9 zu mitteln.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Empfangseinheit
2: Erfassungsbereich
3: Vektor
4: als erste empfangene Position
5: als letzte empfangene Position
6: Fahrtrichtung
7: Fahrbahn
8: Spur der Fahrbahn 7
9: einer der N Abschnitte (Längsabschnitte) der Spur 8
10: Winkel
11: Referenzvektor
12: Normalabstand
13: gemittelter Eintrittspunkt
14: gemittelter Austrittspunkt

Claims

Verfahren zur geographischen Bereichserkennung von Verkehrsinfrastruktur mittels einer im Bereich der Verkehrsinfrastruktur angeordneten Empfangseinheit (1) für einen Erfassungsbereich der Empfangseinheit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Zustandsdaten von mehreren Fahrzeugen, welche Zustandsdaten jeweils zumindest eine Position des jeweiligen Fahrzeuges sowie gegebenenfalls einen Zeitpunkt der Positionsbestimmung umfassen, werden von den Fahrzeugen mehrmals während die Fahrzeuge den Erfassungsbereich (2) der Empfangseinheit (1) durchqueren, mittels drahtloser Kommunikation an die Empfangseinheit (1) übermittelt;
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden weiteren Schritte umfasst:
- aus den übermittelten Zustandsdaten ermittelt die Empfangseinheit (1) für jedes Fahrzeug die erste empfangene Position im Erfassungsbereich und die letzte empfangene Position im Erfassungsbereich;

- die Empfangseinheit (1), oder eine mit der Empfangseinheit verbundene Recheneinheit, berechnet für jedes Fahrzeug einen Vektor (3), wobei sich der Vektor (3) von der ersten empfangenen Position (4) des Fahrzeuges im Erfassungsbereich bis zu der letzten empfangenen Position (5) des Fahrzeuges im Erfassungsbereich erstreckt;

- aus den Vektoren (3) aller Fahrzeuge bestimmt die Empfangseinheit (1) oder Recheneinheit Fahrtrichtungen (6) der Fahrzeuge sowie die geographische Lage von Fahrbahnen (7) und/oder Spuren (8) der Fahrbahnen (7) der Verkehrsinfrastruktur im Erfassungsbereich (2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtrichtungen (7) der Fahrzeuge bestimmt werden, indem die Vektoren (3) aller Fahrzeuge entsprechend einem Winkel (10), welchen der jeweilige Vektor (3) mit einem Referenzvektor (11) einschließt, gruppiert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Fahrtrichtungen (7) der Fahrzeuge jeweils ein bestimmter Winkelbereich einer bestimmten Fahrtrichtung (7) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnen (7) und/oder Spuren (8) der Fahrbahnen (7) der Verkehrsinfrastruktur bestimmt werden, indem die Vektoren (3) aller Fahrzeuge entsprechend einem Normalabstand (12) der Empfangseinheit (1) von dem jeweiligen Vektor (3) gruppiert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Fahrbahn (7) und/oder Spur (8) der Fahrbahnen (7) ein gemittelter Eintrittspunkt (13) sowie ein gemittelter Austrittspunkt (14) derjenigen Fahrzeuge, die diese Fahrbahn (7) bzw. Spur (8) befahren, bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsdatenerfassung durch die Fahrzeuge erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung der Zustandsdaten an die Empfangseinheit (1) periodisch geschieht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die als letzte empfangene Position (5) diejenige Position des Fahrzeuges ist, nach deren Übermittlung an die Empfangseinheit (1) für einen festgelegten Zeitraum keine weiteren Zustandsdaten dieses Fahrzeuges die Empfangseinheit (1) erreicht haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Genauigkeit des Verfahrens durch Verwendung zusätzlicher Topologie-Informationen erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (1) oder Recheneinheit den maximalen Erfassungsbereich (2) in mehrere Abschnitte (9) unterteilt.
Empfangseinheit (1) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei
- die Empfangseinheit (1) ausgebildet ist, um Zustandsdaten von mehreren Fahrzeugen, welche Zustandsdaten jeweils zumindest eine Position des jeweiligen Fahrzeuges sowie gegebenenfalls einen Zeitpunkt der Positionsbestimmung umfassen und von den Fahrzeugen mehrmals während die Fahrzeuge den Erfassungsbereich (2) der Empfangseinrichtung (1) durchqueren mittels drahtloser Kommunikation an die Empfangseinheit (1) übermittelt werden, zu empfangen,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Empfangseinheit (1) dazu ausgebildet ist, aus den übermittelten Zustandsdaten für jedes Fahrzeug die erste empfangene Position im Erfassungsbereich und die letzte empfangene Position im Erfassungsbereich zu ermitteln;

- die Empfangseinheit (1), oder eine mit der Empfangseinheit verbundene Recheneinheit, ausgebildet ist, um für jedes Fahrzeug einen Vektor (3) zu berechnen, wobei sich der Vektor (3) von der ersten empfangenen Position (4) des Fahrzeuges im Erfassungsbereich (2) bis zu der letzten empfangenen Position (5) des Fahrzeuges im Erfassungsbereich (2) erstreckt, und

- die Empfangseinheit (1) oder Recheneinheit ausgebildet ist, um aus den Vektoren (3) aller Fahrzeuge Fahrtrichtungen (6) der Fahrzeuge sowie die geographische Lage von Fahrbahnen (7) und/oder Spuren (8) der Fahrbahnen (7) der Verkehrsinfrastruktur im Erfassungsbereich (2) zu bestimmen.
Computerprogrammprodukt, welches ein Computerprogramm umfasst und direkt in einen Speicher einer Empfangseinheit (1), oder einer der Empfangseinheit (1) zugeordneten Recheneinheit, ladbar ist, mit Computerprogramm-Mitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn das Computerprogramm von der Empfangseinheit (1) oder der Recheneinheit ausgeführt wird.