DE60012535T2

DE60012535T2 - Verfahren und system zur darstellung von verkehrsüberlastung

Info

Publication number: DE60012535T2
Application number: DE60012535T
Authority: DE
Inventors: Yosef Mintz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: EP1198746A1; WO2000054143A1; CA2366855A1; EP1198746B1; EP1198746A4; CA2366855C; AU759791B2; DE60012535D1; JP2002539518A; IL131700A0; ES2225093T3; AU2820600A; US20020077742A1; ATE272243T1; US6532414B2

Description

Bei der Erfindung handelt es sich allgemein um ein Verfahren und ein System zur Darstellung von Verkehrsüberlastung und insbesondere um eine Methode zur Verbesserung der Genauigkeit besagter Darstellung, wenn ein relativ kleiner Prozentsatz von Fahrzeugen als Verkehrssonden verwendet wird, die im Folgenden auch manchmal als „Melder" bezeichnet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verkehrüberlastung ist ein ernsthaftes und anwachsendes Problem in den Städten.
Eine Möglichkeit diese Überlastung in Echtzeit zu erkennen und abzubilden (der erste Schritt zu einer Verbesserung) besteht darin, die Positionen von Fahrzeugen, die zum Stillstand gekommen sind oder sich nur langsam fortbewegen, zu erkennen und abzubilden. Die Ergebnisse solcher Systeme werden im Bereich der Intelligent Transport Systems (ITS) häufig an Verkehrsüberwachungen oder Fahrzeugnavigationssysteme weitergegeben.
PCT Publikation WO 96/14586, veröffentlicht am 17.05.1996, beschreibt u.a. ein System zur Abbildung von Fahrzeugen in Verkehrsüberlastungen.
In einem Teil der oben genannten Publikation wird eine zentrale Station beschrieben, die eine Abfrage an die Fahrzeuge sendet, durch die die Fahrzeuge, die angehalten haben oder deren Durchschnittsgeschwindigkeit einen bestimmten Wert unterschreitet, aufgefordert werden, ein Signal zu senden und so ihre Position anzugeben. Diese Signale werden in sog. Schlitzen übertragen, von denen jeder ein Bit (ja oder nein) repräsentiert, das sich auf eine Position bezieht. Im Idealfall wird nur ein logischer Schlitz (der von mehr als einem tatsächlichen Schlitz repräsentiert werden kann) verwendet, um die dazugehörige Position zu definieren. Solche Signale werden dann benutzt, um eine Abbildung der Regionen zu erstellen, in denen der Verkehr verzögert wird bzw. nur langsam fließt.
Im Idealfall wird eine weitere Abfrage an die Fahrzeuge gesendet, in der die Übertragung von Anzeigesignalen angefordert wird, welche die langsam fahrenden Fahrzeuge mit einer höheren Auflösung als bei der ersten Abfrage identifizieren. Weitere Signale können ausgesendet werden, um die Übertragung von weiteren Informationen zum Status der Fahrzeuge zu ermöglichen und/oder eine weitergehende Charakterisierung der Verzögerung möglich zu machen.
1 zeigt eine erste Abbildung, die durch dieses Verfahren erstellt wurde und in der das durch ein Pixel (Schlitz) dargestellte Gebiet z.B. für eine Größe zwischen 250 und 1.000 Quadratmetern stehen kann.
In einer bevorzugten Ausführung der beschriebenen Erfindung bestimmt das System dann – u.a. auf der Grundlage verschiedener angrenzender Gebiete, die eine positive Rückmeldung aufweisen – ein kleineres Gebiet oder kleinere Gebiete für eine genauere Untersuchung. Im Idealfall sendet das System eine weitere Abfrage an die Fahrzeuge, die sich in dem kleineren Gebiet aufhalten und mindestens eine bestimmte Verzögerung aufweisen (der Wert dafür kann dem in der ersten Abfrage entsprechen oder neu bestimmt werden), in der diese Fahrzeuge aufgefordert werden, in Schlitzen zu übertragen und dabei eine höhere Auflösung, z.B. 100 bis 250 Quadratmeter zu verwenden, wobei jeder Schlitz für eine Position steht. Auf der Grundlage der Antworten auf diese Abfrage wird eine zweite Abbildung erstellt, so wie in 2 dargestellt. Wie sich in 2 erkennen lässt, können verschiedene Abzweigungen eines Straßenetzwerkes, die von einer Kreuzung aus abgehen, identifiziert werden (diese werden in 2 als A–F bezeichnet). Um die Nutzbarkeit dieser Ansicht zu verbessern, kann eine Hintergrundkarte, wie z.B. eine Straßenkarte angezeigt und unter die Anzeigen der 1, 2 oder 4 gelegt werden (weiter unten beschrieben).
Für den Fall, dass zusätzliche Informationen über die Verzögerung gewünscht werden, können weitere Abfragen gesendet werden. So können z.B. Fahrzeuge, die in Richtung der Kreuzung fahren, aufgefordert werden, in einem Schlitz zu übertragen, der dem Schlitz und der Geschwindigkeit entspricht, in dem sie sich befinden und mit der sie sich auf die Kreuzung zu bewegen. Das ermöglicht die Erstellung der Grafik, die im unteren Teil von 3 dargestellt ist. Weitere Schlitze können zum Einholen weiterer Informationen zu den antwortenden Fahrzeugen verwendet werden. Diese Informationen können dann auch in einer Grafik gezeigt werden, wie im oberen Teil der 3 dargestellt.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine Darstellung erstellt werden, in der die durchschnittliche Geschwindigkeit der Fahrzeuge in Richtung der Kreuzung als eine Funktion der Position angezeigt werden kann. Eine solche Darstellung wird in 4 gezeigt. Um die Informationen zur Erstellung einer solchen Darstellung zu erhalten, können eine Reihe von Abfragen gemacht werden, bei denen jeweils eine Angabe aller Fahrzeuge in dem entsprechenden Gebiet angefordert wird, die sich mit einer bestimmten Durchschnittsgeschwindigkeit auf die Kreuzung zu bewegen. Die antwortenden Fahrzeuge übertragen ihre Signale dann in Schlitzen entsprechend ihrer Position. In der Darstellung in 4 wird die Geschwindigkeit für ein bestimmtes Pixel z.B. als die Durchschnittsgeschwindigkeit der meldenden Schlitze für diese Position bestimmt. In einer Angabe der Darstellung in 4 kann die Geschwindigkeit oder Verzögerung in Richtung der Kreuzung beispielsweise als ein Wert auf einer Grauskala oder als Farbe dargestellt werden; dabei kann rot z.B. für die höchste Geschwindigkeit oder Verzögerung stehen und blau für die minimal angezeigte Geschwindigkeit oder Verzögerung.
5 ist ein allgemeines Blockdiagramm für ein System, das verwendet werden kann, um die oben beschriebene ITS-Funktion auszuführen (und das auch für das Verfahren dieser Erfindung nützlich ist). 5 zeigt eine Basisstation oder ein Kontrollzentrum 91 mit einem Kontrollzentrumssender 82, der auf Befehl eines Kontrollcomputers 80 Abfragen an Fahrzeuge und optional auch andere Signale überträgt. Ein entferntes Fahrzeug 85 (zur Vereinfachung wird nur ein Fahrzeug dargestellt) empfängt die Abfrage mit dem Fahrzeugempfänger 84 und sendet auf der Grundlage der Abfragen, die es vom Kontrollzentrum empfängt, Befehle an einen Mikroprozessor 86.
Mikroprozessor 86 empfängt ebenfalls Informationen über den Status des Fahrzeugs von einem oder mehreren Informationsgeneratoren und Sensoren, die durch die Referenznummer 88 gekennzeichnet sind. Diese Informationen können vom Sender regelmäßig oder auf Befehl vom Mikroprozessor gesendet werden.
Mikroprozessor 86 befiehlt Fahrzeugsender 90 dann, Anzeigensignale (oder, falls angefordert, Informationen enthaltende Signale) in einem passenden Schlitz gemäß den vom Mikroprozessor 86 empfangenen Informationen zu senden.
Die Anzeigensignale (oder andere Signale) werden von einem Kontrollzentrumsempfänger 92 empfangen und von Empfänger 92 und Computer 80 verarbeitet. Während der Betrieb und Aufbau des Apparates, der sich aus den Referenznummern 82, 84, 86 und 90 zusammensetzt, deutlich ist und eigentlich nicht weiter erläutert werden muss, wird der Betrieb des Empfängers 92 mit Bezug auf 6 weiter erläutert.
Allgemein gesprochen können die vom Fahrzeug gesendeten Funkfrequenz-Signale in irgendeinem Frequenzschlitz sein. Es kann erwartet werden, dass es eine gewisse Menge an Frequenzvielfalt gib, die durch die nicht perfekte Genauigkeit und Stabilität des Fahrzeugsenders 90 verursacht wird. Die Schlitze sind breit genug, um diese Vielfalt zu bewältigen.
Des weiteren nutzt das System häufig eine sehr große Anzahl von Fahrzeugen. Wenn zu viele dieser Fahrzeuge (in einer bestimmten Situation) in dem gleichen Schlitz senden, kann die insgesamt gesendete Leistung die genehmigte ERP oder Beschränkungen des dynamischen Bereichs übersteigen. Um dieses Problem zu umgehen, können für Anzeigensignale längere, weniger starke Pulse verwendet werden. Des weiteren, wenn ein einziger Empfänger für das Empfangen der Signale für alle Schlitze verwendet wird, können Intermodulationseffekte dazu führen, dass Störsignale in Schlitzen auftauchen, für die keine tatsächlichen Signale empfangen worden sind.
Diese Probleme, ebenso wie Sendeprobleme von nahem Ende zu weitem Ende, werden nachhaltig durch das in 6 gezeigte System gelöst, sowie durch bestimmte Einschränkungen, die dem System auferlegt werden, die aber in 6 nicht dargestellt werden. Die Probleme und Einschränkungen werden in der zuvor zitierten PCT Publikation beschrieben, die für eine vollständigere Erklärung des Verfahrens und des Apparats in den 1–6 konsultiert werden sollte.
6 zeigt ein Empfängersystem, das allgemein der Referenznummer 92 und zum Teil Computer 80 in 5 entspricht. Während das System in 6 ausreichend für das bereits bekannte („Prior Art") ITS-System der PCT Publikation ist, kann es auch zusammen mit dem ITS-System der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Eine Antenne 94 (oder eine Gruppe von Antennen) empfängt Signale von einer Vielzahl an Fahrzeugen gleichzeitig und gibt sie an einen Empfänger und (optional) eine Automatische Verstärkungsregelung (Automatic Gain Control, AGC) 96 weiter. Empfänger und AGC 96, die nach herkömmlicher Bauart konstruiert sein können, konvertieren die empfangenden Signale von RF- zu IF-Frequenzen herunter. Die Schwellenwerte für den Erkennungsprozess können von den AGC-Prozessen abhängen. Alternativ dazu kann das System in einem geschlossenen Kreis betrieben werden, einem Modus, bei dem die von den Fahrzeugen gesendete Stärke abhängt von der an der Basisstation empfangenen Stärke.
Das IF-Signal wird von einem A/D-System 98 digitalisiert und von einem Abwärtswandler 100 auf das Basisband weiter herab konvertiert. Dabei muss man wissen, dass dieses Empfänger/Abwärtswandler-System die eingehenden Signale nicht demodularisiert, sondern lediglich die RF-Frequenzen herab konvertiert, so dass die gleichen relativen Frequenzdifferenzen der Signale am Ausgang des Umwandlers 100 vorhanden sind, wie bei den eingehenden Signalen, außer dass die absolute Frequenz von der RF-Frequenz des übertragenen Signals auf eine niedrige Frequenz reduziert wurde. Bei diesen niedrigeren Frequenzen können digitale Systeme verwendet werden, um die Signale zu erkennen und zu analysieren.
Die Niedrigfrequenz-Bandsignale werden an eine Reihe von Korrelationsfiltern 102 weitergegeben (Korrelationstyp-Empfänger), von denen jeder einzelne eine sehr enge Bandbreite hat, die ver knüpft ist mit der Korrelationszeit des Korrelationsfilters. Im Idealfall überlappen die Frequenzbandbreiten angrenzender Empfänger 102, so dass die gesamte Bandbreite der einzelnen Schlitze von einem Satz Empfänger 102 abgedeckt wird. Der Output jedes einzelnen dieser Empfänger wird mit einem Schwellenwert 104 verglichen, um festzustellen, ob ein Signal mit der Frequenz des entsprechenden Empfängers 102 vorhanden ist, und die Outputs aller Schwellenwert-Detektoren für einen bestimmten Schlitz haben eine ODER-Schaltung (oder das beste Signal wird ausgewählt), um festzustellen, ob ein Signal in dem Schlitz vorhanden ist.
In einer alternativ bevorzugten Ausführung der veröffentlichten Ausführungen, wird der stärkste Output des Satzes der Korrelationsempfänger für den Vergleich mit einem Schwellenwert ausgewählt, mit oder ohne nachträglicher Erkennungsintegration.
Eine derartige Verwendung einer Vielzahl von überlappenden Empfängern enger Bandbreite reduziert auch die Anzahl an Nebenkeulen des Erkennungsprozesses außerhalb des Bands des Schlitzes. Das erlaubt eine engere Frequenzanordnung der Schlitze, weil Interferenzen zwischen Schlitzen mit angrenzenden Frequenzen reduziert werden.
Ein Satz Empfänger 102, Schwellenwert-Detektoren 104 und eine ODER-Schaltung stehen für jeden Schlitz zur Verfügung und werden in diesem Dokument als eine Schlitz-Detektoreinheit bezeichnet. Schlitz-Detektoreinheiten für alle Schlitze versorgen einen Datenprozessor 108, der, zusammen mit Computer 80, die Daten wie oben beschrieben verarbeitet. Wenn in dem System eine Vielzahl von Fahrzeugen benutzt wird und Intermodulation zu einem Problem wird (oder wenn AGC verwendet wird und Signale auf niedriger Ebene verloren gehen), kann es unter Umständen nötig sein, eine Vielzahl von Eingangsseitenteilen des Empfängers 92 zur Verfügung zu stellen (die Eingangsseite wird definiert als Empfänger 96, Umwandler 98 und Umwandler 100), wobei jede Eingangsseite Signale nur von einem Teil des gesamten Frequenzbands empfängt, einschließlich einem oder mehrerer der Schlitze. Auch die Funktion der Korrelationsempfänger 102 kann umgesetzt werden, beispielsweise durch das Benutzen von DFTs oder einem FFT (für CW-Signale), signalangepasste Filter oder andere Korrelationsempfänger-Methoden oder andere Optimalempfänger-Methoden, je nachdem, welche Signale übertragen werden. Auch andere Methoden, wie Energiedetektoren (z.B. Radiometer) mit und ohne Tracking können verwendet werden; jedoch liefern sie weniger optimale Ergebnisse aufgrund von praktischen Einschränkungen in Bezug auf die Konstruktion des Eingangs-Bandpassfilters.
Man muss wissen, dass die Verwendung einer Vielzahl von Korrelationsempfängern für den gleichen Schlitz die Wahrscheinlichkeit eines falschen Alarms erhöht und deshalb der Schwellenwert für eine positive Erkennung entsprechend festgelegt werden sollte, um die gewünschte niedrige Wahrscheinlichkeit für einen falschen Alarm einzustellen.
Das System kann auch mit einem Display 110 zur Angabe der Daten ausgestattet werden, sowie mit einer Benutzeroberfläche 112, die von der bedienenden Person verwendet wird, um die Abläufe des Systems zu steuern. Die Benutzeroberfläche steuert im Idealfall auch die Angabe und den Speicher, um der bedienenden Person die Möglichkeit zu geben, die zuvor erstellten Abbildungen (noch einmal) einzusehen oder neue Anzeigen auf der Grundlage von zuvor empfangenen Informationen zu erstellen.
Dieses System funktioniert gut. Jedoch besteht der Bedarf nach größerer Genauigkeit für das Abbilden und/oder Verwenden einer relativ kleinen Prozentzahl von teilnehmenden Fahrzeugen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist definiert wie in dem unabhängigen Verfahren nach Anspruch 1 beschrieben. Entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, gibt es ein Verfahren zur Abbildung von Parametern einer Verkehrsüberlastung, z.B. einem Straßenstau, in Relation zu einem Fokus. Zum Abbilden der Verkehrsüberlastung kann beispielsweise gehören, dass man die durchschnittliche Länge eines Staus über ein bestimmtes Zeitintervall, die Bewegungsgeschwindigkeit in dem Stau und die Eintreffzeit bis zu dem Stau bestimmt. Diese Parameter können dann wiederum verwendet werden, um eine erwartete Verzögerung der Reiseroute durch die Überlastung oder Trends (z.B. Veränderungen über einen bestimmten Zeitraum) in der Verkehrsüberlastung zu bestimmen.
Das Abbilden findet in Relation zu einem Abbildungsfokus statt, in der Regel dem vorderen Ende eines Straßenstaus. Der Abbildungsfokus wird in der Regel mithilfe des Systems und des Verfahrens bestimmt, die in der zuvor erwähnten PCT Publikation WO 96/14586 beschrieben sind. Alternativ dazu kann dieser Fokus auch durch ein anderes geeignetes Verfahren identifiziert werden, z.B. durch das einfache Abfragen zuvor bestimmter Zielfahrzeuge. Schließlich kann der Fokus auch durch externe Quellen ermittelt werden, z.B. auf der Basis von Berichten über eine problematische Kreuzung oder verdächtige Kreuzungen, die kontinuierlich überwacht werden müssen.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung erstellt das Abbildungssystem Schnappschüsse von Abbildungsproben, die es von einer kleinen Prozentzahl zuvor bestimmter Sonden erhalten hat, z.B. von einem kleinen Prozentsatz Fahrzeuge, die mit einem passenden Empfänger und Sender ausgestattet sind. Die Abbildungsproben werden vorzugsweise als Reaktion auf vordefinerte Übertragungsabfragen empfangen, die vom Abbildungssystem gesendet wurden. Der Notwendigkeit entgegentretend, die Längen des Verkehrsstaus abschätzen zu müssen, kann in einer Ausführung der Erfindung die Bestimmung der durchschnittlichen Länge eines Straßenstaus auf einem direkten Ansatz basieren, in dynamischen Bedingungen zu denen Unterschiede in der Eintreffrate von Fahrzeugen in dem Straßenstau und die Wegfahrraten von Fahrzeugen aus dem Straßenstau über einen Zeitraum gehören können. In bevorzugten Ausführungen der Erfindung, kann die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit innerhalb des Straßenstaus bestimmt werden, ohne dass dafür die Bandbreite, die von den Sondenfahrzeugen verwendet wird, erhöht werden muss. Die Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit zusätzlich zu der Länge der Verkehrsüberlastung macht es möglich, die erwartete Zeitverzögerung für ein Fahrzeug zu bestimmen, das kurz davor ist, auf die Verkehrsüberlastung zu treffen. Das Verfahren, Bewegungsgeschwindigkeiten zu bestimmen, kann Melder-Fahrzeuge isolieren, wobei das Melden dazu genutzt werden kann, das Verfahren der Erfindung zu verbessern, z.B. um die Genauigkeit, mit der die Länge des Straßenstaus bestimmt werden kann, zu erhöhen und/oder Informationen über Trends in der Verkehrsüberlastung zur Verfügung zu stellen (Vergrößerung/Verkleinerung des Straßenstaus). Eine derartig isolierte Abbildung versetzt das System beispielsweise in die Lage, nicht überlappende Segmente in den Abbildungsproben zu konzentrieren und so die Eintreffrate an dem Straßenstau abzuschätzen. Dieses Verfahren kann zusammen mit einer geschätzten Wegfahrrate kombiniert werden, um Trends in der durchschnittlichen Länge des Straßenstaus über einen Zeitraum zu ermitteln, wobei ein von einem Fahrzeug gewählter, bevorzugter Weg auf der Basis einer aktuellen Zeitverzögerung oder aber anhand des Trends in der Verkehrsüberlastung gewählt werden kann.
Die Konzentration von nicht überlappenden Segmenten der Abbildungsprobe, gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, kann auch nützlich sein, um die Prozentzahl der Sondenfahrzeuge in einer Verkehrsüberlastung abzuschätzen. Auf der Grundlage dieser Abschätzung, zusammen mit einer Berechnung der erwarteten Eintreffrate und der erwarteten Bewegungsgeschwindigkeit, kann die durchschnittliche Länge präziser bestimmt werden. Das bedeutet, dass die Zahl der Abbildungsproben optimiert werden kann, um eine genaue Bestimmung der durchschnittlichen Länge der Verkehrsüberlastung auf der Basis der oben beschriebenen Parameter zu ermöglichen. Zuvor gespeicherte Daten, die durch eine Computersimulation verschiedener Bedingungen von Verkehrsüberlastungen erstellt werden können, können benutzt werden, um die ideale Anzahl von Abbildungsproben für die Bestimmung der durchschnittlichen Länge zu ermitteln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, und so wie in diesem Dokument beschrieben, können verkettete Abbildungsproben verwendet werden, um die Eintreffrate und die Prozentzahl der Sonden abzuschätzen. In Verkehrssituationen, in denen zwei oder mehr Überlastungen miteinander in einem Zusammenhang stehen, können mehrere dieser Verkettungen aus mehreren unterschiedlichen Verkehrsüberlastungen kombiniert werden, um die Abschätzung der Parameter zu verbessern. Um beispielsweise die Prozentzahl der Sonden auf Grundlage der Maximum-Likelihood-Schätzung für binomiale Verteilung abzuschätzen, kann die Verkettung von mehr als einer verketteten Abbildungsprobe aus verschiedenen korrelierten Straßen von einem statistischen Schätzer verwendet werden. Das kann auch benutzt werden, um Abschätzungen von kurzen verketteten Beispielen zu einem frühen Zeitpunkt der Abbildung einer Verkehrsüberlastung zu verbessern.
Die Bewegungsgeschwindigkeit innerhalb der Verkehrsüberlastung, die auf der Grundlage von zwei Abbildungsproben ermittelt werden kann, lässt sich auch verwenden, um eine minimal erforderliche Rate für das Aufnehmen von Schnappschüssen von Abbildungsproben gemäß einer wählbaren Genauigkeit bei der Bestimmung der durchschnittlichen Staulänge zu ermitteln. In Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann der Grad der Genauigkeit zur Bestimmung der durchschnittlichen Staulänge auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit durch Computersimulationen abgeschätzt werden und in Form von gespeicherten Daten zur Bestimmung einer angemessenen Abbildungsprobenrate herangezogen werden. Wie bereits weiter oben erwähnt, kann die Bewegungsgeschwindigkeit auf der Basis von zwei Abbildungsproben ermittelt werden. In einer anfänglichen Phase des Abbildungsprozesses, wenn die durchschnittliche Eintreffrate von Fahrzeugen in der Verkehrsüberlastung und die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei einem eintreffenden Fahrzeug um eine Sonde handelt, noch nicht korrekt berechnet werden kann, können zuvor gesammelte statistische Daten verwendet werden, um den Abschätzungsprozess einzuleiten. Eine Präzisierung dieser Anfangswerte kann während des Prozesses vorgenommen werden, indem verknüpfte Segmente von nicht überlappenden Segmenten von Abbildungsproben erstellt und die durchschnittliche Eintreffrate sowie der Prozentsatz der Sonden bestimmt werden. Dadurch lässt sich die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei dem eintreffenden Fahrzeug um eine Sonde handelt, bestimmen. Ein ähnlicher Ansatz kann auch verwendet werden, um die Anzahl der Abbildungsproben gemäß der zuvor gespeicherten Daten zu bestimmen.
Die zuvor gespeicherten Daten können auf Computersimulationen basieren, um eine minimale Fehlerquote bei der Bestimmung der durchschnittlichen Länge oder einer modifizierten durchschnittlichen Länge zu gewährleisten. Die modifizierte durchschnittliche Länge kann vorbestimmte Parameter berücksichtigen, und so beispielsweise spätere Abbildungsproben stärker gewichten als frühere Abbildungsproben oder andere Wunschkriterien berücksichtigen, die zu einem genaueren Abschätzungsprozess führen. Während die Verkehrssituation abgebildet wird, werden statistische Daten zu den durchschnittlichen Eintreffzeiten und der Verteilung von Sondenfahrzeugen gesammelt, wodurch das System zu einem relativ frühen Zeitpunkt im Abbildungsprozess zu realistischen Werten wechselt, noch bevor man erwarten würde, ausreichende Abbildungsproben zur Abschätzung dieser Parameter zu besitzen.
Im Falle der Verkehrsampelsteuerung kann die Abfragungsrate der Sonden entsprechend der Häufigkeit der Ampelumschaltung eingestellt werden, zum Beispiel um die Zeitpunkte des Umschaltens auf grün zu berücksichtigen. Die Umschaltpunkte der Ampel können mittels der Sondendaten entsprechend der Reaktionszeit auf ein grünes Licht, skaliert in Abhängigkeit von der Entfernung zur Ampel, übermittelt werden. Gemäß dieser Ausführung können die Zeiten wie oben beschrieben durch eine Meldung einer Sonde, die zum Zwecke der Abschätzung der Bewegungsgeschwindigkeit und anderer Abschätzungen isoliert wurde, zur Verfügung gestellt werden. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass die durchschnittliche Länge eines Straßenstaus mit minimaler Fehlermarge ermittelt werden kann, wenn die Wegfahrrate in jeder Abbildungsprobe ausreichend ähnlich der Eintreffrate ist.
Wenn die durchschnittliche Wegfahrzeit nicht gleich der durchschnittlichen Eintreffzeit ist, kann die Wegfahrzeit künstlich angepasst werden, um die Länge der Abbildungsproben nach oben oder unten zu verändern, so dass die durchschnittliche Wegfahrzeit an die durchschnittliche Eintreffzeit angepasst wird. Das kann hilfreich sein, um die Länge des Straßenstaus zu bestimmen. Wenn die Länge des Staus auf der Basis der künstlichen Anpassung erst einmal bestimmt ist, kann ein erneuter Anpassungsschritt vorgenommen werden, um die künstliche Anpassung zu kompensieren. Diese Kompensation kann auf einem neu gewichteten Durchschnitt basieren, der einen Trend in der Länge des Straßenstaus berücksichtigt. Die Bestimmung der durchschnittlichen Länge des Straßenstaus kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf den jüngsten Abbildungsproben basieren, entsprechend der Anzahl der Abbildungsproben, mit denen die Länge des Straßenstaus am besten bestimmt werden kann. Aufeinander folgende Durchschnittswerte für die Länge müssen durch einen entsprechenden Filter der in der Erfindung bekannt ist, geführt werden, um große, willkürliche Veränderungen zu eliminieren.
Die vorliegende Erfindung umfasst eine Reihe von Verbesserungen gegenüber dem Prior Art System, welche die positionsbezogene Genauigkeit des Systems verbessern.
Wie auch in dem weiter oben beschriebenen Prior Art System können bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung das positionsbezogene Datenübernagungssystem der weiter oben genannten PCT Publikation nutzen. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auch die allgemeine Struktur des Senders und Empfängers wie in dieser Publikation und in dem Hintergrund zu dieser Erfindung beschrieben nutzen. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass viele Merkmale der Verfahren, Geräte und Systeme, die in der zuvor erwähnten Publikation beschrieben werden, auch auf die vorliegende Erfindung anwendbar sind, weil die vorliegende Erfindung eine Kommunikationsplattform und verwandte Technologien nutzt, die denen ähnlich sind, die in der zuvor erwähnten Publikation beschrieben sind.
Entsprechend einiger Aspekte von einigen bevorzugten Ausführungen der Erfindung basiert das Abbilden von Überlastungen auf der Identifizierung des Anfangspunktes des Verkehrsüberlastung und einer Bestimmung der Entfernung von Fahrzeugen vom Anfangspunkt der Überlastung oder vom Fokus. Die Länge der Überlastung wird geschätzt anhand der Entfernung des Fahrzeugs, das am weitesten von der Überlastung entfernt ist und dessen Geschwindigkeit unterhalb eines bestimmten Geschwindigkeitswertes liegt, vorzugsweise für einen bestimmten Mindestzeitraum.
Im Idealfall werden die Fahrzeugpositionen nicht für einzelne Fahrzeuge bestimmt. Die Fahrzeuge melden vielmehr entsprechend ihrer Position, die in einem zuvor bestimmten Sub-Gebiet liegt, ob Sie anhalten mussten oder ob ihre Geschwindigkeit unter einen bestimmten Wert gefallen ist.
Im Idealfall werden Fahrzeugpositionen über einen bestimmten Zeitraum zusammengetragen um so eine Überlastungsabbildung darzustellen. Im Idealfall werden die Positionen, die miteinander kombiniert werden, mit der gleichen Auflösung für die Position bestimmt. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich.
Entsprechend eines Aspektes einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Position eines Fahrzeugs basierend auf einer Entfernung zu einem bekannten Fokus einer Verkehrsüberlastung berichtet.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Stelle einer potenziellen Überlastung durch Fahrzeuge bestimmt, die zum Stillstand gekommen sind oder die sich langsam fortbewegen und ihre Position mit einer niedrigen Auflösung melden, zum Beispiel unter der Verwendung eines rechteckigen Koordinatensystems für zweidimensionales Abbilden. Wenn eine potenzielle Überlastung identifiziert wurde, wird die Position der Fahrzeuge basierend auf deren Entfernung von einem Fokus einer Überlastung berichtet.
Somit bietet sich gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eine Methode zum Abschätzen der Position (in einem ITS-System) der Länge der Überlastung an einem Fokus einer Verlangsamung, wobei das Verfahren besteht aus:
Bestimmung der Positionen eines oder mehrerer Fahrzeuge, die am weitesten vom Fokus entfernt sind, als Zeitfunktion; und die Abschätzung der Länge der Überlastung basierend auf der Funktion.
Im Idealfall wird die Position als Position eines Fahrzeugs abgeschätzt, das am weitesten vom Fokus entfernt ist.
Im Idealfall wird die Position als Position eines Fahrzeugs abgeschätzt, das während eines bestimmten vorangegangenen Zeitraums am weitesten vom Fokus entfernt ist.
Außerdem steht gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Verlässlichkeit eines ITS-Systems zu Verfügung, wobei das Verfahren besteht aus: Bestimmung der Position einer Vielzahl von Fahrzeugen; Bestimmung einer Angabe eines Verkehrsstillstands wenn mehr als ein Fahrzeug in einer Reihe von Fahrzeugen anhalten muss.
Innerhalb dieser Veröffentlichung können die Bedingungen und Begriffe, dort wo es zutreffend ist, wie folgt definiert werden.
Abbildungsfokus
Eine Position in einer abgebildeten Straße, die das vordere Ende des Abbildungsbereichs, in dessen Richtung sich der Verkehr bewegt, definiert; bezieht sich in der Regel auf das vordere Ende einer Verkehrsüberlastung.
Sonde
Ein Fahrzeug, das über einen Sender verfügt, der an einen Computer angeschlossen ist und die beide über einen intelligenten Sender verfügen, durch den der Computer Daten zu den Zeiten und Positionen erhält, anhand derer dank eines zuvor festgelegten Verfahrens Überlastungsbedingungen und Bewegungszyklusparameter erkannt werden können, sowie Idealerweise auch einen Empfänger durch den ein Abbildungssystem die Aktivitäten der Berichte steuern kann, im Idealfall einschließlich des Umfangs der von der Sonde zu erwartenden Überlastung, Auflösung der Positionsmeldung, tatsächliche Meldezeit eines charakteristischen Wertes seiner Position, Deaktivierung von Übertragungen durch Sonden, die näher als eine bestimmte Position an dem Abbildungsfokus sind, einschließlich der erneuten Aktivierung dieser Sonden, und entsprechend eines zuvor erstellten Protokollberichts und zusätzlich, aber nicht beschränkt darauf, eines oder mehrere der folgenden Merkmale: Ankunftszeit an einer überlasteten Straße, vorzugsweise in einer Kurzform wie beispielsweise die verstrichene Zeit innerhalb eines Abbildungszyklus, Anzeige, dass sich das Fahrzeug außerhalb der Abbildungsbereichs befindet, Zeit in Bezug auf das Passieren einer Position wie beispielsweise dem Abbildungsfokus, erwartete Zeit des Umschaltens auf grünes Licht, wenn eine Straße durch Ampelsignale kontrolliert wird, basierend auf zuvor festgelegten Abschätzungen für die Verzögerung eines Fahrzeugs bei der Anfahrt in Abhängigkeit von dessen Position in einer wartenden Schlange, vorzugsweise in einer Kurzform wie beispielsweise der verstrichenen Zeit innerhalb eines Zyklus, wie dem Zyklus der Abbildungsproben oder dem Zyklus der Ampelsignalsteuerung (verschiedene solcher unterschiedlichen Berichte können vom Abbildungssystem in einen Mittelwert umgewandelt werden); die Meldungen werden vorzugsweise ein Sendeverfahren verwenden, das charakteristische Werte überträgt, indem ein Signal in dem Schlitz gesendet wird, der seinen charakteristischen Wert am besten repräsentiert.
Charakteristischer Positionswert
Ein Wert, den eine Sonde entsprechend eines zuvor festgelegten Protokolls in Bezug auf ihre Position liefert, oder eine Angabe zu ihrer Position, wie z.B. die Entfernung zu einem Abbildungsfokus an der Straße oder anderweitig entlang eines vom Protokoll bestimmten Pfades.
Abbildungssystem
Ein System, das aus einem Empfänger besteht, der Meldungen von Sonden empfängt, und einem Computer, der Abbildungsproben anhand empfangener Meldungen erstellt und die Abbildungsproben verarbeitet, um Merkmale der Verkehrsüberlastung zu liefern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine oder mehrere der folgenden Meldungen: Wegfahrlänge von der Verkehrsüberlastung zwischen Abbildungsproben und vorzugsweise den unterschiedlichen Merkmalen; Eintrefflänge bis zur Verkehrsüberlastung zwischen Abbildungsproben und vorzugsweise den unterschiedlichen Merkmalen; geschätzte Länge des Straßenstaus; geschätzte durchschnittliche Wartezeit in einem Straßenstau; Trend in der Länge des Straßenstaus; geschätzte Länge eines Straßenstaus zu einem bestimmten Zeitpunkt und möglicherweise Interpretation der Werte für Längenangaben in einer Verkehrsüberlastung anhand der Anzahl der Fahrzeuge, basierend auf der erwarteten durchschnittlichen Verweillänge während der sich ein Fahrzeug beispielsweise in einem kompletten Stillstand befindet.
Das System ist vorzugsweise auch mit einem Sender ausgestattet, der entsprechend eines zuvor bestimmten Protokolls das Senden von Sonden steuert, vorzugsweise einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eines oder mehrerer dieser Merkmale:
Erforderliche Kriterien von Verkehrsbedingungen, die eine Meldung ermöglichen; Auflösung von Meldungen; und vorzugsweise die Zeit des Sendens eines charakteristischen Wertes einer Position, die sich auf eine frühere Zeit bezieht als die gesendete Zeit; Deaktivierung der Sendefähigkeit von Sonden, die näher als eine bestimmte Position am Abbildungsfokus sind, sowie die erneute Aktivierung der Sendefähigkeit.
Das System wird vorzugsweise den Sonden Schlitze zuteilen, so dass die Schlitze entsprechend eines zuvor bestimmten Protokolls eine Reihe von Positionen oder Zeitintervallen in kleinere Segmente unterteilen, damit jeder Bereich von einem anderen Schlitz repräsentiert wird.
Abbildungsprobe
Ein oder mehrere mit der Zeit korrelierte Positionswerte beziehen sich normalerweise auf zeitbezogene Einschränkungen, die einen Schnappschuss der Sondenpositionen in einer Verkehrsüberlastung liefern.
Charakteristische Bereichswerte
Ein Wert, der einen oder mehrere charakteristische Werte repräsentiert, wie beispielsweise Positionen innerhalb einer Reihe von Meldungen in einer Abbildungsprobe. Charakteristische Werte eines Bereichs können einen Mittelwert von Positionen oder einen Mittelwert von Entfernungen vom Abbildungsfokus liefern oder einen Gewichtungsmittelwert, der Parameter berücksichtigt, die die Ungenauigkeit in Berichten beeinflussen. Ein charakteristischer Wert eines Bereichs kann auch den Durchschnitt verschiedener gemeldeter Werte über eine von Sonden gemachte gemeinsame Abschätzung ermitteln, z.B. eine Abschätzung der Zeiteinstellung für das grüne Ampelsignal, die von mehr als einer Sonde in einer wartenden Schlange gemeldet wird, entsprechend der Entfernung von der Ampel und der Reaktionszeit auf das Ampelsignal. Solche Meldungen können unterschiedliche Aktualisierungen in Bezug auf einen gemeinsamen Referenzzeitpunkt benutzen.
Verweillänge eines Fahrzeugs
Durchschnittliches Segment einer Straße, das der Länge zwischen dem vorderen Ende eines Fahrzeugs und dem Fahrzeug davor oder dahinter entspricht.
Abbildungsbereich
Ein Bereich, der dem abgebildeten Teil der Straße entspricht. Beinhaltet in der Regel die Überlastung angefangen vom Abbildungsfokus.
Unter der Verwendung der oben definierten Terminologie und gemäß bevorzugter Ausführungen der Erfindung, steht somit ein Verfahren zur Abschätzung der Länge eines Straßenstaus zur Verfügung, basierend auf Sondenfahrzeugen, die charakteristische Werte ihrer Position an einen Empfänger eines Abbildungssystems melden, das die Meldungen u.a. wie folgt bearbeitet:

(a) Erstellung einer zuvor bestimmten Anzahl von Abbildungsproben;
(b) In jeder Abbildungsprobe Bestimmung einer Position, die sich auf die Position einer Sonde bezieht, die relativ weit von einem Abbildungsfokus entfernt ist, vorzugsweise eine Position, die nah an der am weitesten entfernten Sondenposition ist;
(c) Auswählen der Position – anhand der in Schritt (b) bestimmten Positionen – die am weitesten vom Abbildungsfokus entfernt ist, wodurch eine Angabe der Länge des Straßenstaus ermittelt wird.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die in Schritt (b) bestimmte Position die Position der Sonde, die am weitesten vom Abbildungsfokus entfernt ist.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung wird nach der Erstellung einer Abbildungsprobe eine Antwort an die Melder gesendet, mit der die Sender deaktiviert werden, die innerhalb eines zuvor bestimmten Bereichs in der erstellten Abbildungsprobe keine Meldung gesendet haben, so dass diese deaktivierten Sender keine Berichte mehr senden können. Der ausgewählte Bereich kann die Position der am weitesten entfernten Sonde mit einschließen. Darüber hinaus gibt es gemäß der bevorzugten Ausführungen der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung von Verkehrsbewegung und Länge des Straßenstaus, in einem System, in dem Sonden als Reaktion auf ein zuvor bestimmtes Protokoll charakteristische Werte ihrer Position an einen Empfänger des Abbildungssystems melden, das die Meldungen u.a. wie folgt bearbeitet:

(a) Erstellung einer Abbildungsprobe, die mindestens eine der besagten Meldungen enthält;
(b) Auswählen eines Bereichs der besagten charakteristischen Werte einer Position, in denen der am weitesten von einem Abbildungsfokus entfernte Melder in einer in (a) erstellten Abbildungsprobe identifiziert wird;
(c) Senden einer Antwort an die Melder, die gemäß eines zuvor festgelegten Verfahrens Sender deaktiviert, die keinen Meldung innerhalb des ausgewählten Bereichs für weitere Meldungen gesendet haben;
(d) Empfangen weiterer Meldungen und Erstellung einer nachfolgenden Abbildungsprobe;
(e) Wiederholen der Schritte (a) bis (d) entsprechend eines zuvor festgelegten Verfahrens;
(f) Aus den in Schritt (b) ausgewählten Bereichen den am weitesten entfernten, ausgewählten Bereich auswählen, der eine Angabe zur Länge des Straßenstaus macht;
(g) Bestimmung der Bewegungslänge in Richtung eines Abbildungsfokus mittels Berechnung eines charakteristischen Bereichswertes für einen Bereich in einer Abbildungsprobe, nachfolgend auf die erste Abbildungsprobe, die den charakteristischen Wert einer Position einschließt, der die am nächsten gelegene Position zur Abbildungsprobe anzeigt, sowie Berechnung der Differenz zwischen dem besagten charakteristischen Bereichswert und dem charakteristischen Bereichswert eines entsprechenden ausgewählten Bereichs in einer früheren Abbildungsprobe.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der in Schritt (b) ausgewählte Bereich im Wesentlichen der charakteristische Wert der Position der am weitesten entfernten Sonde.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Angabe zur Länge des Straßenstaus im Wesentlichen auf der Basis der am weitesten entfernten ausgewählten Position in den erstellten Abbildungsproben bestimmt.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wir die Auflösung der von den Sonden erhaltenen Positionsbereiche gemäß einer Fahrzeug-Verweillänge in einem Straßenstau in unterschiedlichen Verkehrsbedingungen bestimmt.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung sind mindestens zwei unterschiedliche Meldungen von mindestens einer Sonde erforderlich, um die Länge des Straßenstaus zu bestimmen.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung liegt die durchschnittliche Anzahl der Abbildungsproben zwischen 3 und 6 für die erwartete durchschnittliche Prozentzahl Sonden im Bereich von 3–5 Prozent. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl der Abbildungsproben auf der Grundlage von zuvor gespeicherten Daten bestimmt, die sich auf die durchschnittliche Bewegung in einem Zeitraum beziehen, sowie auf eine geschätzte Wahrscheinlichkeit des Eintreffens von Sonden und eine geschätzte Eintreffrate von Fahrzeugen. In einigen Ausführungen der Erfindung schätzt das Abbildungssystem die Wahrscheinlichkeit des Eintreffens von Sonden entsprechend eines zuvor festgelegten Verfahrens auf der Basis der Prozentzahl Sonden unter Fahrzeugen, die an der Überlastung eintreffen, und zu diesen Verfahren zählen u.a.:
Verkettung einer Vielzahl von nicht überlappenden Segmenten aufeinander folgender Abbildungsproben entsprechend der Bewegung zwischen Abbildungsproben;
Bestimmung der Anzahl der Fahrzeuge in den verketteten Segmenten durch das Verhältnis der Länge der verketteten Segmente zu der erwarteten Fahrzeug-Verweillänge auf der gestauten Straße;
Bestimmung des Prozentsatzes an Sonden mittels einer statistischen Abschätzung auf der Basis der Verteilung der gesammelten Sonden, die über den für die Abbildungsproben relevanten Zeitraum von verketteten Segmenten identifiziert wurden.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die statistische Abschätzung entsprechend einer angenommenen binomialen Verteilung von Sonden in den verketteten Abbildungsproben ausgewählt.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der verketteten Abbildungsproben im Wesentlichen auf das verstrichene Zeitintervall begrenzt, in dem die erwartete Wahrscheinlichkeit der Sondenankunft an der Überlastung stationär ist.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die zuvor gespeicherten Daten optimiert, um die Anzahl der Abbildungsproben zu ermitteln, mit denen im Wesentlichen die minimal erwarteten Fehler in der ermittelten Angabe der Länge des Straßenstaus gewährleistet werden, im Vergleich zu der realen durchschnittlichen Länge des Straßenstaus gemäß den entsprechenden Abbildungs proben.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Optimierungskriterium die Mindestdifferenz zwischen der kumulativen Fehler-Verteilungsfunktion, die angibt, dass die Abschätzungen zu lang sind und der kumulativen Verteilungsfunktion, die angibt, dass die Abschätzungen zu kurz sind.
In einer Ausführung der vorliegenden Erindung werden die zuvor gespeicherten Daten auf der Grundlage einer Simulation vorbereitet, die die Anzahl der Abbildungsproben anzeigt, die erforderlich sind, um die minimal erwarteten Fehler für unterschiedliche Überlastungsbedingungen zu gewährleisten, einschließlich Bewegungsgeschwindigkeit, Eintreffrate und Prozentsatz an Sonden.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden Abbildungsproben zu einem Zeitpunkt vor der Bestimmung der Angabe zu der Länge des Straßenstaus entsprechend einem zuvor festgelegten Verfahren angepasst, das die Position des Abbildungsfokus in der Abbildungsprobe virtuell anpasst, um Unterschiede zwischen Bewegungsgeschwindigkeit und unterschiedlicher Eintreffrate zu beseitigen.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die bestimmte Angabe zu einem Zeitpunkt nach der Bestimmung der Angabe zur Länge des Straßenstaus durch einen Wert angepasst, der die zuvor an den Abbildungsproben gemachten Anpassungen angibt, um die Effekte zuvor an den Abbildungsproben gemachter Anpassungen zu beseitigen.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden aufeinander folgende neue Angaben zu Länge des Straßenstaus entsprechend einem Verfahren bestimmt, das die neuesten aufeinander folgenden Abbildungsproben beinhaltet.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein eindimensionaler Mittelfilter auf die aufeinander folgenden Angaben zur Länge des Straßenstaus angewendet.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden zeitkorrelierte Abbildungsproben entsprechend einer erforderlichen Auflösung der Längenbestimmung des Straßenstaus gesammelt, basierend auf der Wegfahrrate von Fahrzeugen aus der Verkehrsüberlastung.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl der Fahrzeuge in einem Segment der Schlange der Verkehrsüberlastung entsprechend einer geschätzten Verweillänge der Fahrzeuge bestimmt.
Des weiteren, und gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, gibt es eine Methode zur Erstellung von Bedingungen, die die Abschätzung der Verkehrsbewegungsrate auf einen Abbildungsfokus in Richtung einer Verkehrsüberlastung ermöglichen, sowie auch der Länge der Verkehrsüberlastung zu einem bestimmten Zeitpunkt, wobei Sonden entsprechend eines zuvor festgelegten Protokolls charakteristische Werte ihrer Position an einen Empfänger eines Abbildungssystems senden, das die Berichte verarbeitet, mit Verfahren, die u.a. folgendes beinhalten:

(a) Erstellung einer ersten Abbildungsprobe, die mindestens eine der besagten Meldungen beinhaltet;
(b) Festlegung eines Bereichs der besagten charakteristischen Positionswerte, in dem mindestens eine der besagten Meldungen in der ersten Abbildungsprobe identifiziert wurde;
(c) Senden einer Antwort an die Melder, die gemäß eines zuvor festgelegten Verfahrens Sender deaktiviert, die keine Meldung innerhalb des ausgewählten Bereichs für weitere Meldungen gesendet haben.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der charakteristische Wen einer Position eine Angabe zu der Entfernung des Melders vom Abbildungsfokus.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die durch eine Meldung erstellte Abbildungsprobe an das Abbildungssystem mit einer Antwortzeit übermittelt, die mit dem Abbildungssystem und den Meldern synchronisiert ist.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine Meldung über einen charakteristischen Wen einer Position ein Signal, das von mindestens einer Sonde in einem Schlitz gesendet wird, bezüglich der Antwortzeit, die einen Bereich von Positionen angibt.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Zeit der positionsbezogenen Berichte durch eine Übertragungsanfrage an die Sonden bestimmt.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung beinhaltet der ausgewählte Bereich, in dem Melder nicht deaktiviert werden, die Position des Melders, der am weitesten vom Abbildungsfokus entfernt ist.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der gesendeten Antwort zur Deaktivierung der Sender um eine Nachricht einschließlich Abbildungsproben, die entsprechend eines zuvor festgelegten Verfahrens den Meldern befiehlt, das Senden von weiteren Meldungen zu deaktivieren, wenn sie keine Meldung innerhalb eines Bereichs in der Abbildungsprobe entsprechend des zuvor festgelegten Verfahrens gesendet haben.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung reaktiviert die Sonde nach der Deaktivierung ihren Sender entsprechend eines zuvor festgelegten Verfahrens zu einer Zeit, nachdem sie den Abbildungsfokus passiert hat.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung berichtet ein nicht deaktivierter Melder eine Zeitangabe, die für sein Eintreffen an der berichteten Position steht.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Meldung zur Angabe der Zeit um ein Signal, das von einem Melder in einem Schlitz gesendet wird, der ein Zeitintervall in den Zeitbeschränkungen der Abbildungsproben angibt.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung empfängt das Abbildungssystem nach der Deaktivierungsantwort neue Meldungen und erstellt eine zweite Abbildungsprobe einschließlich neuer Meldungen.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung meldet ein Melder aus dem ausgewählten Bereich eine Angabe, dass er sich außerhalb des Abbildungsbereichs befindet, wenn er den Abbildungsfokus zu einem Zeitpunkt vor den Zeitbeschränkungen der zweiten Abbildungsprobe passiert. Idealerweise führt in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Angabe, dass sich ein Melder außerhalb des Abbildungsbereichs befindet zu keiner Veränderung in der Bewegungsgeschwindigkeit.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Angabe darüber, dass sich ein Fahrzeug außerhalb des Abbildungsbereichs befindet ein in einem Schlitz übertragenes Signal, dass eine Übertragung darin eine Angabe in Bezug auf diese Bedingung ist.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung bestimmt das Abbildungssystem die Länge der Bewegung, indem ein charakteristischer Wert eines Bereichs für einen Bereich in einer Abbildungsprobe infolge einer Deaktivierungsantwort berechnet wird, zu dem der charakteristische Positionswert zur Angabe der am nächsten am Abbildungsfokus gelegenen Position gehört und indem die Differenz zwischen dem charakteristischen Bereichswert und dem charakteristischen Bereichswert des entsprechenden, ausgewählten Bereichs in einer früheren Abbildungsprobe berechnet wird.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung bestimmt das Abbildungssystem die Wegfahrrate aus dem Abbildungsfokus in einer Verkehrsüberlastung in Längeneinheiten einer gestauten Straße pro Zeiteinheit entsprechend der ermittelten Bewegungslänge hin zu einem Abbildungsfokus.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung bestimmt das Abbildungssystem entsprechend der Bewegung hin zu dem Abbildungsfokus einen nicht belegten Raum, der zwischen den Fahrzeugen der gestautert Straße erwartet wird.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung bestimmt die ermittelte Bewegungslänge hin zu dem Abbildungsfokus verbunden mit der durchschnittlichen Verweillänge eines Fahrzeugs, einschließlich dessen nicht belegten Raums, die Wegfahrrate eines Fahrzeugs aus der Verkehrüberlastung.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Zeit zu der ein Ampelsignal auf grün wechselt vom Abbildungssystem im Wesentlichen anhand der Meldungen der Sonden ermittelt.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, entsprechend eines zuvor festgelegten Verfahrens, meldet eine Sonde gegenüber dem Abbildungssystem eine Zeit, wann das Ampelsystem auf grün umspringt, mittels einer zuvor bestimmten Verzögerungszeit, die ein Fahrzeug benötigt, um entsprechend seiner Position in einer wartenden Schlange auf das Signal zu reagieren.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird der Zeitpunkt des Ampelsignalwechsels im Wesentlichen auf der Grundlage eines Signals erkannt, das in einem Schlitz gesendet wird, der für ein Zeitintervall steht, das die Zeitmeldung am besten charakterisiert.
In einer der bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung, entsprechend eines zuvor festgelegten Verfahrens, schätzt das Abbildungssystem die Eintreffrate an der Verkehrsüberlastung unter anderem mit den folgenden Methoden:
Verkettung einer Vielzahl von nicht überlappenden Segmenten aufeinander folgender Abbildungsproben entsprechend der zwei genannten positionsbezogenen Meldungen;
Bestimmung von Zeitintervallen zwischen zwei Eintreffzeitmeldungen, die zu zwei positionsbezogenen Berichten gehören.
Bestimmung der durchschnittlichen Eintreffrate hinsichtlich der Segmentlänge, die von eintreffenden Fahrzeugen in aufeinander folgenden Abbildungsproben belegt wird, indem das Verhältnis der Gesamtlänge des verketteten Segments zu der Anzahl der Abbildungsproben berechnet wird.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der verketteten Abbildungsproben im Wesentlichen auf ein abgelaufenes Zeitintervall beschränkt, in dem erwartet wird, dass die durchschnittliche Eintreffrate von Sonden an der Verkehrsüberlastung stationär ist.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung bestimmt die von nicht deaktivierten Meldern zurückgelegte Strecke hin zu dem Abbildungsfokus zwischen zwei aufeinander folgenden Abbildungsproben den Punkt zwischen aufeinander folgenden, verketteten Segmenten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Um die Erfindung besser zu verstehen, und um zu verstehen, wie die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann, werden uneingeschränkte, bevorzugte Ausführungen der Erfindung im Folgenden mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben:
1 zeigt eine ursprüngliche Abbildung, die von einem Prior Art ITS-System erstellt wurde.
2 zeigt eine zweite, detailliertere Abbildung, die in einem zweiten Schritt von dem Prior Art ITS-System erstellt wurde.
3 zeigt eine Darstellung mit zusätzlichen Informationen, die von dem Prior Art ITS-System erstellt wurde.
4 zeigt eine Darstellung mit weiteren zusätzlichen Informationen, die von dem Prior Art ITS-System erstellt wurde.
5 ist ein allgemeines Blockdiagramm eines Senders, für das Prior Art ITS-System, das auch bei der vorliegenden Erfindung sehr nützlich ist.
6 ist ein allgemeines Blockdiagramm eines Empfängers, für das Prior Art ITS-System, das auch bei der vorliegenden Erfindung sehr nützlich ist.
7–12 zeigen ein Schema für das Abbilden von Verkehrsüberlastungen entsprechend einer bevorzugten Methode der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt ein System für das Einholen von Abbildungsinformationen entsprechend einer bevorzugten Methode der vorliegenden Erfindung.
14 und 15 sind schematische Blockdiagramme von Abbildungssystemen für Verkehrsüberlastungen, entsprechend bevorzugter Methoden der vorliegenden Erfindung, mit Schnittstelle zu einem Fahrzeugnavigationssystem (FNS).
16A zeigt beispielhafte Ergebnisse einer Computersimulation zu Abfragen von Fahrzeugpositionen mit Bezug auf einen Fokus einer Verkehrsüberlastung entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.
16B zeigt einen mittels der Abfrage aus 16A ermittelten Verkehrsstrom.
17A und 17B sind Flussdiagramme eines Verfahrens zur Bestimmung der optimalen Anzahl von Abbildungen für das Schätzen der Länge einer Schlange.
18A und 18B sind Tabellen, die die Computersimulationsergebnisse der Anwendung der in 17A und 17B gezeigten Verfahren zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
In einem groß angelegten Abbildungssystem für Verkehrüberlastungen ist es in der Regel wünschenswert, einen ausreichend großen Pool von Fahrzeugen in dem Gebiet zu haben, die Informationen aussenden, so dass eine gute Chance besteht, dass zumindest ein Fahrzeug und vorzugsweise eine Vielzahl von Fahrzeugen mit Transceivern Informationen entsprechend der vom Abbildungssystem angeforderten Abfragen sendet. Die Prozentzahl der Fahrzeuge, die mit solchen Transceivern ausgestattet sind bestimmt den Grad der Erfolgswahrscheinlichkeit bei der Erkennung eines Stillstands oder einer Verlangsamung des Verkehrs sowie die Abbildungsstufe der Verkehrsüberlastung.
In den Ausführungen der Verkehrsabbildungssysteme, wie zusammen mit den 1–4 beschrieben, wird ein Fokus der abgebildeten Überlastung ausgemacht, ohne dass das Übertragungs-Anfrage-System a priori etwas über die Kreuzungen (die ein Fokus der Verkehrsüberlastung sein können) wissen muss. Die Wirksamkeit dieser Strategie kann in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung verbessert werden, indem innerhalb des Übertragungssystems Abbildungen verwendet werden, um einen möglichen Fokus, wie z.B. eine Kreuzung auszumachen und zu bestimmen. Darüber hinaus, ganz gleich, wie der Fokus bestimmt wird, kann die Wirksamkeit des Systems verbessert werden, indem Fahrzeuge ihre Position (in Reaktion auf eine Abfrage) als Entfernung von und Richtung zu einem Fokus angeben, oder – wenn Sie interne Abbildungen haben – als Entfernung entlang einer Abzweigung von einer Kreuzung oder einem Fokus einer Verkehrüberlastung auf einer offenen Straße. So kann eine relativ hohe Genauigkeit der geschätzten Länge von Staus auf der Basis von Entfernungen vom Fokus entstehen, wobei ein relativ kleiner Prozentsatz an Fahrzeugen, die mit Abbildungs-Transceivern ausgestattet sind, verwendet wird. Idealerweise wird dabei eine Berechnungslogik angenommen und verwendet, die die Lücke zwischen dem Fokus und der gemessenen Länge logisch mit artifiziellen Antworten von Fahrzeugen auf der (virtuellen) Abbildung füllt, die die gleichen Bedingungen der Verkehrsüberlastung erfahren. Der effektive Einsatz wiederholten Abbildens, wie im Folgenden beschrieben, kann die Wahrscheinlichkeit der Erkennung von Überlastungen sowie die Genauigkeit der Abbildung deutlich erhöhen.
Alternativ dazu kann der Fokus an einer zentralen Station bestimmt und an die Fahrzeuge gesendet werden, so dass die ihn als Referenzposition für das Melden von Entfernungen verwenden können.
In einer großen Stadt kann ein verlässliches Abbilden eine große Anzahl von Fahrzeugen nötig machen, wenn auch einen kleinen Prozentsatz der Gesamtanzahl der Fahrzeuge, die mit einem Abbildungs-Transceiver ausgestattet sind. Des weiteren, auch wenn sich eines der Fahrzeuge in einer Schlange befindet, ist es schwierig, die Position des Endes der Schlange anhand der einen Position abzuschätzen.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung basiert das Abbilden der Staulänge einer Verkehrsverlangsamung oder eines Stillstandes auf einer Entfernung der Fahrzeuge zu und deren Richtung auf einen Fokus einer Verlangsamung. Diese Entfernung kann eine Kreuzung sein oder, im Falle eines Unfalls, z.B. auch der Unfallort. Die Verwendung von Entfernung und Richtung (ursprünglich) von einem Fokus als die gesendete Information, im Gegensatz zu der Übertra gung der zweidimensionalen Abbildung für die Position des Fahrzeugs, ist in der Bandbreitennutzung effizienter, da Sendeschlitze nur für eine Dimension von Positionen anstatt für zwei Dimensionen zur Verfügung gestellt werden müssen.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, wenn ein Fahrzeug eine Verkehrsverlangsamung oder einen Stillstand meldet (als Ergebnis einer Abfrage wie im Zusammenhang mit 2 oder 3, oder durch eine andere Methode) während es sich auf eine Kreuzung zu bewegt, wird angenommen, dass sich der Fokus an der Kreuzung befindet. Für derartige Fokusse basieren die Abfragen und Positionen, die übertragen werden, auf einer Entfernung von einer Kreuzung. Wenn scheinbar keine Kreuzung mit der Verkehrsverlangsamung in Verbindung steht, ist der Fokus unbekannt, unter Umständen solange, bis ein Fahrzeug den Fokus passiert und beschleunigt und auf eine Anfrage, mithilfe derer eine solche Verkehrssituation abgebildet werden soll, antworten kann. Um den Fokus zu identifizieren und den Fokus als Kreuzung zu bestätigen, wenn diese Tatsache zuvor lediglich eine Vermutung war, erfasst ein Fahrzeug vorzugsweise die Zeit und die Position zu der es seine Geschwindigkeit erhöht, um anzuzeigen, dass es einen Fokus passiert hat. Dann können auf anderen Verfahren beruhende Abfragen verwendet werden, um einen oder mehrere Fokusse zu identifizieren und abzubilden. Zu solch einer Abfrage könnten beispielsweise die Kriterien gehören, dass Fahrzeuge, die in der Verkehrsverlangsamung waren und die Geschwindigkeit (am Fokus) wieder erhöhen, in einem oder in einer Vielzahl von Schlitzen antworten, z.B. in Positionsschlitzen entsprechend der Straßenposition, an der sie beschleunigen und, optional dazu, Zeitangeben der Schlitze, die der Zeit und Position entsprechen, zu der sie beschleunigen.
Solche Abfragen können erweitert werden, um eine Angabe zur Position des Fokus zu machen und zu der Dauer, die ein Fahrzeug braucht, um durch eine Verkehrsverlangsamung durchzukommen. Das kann umgesetzt werden durch die gleiche oder eine andere Anfrage, die die aktuelle Zeit als eine Referenzzeit in der Abfrage benutzt, wobei die Zeit, zu der das Fahrzeug die Überlastung zum ersten Mal bemerkt hat, die angeforderte Information in den entsprechenden Schlitzen ist. Somit liefern der Fokus und die vom Fahrzeug in der Überlastung erlebte verstrichene Zeit, eine Angabe zur Durchreisezeit für die Verkehrsüberlastung.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung gibt es Mittel zur Minimierung von Fehlalarmen in Schlitzen, die Streckenabschnitte außerhalb der eigentlichen Verkehrüberlastung abdecken. Eine Strategie zur Vermeidung solcher Fehlalarme besteht dabei darin, die Straßenlänge zur abzubildenden Verkehrsüberlastung zu minimieren. Gemäß dieses Schemas wird die Anzahl der Schlitze (also die Straßenlänge, die abgebildet wird) allmählich auf der Grundlage von Langzeitstatistiken erhöht und durch Kurtzeitstatistiken des aktuellen Abbildungsprozesses verfeinert. Demnach kann die Länge z.B. ein Vielfaches der Entfernung eines zuvor identifizierten Fahrzeugs vom Fokus sein, die Geschwindigkeit der Fahrzeuge beim Passieren etc. Eine weitere Möglichkeit, Fehlalarme zu minimieren, besteht darin, aufeinander folgende Abbildungsryklen miteinander zu korrelieren, um „sich nicht bestätigende Meldungen" zu bestimmen. Wenn also bei einem Abbildungszyklus ein Fahrzeug mit einer bestimmten Entfernung vom Fokus eine Verlangsamung meldet, würde diese Angabe ignoriert, wenn in einem darauf folgenden Abbildungszyklus keine entsprechende Meldung an der gleichen oder einer näheren Position, zu der das Fahrzeug hätte vordringen können, gemeldet wird.
Alternativ oder zusätzlich dazu wird die Position des Fokus der Verlangsamung von einer systemexternen Quelle oder durch ein anderes Verfahren identifiziert. Bevor die Position des Fokus bekannt ist, kann sie geschätzt werden als die Position des am weitesten vorgedrungenen Fahrzeugs in der Überlastung.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine Längenmessung vom Fokus (bei der der Fokus angenommen wird oder positiv identifiziert wurde) für periodische, neue Abbildungen verwendet. In einem solchen System werden Abfragen für wiederholte Neuabbildungen periodisch übertragen und fordern verlangsamte Fahrzeuge, die sich auf den gleichen Fokus zu bewegen, auf, ihre Positionen in Bezug auf die Entfernung vom Fokus zu senden. Dies wird fortgesetzt, so lange es eine Angabe einer Verkehrsüberlastung um den Fokus gibt. Die Daten aus den aufeinander folgenden Zyklen werden benutzt, um das interpretierte Bild der erneut abgebildeten Überlastung auszufüllen, basierend auf langsamen Veränderungen in der Position der Fahrzeuge und auf Fahrzeugen, die aus der Überlastung wegfahren oder dort eintreffen. Das lässt sich erreichen, indem die Überlastung periodisch abgebildet wird und eine Zahl von aufeinander folgenden Abbildungen kombiniert wird, um eine Abbildung von größerer Genauigkeit mit einer etwas niedrigeren aber noch immer akzeptablen Auflösung zu erhalten. Alternativ dazu können Fahrzeuge aufgefordert werden, in einer Reihe von Schlitzen in dem gleichen Abbildungszyklus zu übertragen, wo sie in allen Schlitzen übertragen, die ihre Position innerhalb einer bestimmten zuvor gelagerten Phase repräsentieren. In beiden Fällen repräsentiert jedes Fahrzeug (virtuell, für die Abbildung) eine Reihe von Fahrzeugen in unterschiedlichen Positionen innerhalb der Verlangsamung.
Darüber hinaus kann es für Fokusse, bei denen es sich um eine Kreuzung handelt, unter manchen Umständen möglich sein, z.B. wenn man auf Abfragen basierende, periodische Neuabbildungen verwendet, die Genauigkeit der Neuabbildungen zu verbessern, indem man sie mit den periodischen „Bereinigungen" der Verkehrsüberlastung durch die Ampelschaltung synchronisiert. Die synchronisierte Zeit könnte durch fokus-/zeitbezogenes Melden wie oben beschrieben identifiziert werden.
In bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist es für den Teil des Systems, der sich in den Fahrzeugen befindet, nicht nötig, über Referenzabbildungen zu verfügen. Vielmehr fordern die Abfragen Informationen von den Fahrzeugen an, die sich auf den Fokus zu bewegen und sich an relevanten Positionen befinden.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Fahrzeug seine Position mit einer in einem Straßenkartenspeicher gespeicherten Position in Verbindung bringen. Unter diesen Umständen kann jeder Straßenabschnitt zum Zwecke der ursprünglichen Abfragen passend zu den Gebieten zu lokalen Gruppen und Untergruppen zugeordnet werden. Während des Abbildens, und wenn die Auflösung eine bestimmte Stufe erreicht, oder während des erneuten Abbildens, werden kurze abbildungsbezogene Codes, die auf Straßenkoordinaten und auf der Position des Fokus basieren, entsprechend zugeteilter „eindimensionaler" Schlitzzuteilungsabbildung gesendet.
Eine Angabe eines einzelnen Fahrzeugs, dass es in einiger Entfernung von einer Kreuzung (oder von einem anderen Punkt) verlangsamt wurde oder zum Stehen gekommen ist, kann durch eine Reihe von Bedingungen verursacht werden, die mit einem tatsächlichen Verkehrsstillstand nichts zu tun haben. So kann ein Fahrzeug z.B. aufgrund eines nicht verkehrsbezogenen Fehlverhaltens, das möglicherweise weder den Verkehr beeinflusst, noch das. Ergebnis einer Verkehrsüberlastung ist, zum Stehen kommen oder die Geschwindigkeit verringern. Außerdem, wenn der Anteil der Fahrzeuge in der Gesamtzahl klein ist, ist möglicherweise die Wahrscheinlichkeit nicht besonders hoch, dass ein Auto am Ende der Verkehrsverlangsamung oder in dessen Nähe ist. Die Messungen zur Länge des Stillstands oder der Verlangsamung haben also eine inhärente Genauigkeit, die abhängt von der Prozentzahl der Fahrzeuge in einem Gebiet oder in einer abgebildeten Straße, die Abbildungs-Transceiver haben. Es ist wünschenswert, die Auflösung der Messung der Länge des Stillstands oder der Verlangsamung zu erhöhen und die Zuverlässigkeit der Bestimmung, dass es sich um eine Verlangsamung oder einen Stillstand handelt zu erhöhen, wobei man einen vergleichsweise geringen Prozentsatz an sendenden Fahrzeugen verwendet.
Im Allgemeinen stehen entsprechend bevorzugter Ausführungert der Erfindung eine oder mehrere der folgenden Möglichkeiten und Methoden zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und/oder Auflösung der Abbildung zur Verfügung, bei denen ein relativ geringer Prozentsatz an Fahrzeugen verwendet wird, die mit intelligenten Abbildungs-Transceivern ausgestattet sind:

1. Anforderung, dass mindestens zwei voneinander unterscheidbare Fahrzeuge am gleichen Verkehrsstillstand zum Stehen kommen und andernfalls die Übertragung ignorieren, die für ein einziges Fahrzeug steht (d.h. ein einziger Schlitz).
2. Dort, wo es eine Verkehrsverlangsamung gibt (mit Fahrzeugen, die durch die Überlastung und aus ihr wegfahren und Fahrzeugen, die an der Überlastung eintreffen) das Ende der Verkehrsverlangsamung durch das am weitesten entfernte Fahrzeug von einem Fokus einer Verlangsamung (z.B. eine Kreuzung oder ein Unfall) aus abschätzen.
3. Wiederholen des Abbildens während eines Zeitraums, der länger als ein relativ kurzer Zeitraum eines Abbildungszyklus ist und so das Ermitteln einer Abbildung, die auf zwei oder mehr solcher wiederholter Zyklen basiert. Diese Informationen aus mehrfachem Abbilden können während eines Mehrfachzyklus oder während eines Einfachzyklus wie oben beschrieben gesendet werden. Da man erwarten (und statistisch vorhersagen) kann, dass weitere sendende Fahrzeuge auf die Verkehrsüberlastung treffen werden, liefert die Methode des erneuten Abbildens eine bessere Abschätzung im Hinblick auf die Länge einer Verkehrsverlangsamung, wenn auch mit einem Verlust bei der Zeitauflösung. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass dies dazu führen kann, dass dasselbe Fahrzeug in mehreren Neuabbildungszyklen abgebildet wird oder das verschiedene Fahrzeuge von verschiedenen Zyklen abgebildet werden. Diese Methode beruht auf der Annahme, die in aller Regel auch zutrifft, dass es innerhalb einer oder weniger Minuten bei der Verwendung von zwei oder mehr Abbildungszyklen keine entscheidende Veränderung in der Länge der Schlange auf der gestauten Straße gibt. Demnach ist der Verlust in der Zeitauflösung bei der Verwendung von mehrfachen Neu abbildungen in der Abbildung einer Verkehrsüberlastung nicht bedeutsam. Es kann passieren, wenn zu viel Zeit oder zu viele Wiederholungen bei der Erstellung einer Abbildung gebraucht werden, dass die Abbildung einen statistischen Höhepunkt in der Länge der Verkehrsüberlastung darstellt. Falls erforderlich, kann das vermieden werden, indem die Anzahl der Mehrfachabfragen, die bei der Erstellung einer Abbildung verwendet werden, begrenzt wird. In bevorzugten Ausführungen der Erfindung gibt es eine Überschneidung zwischen aufeinander folgenden Gruppierungen von Abbildungszyklen (d.h. Fenstern), die verwendet werden, um die Länge der Verkehrsüberlastung abzuschätzen. Mit anderen Worten, das älteste Abbildungszyklus-Ergebnis in der vorherigen Abschätzung wird verworfen und durch ein neueres Abbildungszyklus-Ergebnis ersetzt. Dadurch wird das Ergebnis häufiger aktualisiert, als wenn sich nicht überschneidende Gruppierungen für aufeinander folgenden Abschätzungen verwendet würden. Alternativ dazu werden sich nicht überschneidende Gruppierungen verwendet. Das führt zur Korrelation aufeinander folgender Fenster. Um allerdings gelegentlich auftretende, große Fluktuationen in der Länge einer Schlange zu vermeiden, empfiehlt es sich, den Ausgangsfluss durch einen Filter (Mittelfilter o.ä.) zu leiten.
4. Analyse der zeitlichen Entwicklung der Bewegung eines Fahrzeuges, das am weitesten von einer Kreuzung oder dem Fokus einer Verlangsamung entfernt ist. Da Fahrzeuge immer wieder in die Überlastung einfahren, wird eine Verlaufsform der Position des am weitesten entfernten Fahrzeuges eine wellenförmige bzw. unregelmäßige Form haben, wobei die größte Entfernung (höchster Punkt der Wellenlinie) für die Position am Ende der Schlange steht.
5. Bewertung der Zuverlässigkeit von Antworten von Fahrzeugen, die deutlich weiter vom Fokus entfernt sind als das zuvor festgelegte Ende der Überlastung, das auf der Grundlage der Durchfahrrate und auf einer Erwartung einer weiteren Antwort in einer ähnlichen Position (oder etwas näheren Position, basierend auf einer geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Überlastung) des Fahrzeugs ermittelt wurde.

In einigen bevorzugten Ausführungen der Erfindung speichert jedes Fahrzeug seine letzten Positionen und sendet, als seine Position, seine größte Entfernung vom Fokus der Überlastung, während es sich gleichzeitig langsam bewegt. In anderen Ausführungen sendet jedes Fahrzeug seine tatsächliche relative Position (vorzugsweise in einem Schlitz als Antwort auf eine Anfrage), und entweder eine zentrale Station oder andere Fahrzeuge, wie weiter unten beschrieben, berechnen eine geschätzte Länge der Überlastung.
Zur Verdeutlichung der Präsentation sollen die folgenden Begriffsdefinitionen angeführt werden:

1. eine „Abbildung" ist eine einzelne Antwort auf eine fokusbezogene Abbildungsabfrage. Im Allgemeinen basiert sie auf Antworten in zugeteilten Schlitzen.
2. Eine „Übereinanderlegung" ist eine Abbildung in einer Reihe von Abbildungen, die zur Ermittlung einer Abschätzung einer Staulänge in einer Verkehrsüberlastung verwendet wird.
3. „Übereinanderlegen" bezeichnet das Schätzen einer Staulänge durch das Übereinanderlegen einer Reihe von Abbildungen, so dass die längste Stauschätzung von diesen Abbildungen (d.h. die Antwort, die am weitesten vom Fokus entfernt ist) als Abschätzung für die durchschnittliche Staulänge verwendet wird.
4. Ein „Fenster" bezeichnet einen Zeitraum, in dem Übereinanderlegungen kombiniert werden, um die durchschnittliche Länge eines Staus zu abschätzen.
5. Eine „Sonde" ist ein Fahrzeug, das auf Abfragen des Systems reagieren kann.
6. Ein „Abbildungszyklus" bezeichnet die Zeit zwischen zwei übereinander gelegten Abbildungen.
7. „Wegfahrten" bezeichnen die Anzahl Fahrzeuge, die in einem bestimmten Zyklus aus dem Stau herausfahren bzw. den Fokus passieren.
8. „Durchschnittliche Wegfahrrate" bezeichnet die durchschnittliche Zahl der Fahrzeuge, die pro Zyklus aus dem Stau herausfahren bzw. den Fokus passieren.
9. „Durchschnittliche Eintreffzeit" bezeichnet den Durchschnitt einer Poisson-Verteilung, mit der das Eintreffen von Fahrzeugen am Ende des Staus bestimmt wird.

Allgemein gesagt, empfiehlt es sich, die durchschnittliche Staulänge abzuschätzen, wenn die Statistiken, die den Prozess bestimmen, stationär sind. Wenn sich die durchschnittliche Staulänge verändert (wie z.B. in einer sich in der Entwicklung befindlichen Überlastung), kann es ratsam sein, entweder die durchschnittliche Staulänge während der mehrfachen Abfragen oder die durchschnittliche Länge, die beim letzten Übereinanderlegen im Fenster angegeben wurde, zu melden. Der in diesem Dokument verwendete Begriff „durchschnittliche Staulänge" (und seine sprachlichen Variationen) bezeichnet die Staulänge, deren Durchschnitt über eine Reihe von Versuchen ermittelt wird (z.B. eine Reihe von Übereinanderlegungen), um die Auswirkungen statistischer Abweichungen in der Länge eines Staus zu reduzieren. Derartige statistische Abweichungen treten in jedem statistischen Verfahren auf selbst dann, wenn das Verfahren stationär ist bzw. keinen Trend aufweist. Darüber hinaus, wenn das Verfahren nicht stationär ist (wenn es also einen Trend oder eine andere ermittelte Abweichung gibt), empfiehlt es sich in den meisten Fällen, zunächst die Auswirkungen des Trends oder der anderen ermittelten Abweichungen zu eliminieren, beispielsweise mit einer der weiter unten beschriebenen Methoden, bevor die Statistiken des Systems dazu benutzt werden, die Mitte der Abweichungen abzuschätzen.
Wie weiter unten gezeigt, ist das wichtigste statistische Verfahren die Anzahl der Fahrzeuge, die während eines Abbildungszyklus, der eine Poisson-Verteilung aufweist, in der Schlange eintreffen. Wenn die Wegfahrrate der Fahrzeuge pro Zyklus stationär ist, hat auch die Länge der Schlange eine Poisson-Verteilung, die wiederum stationär ist oder nicht, je nach Verhältnis zwischen der durchschnittlichen Eintreffrate von Fahrzeugen und der Wegfahrrate. Wenn diese beiden Werte gleich sind, sind die Statistiken stationär. In der realen Welt ist das jedoch ganz besonders bei kurzzeitigen Erhebungen selten der Fall, und deshalb empfiehlt es sich, alle statistischen Abweichungen mit Bezug auf die Staulänge, die nicht zur Poisson-Verteilung gehören, zu reduzieren, um die Staulänge mit der größtmöglichen Genauigkeit zu ermitteln.
An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass genauso wie zu wenig Abfragen (z.B. wenn die Staulänge zu kurz ist) zu Fehlern in der Ermittlung der Staulänge führen, auch zu viele Abfragen (z.B. wenn die Staulänge zu lang ist) Fehler verursachen können, wenn auch aus einem anderen Grund. Wie auch bei allen anderen statistischen Verfahren, wenn die größte Entfernung auf einer großen Anzahl von Zyklen beruht und die Länge innerhalb jedes Zyklus als die größte Entfernung aller Proben in dem Zyklus bestimmt wird, gibt es eine erhöhte statistische Wahrscheinlichkeit, dass die Länge durch einen Übereinanderlegungsprozess zu groß geschätzt wird. Die statistische Wahrscheinlichkeit für derartige Fehler wird von der Anzahl der Parameter abhängen, in diesem Fall also der Prozentzahl Sonden unter der Gesamtanzahl von Fahrzeugen, der Anzahl der Abfragen, die „übereinander gelegt" werden und anderen Parametern, die weiter unten beschrieben werden.
Bei einer kleinen Prozentzahl Sonden sind die statistischen Bedingungen schlechter, und eine der entscheidenden Auswirkungen bei einer kleinen Anzahl an übereinander gelegten Abbildungen ist die relativ hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich keins oder zu wenige Fahrzeuge in der Schlange befinden, und das Ende der Schlange wird aus diesem Grund nicht verlässlich abschätzbar sein. Um sicherzustellen, dass die Schlange optimal abgebildet werden kann, sollten eine Reihe von Abbildungen übereinander gelegt werden, und zwar bis zu dem Punkt, an dem die Fehlerwahrscheinlichkeit aufgrund einer zu langen Abschätzung so groß ist, wie die Fehlerwahrscheinlichkeit aufgrund einer zu kurzen Abschätzung.
Andererseits sinkt bei einem hohen Prozentsatz an Sonden in der Schlange die Wahrscheinlichkeit, dass die Schlange zu kurz geschätzt wird, relativ schnell mit der Anzahl der übereinander gelegten Abbildungen, während die Wahrscheinlichkeit, dass die Schlange zu lang geschätzt wird umgekehrt relativ schnell steigt, je mehr Abbildungen übereinander gelegt werden.
Man kann festhalten, dass die Veränderungen in den erwarteten statistischen Fehlern aufgrund der Verwendung einer größeren oder kleineren Anzahl von Übereinanderlegungen für eine einzelne Abschätzung einer Staulänge im Allgemeinen und unter den meisten typischen Bedingungen nicht sehr groß ist, wenn eine vernünftige Anzahl (vier oder fünf) übereinander gelegter Abbildungen verwendet wird. Der Erfinder hat ermittelt, dass solche typischen Bedingungen vorliegen, wenn der Prozentsatz der Sonden zwischen 3% und 5% liegt. Jedoch kann für eine größere Präzision und unter bestimmten Bedingungen die Genauigkeit auch deutlich verbessert werden, indem die Statistiken der Abfragen optimiert werden (d.h. die Anzahl der übereinander gelegten Abfragen) und die Abfragen mit einem zyklischen Ereignis synchronisiert werden (z.B. ein Umspringen des Ampelsignals). Der Erfinder hat eine Reihe von statistischen Versuchen durchgeführt, um die optimale Anzahl der übereinander gelegten Abfragen zu ermitteln und dabei das erste der oben genannten Kriterien benutzt. Die Anzahl der übereinander zu legenden Abfragen variiert zwischen 3 und 5 bei einer großen Prozentzahl Sonden (also 3–5% der Fahrzeuge) und zwischen 7 und 8 bei einer kleinen Prozentzahl Sonden (also ca. 2% der Fahrzeuge), wenn eine zweispurige Straße einspurig wird, für Abbildungszwecke als eine einzelne Doppeldichte-Fahrspur. Wie nicht anders zu erwarten war, ist der durchschnittliche Fehler bei der Abschätzung der Staulänge für kleine Prozentzahlen Sonden größer als für größere Prozentzahlen Sonden:
Die Parameter, die scheinbar die (statistisch gesehen) optimale Anzahl der übereinander zu legenden Abfragen und die erwarteten Fehler für unterschiedliche Situationen beeinflussen, wurden vom Erfinder ermittelt. Dazu hat der Erfinder statistische Untersuchungen der (angenommenen) tatsächlichen und gemeldeten Staulängen durchgeführt. In diesen Studien wurden die folgenden Faktoren ausgemacht, die die Anzahl der zur Erzielung optimaler statistischer Ergebnisse zu verwendenden Übereinanderlegungen beeinflussen, sowie die Faktoren, die zu statistisch zu erwartenden Fehlern führen:

(a) Die Prozentzahl Sonden, die in einer Abbildung melden.
(b) Die durchschnittliche Eintreffrate pro Abbildung (stationäre Poisson-Verteilung).
(C) Die Wegfahrrate pro Abbildung (oder die tatsächlichen Wegfahrten, falls bekannt)

Des weiteren haben diese Studien gezeigt, dass das Synchronisieren der Zeitpunkte der Abfragen mit dem Ampelsignal die Auswirkungen zyklischer Veränderungen auf die Länge der Schlange reduziert und dabei hilft, die durchschnittliche Verweillänge eines Fahrzeugs in der Schlange zu ermitteln, z.B. auf der Grundlage der Abbildungsdichte, wodurch die Größe der Schlange von Längeneinheiten in die Fahrzeuganzahl umgewandelt wird. Dies kann hilfreich sein zur Abschätzung der Wegfahrraten, Eintreffraten und dem Prozentsatz Sonden, wie weiter unten beschrieben. Da es nicht immer möglich ist, den Fahrzeugen in der Schlange zu dem exakt gewünschten Zeitpunkt eine Abfrage zu senden (beispielsweise wenn zwei Verkehrsüberlastungen mit der gleichen Abfragezeit synchron abgebildet werden und dafür die gleichen Kommunikationsressourcen verwendet werden), speichern die Fahrzeuge in manchen bevorzugten Ausführungen Positionsinformationen und melden diese Informationen auf eine spätere Abfrage hin. Die Fahrzeuge können Positionsinformationen für eine bestimmte zeit speichern (basierend auf einem zuvor gegebenen Befehl), oder sie können solche Informationen dauerhaft speichern.
Um die Verkehrsüberlastung also möglichst optimal abzubilden ist es demnach hilfreich, all diese Faktoren zu kennen, wenn man die Anzahl der übereinander zu legenden Abfragen in einem Abbildungszyklus festlegt.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die statistisch gesehen optimale Anzahl der übereinander zu legenden Abbildungen auf der Grundlage der statistischen Wahrscheinlichkeit unterschiedlicher Fehlertypen bestimmt. Die Kriterien zur Festlegung des Gleichgewichts zwischen den verschiedenen Fehlern, die als optimal angesehen wird, ist in gewisser Hinsicht willkürlich, und sie basiert unter anderem auf einer Einschätzung, welcher Fehlertyp problematischer ist.
Eine mögliche Basis für ein Kriterium zur Bestimmung der Zahl der Abbildungen, die übereinander gelegt werden sollten, besteht darin, die Wahrscheinlichkeit, dass es eine zu große Abschätzung der Länge des Staus gibt, mit der Wahrscheinlichkeit, dass es eine zu kleine Abschätzung der Länge des Staus gibt, zu vergleichen. Ein mögliches Kriterium ist, die Zahl der Abbildungen in einem Fenster gleich dem Wert zu setzen, zu dem die beiden Wahrscheinlichkeiten (und die durchschnittliche Länge) gleich sind. 17 zeigt ein Diagramm für ein Verfahren, das vom Erfinder benutzt wurde, um die statistisch gesehen optimale Anzahl der übereinander zu legenden Abbildungen zu ermitteln. 18A und 18B zeigen eine Tabelle, in der einige der Ergebnisse dieser Studie aufgeführt sind, und zwar für die durchschnittlichen Wegfahrraten von 20 Fahrzeugen pro Zyklus bzw. von 10 Fahrzeugen pro Zyklus. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass das Flussdiagramm in 17 auf eine typische Situation beschränkt ist, in der die durchschnittliche Wegfahrrate gleich der durchschnittlichen Eintreffrate ist. Die 18A und 18B zeigen die Ergebnisse einer eher allgemeinen Simulation, in der die durchschnittliche Wegfahrrate nicht zwingend gleich der durchschnittlichen Eintreffrate ist.
Auch andere Verfahren zur Bestimmung der optimalen Anzahl der übereinander zu legenden Abbildungen können verwendet werden. In manchen Situationen ist es möglicherweise in erster Line wichtig, dass die Überlastung auch tatsächlich festgestellt wird. In diesen Situationen kann die Anzahl der Übereinanderlegungen erhöht werden. In anderen Situationen ist vielleicht eine schnelle Antwort wichtiger als die Genauigkeit, was eine Reduzierung der über einander zu legenden Abbildungen rechtfertigen würde.
Wie weiter oben erläutert wurde, hängt die ermittelte optimale Anzahl der übereinander zu legenden Abbildungen von einer Reihe von Parametern ab, von denen einer die Prozentzahl der Sonden unter der Gesamtzahl der Fahrzeuge ist und – noch viel wichtiger – an oder in der Schlange, deren Länge gemessen werden soll. Zwar kann man die Prozentzahl der Sonden unter der Gesamtzahl der Fahrzeuge kennen, aber es ist schwierig, a priori, den Anteil der Sonden auf der Straße im Verhältnis zu der Gesamtzahl der Fahrzeuge auf der Straße zu einem bestimmten Zeitpunkt abzuschätzen. Es ist noch viel schwieriger, a priori, die jeweiligen Anteile an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit abzuschätzen. Vom Erfinder durchgeführte statistische Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Anteil der Sonden von 3%–5% im Allgemeinen ausreicht, um relativ genaue Abschätzungen der Staulänge vornehmen zu können. Auch niedrigere Prozentsätze können zu nützlichen Ergebnissen führen, wobei allerdings größere Prozentsätze statistisch genauere Abschätzungen der Staulänge zulassen. Für eine solch große Prozentzahl an Sonden in der „allgemeinen" Fahrzeuggesamtmenge zu sorgen, kann zu sehr hohen Kosten führen. Eine mögliche Lösung für eine möglichst breite Verteilung von Sonden (ohne die hohen Kosten, die entstehen, wenn man eine große Anzahl Fahrzeuge entsprechend ausstattet, die dann aber nur relativ selten am Verkehr teilnehmen) besteht darin, die Fahrzeuge, die ohnehin sehr viel am Verkehr teilnehmen, wie z.B. Taxis und/oder Busse und/oder kommerziell genutzte Fahrzeuge, mit der entsprechenden Technik auszustatten. Jedoch ist die Verteilung dieser Fahrzeuge nicht gleichmäßig (z.B. fahren in ärmeren Gegenden weniger Taxis) und variiert je nach Tageszeit und Zustrom während der Hauptverkehrszeiten (zu denen die Fahrzeuge von außerhalb des Gebietes die Gesamtzahl der Fahrzeuge im Verkehr erhöhen, ohne das dabei die Zahl der Sonden entsprechend ansteigt).
Während also verschiedene Modelle zur Bestimmung der optimalen Anzahl der übereinander zu legenden Abbildungen auf der Grundlage unterschiedlicher Kriterien und Situationen entwickelt werden können, steht das erforderliche Wissen um die tatsächlichen Parameter nicht zur Verfügung.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden ein oder mehr Parameter, die die statistisch optimale Anzahl der übereinander zu legenden Abbildungen beeinflussen, auf der Basis von „harten Informationen" (z.B. direkte Informationen in Bezug auf die Umschaltzeiten von Ampeln) oder auf der Basis von „weichen Informationen" (z.B. Statistiken zu der Prozentzahl der Sonden auf der Basis zuvor durchgeführter Studien) oder durch die Abschätzung dieser Parameter aus den Antworten auf die Abfragen selbst geschätzt.
16A zeigt ein, repräsentatives Beispiel für eine. Reihe von Antworten auf aufeinander. folgende Abfragen, die an einem Überlastungsursprung gemacht werden. Die Abbildung dient ausschließlich illustrativen Zwecken, um bevorzugte Methoden zur Abschätzung der unterschiedlichen Parameter zu zeigen, die notwendig sind, um eine statistisch optimale Anzahl der übereinander zu legenden Abfragen, die für die Abbildungen verwendet werden, zu ermitteln.
Als erster Schritt in diesem Abschätzungsprozess, kann die Anzahl der Fahrzeuge, die durch die Überlastung passieren (Fahrzeuge pro Abbildungszyklus) mit jeder geeigneten Methode geschätzt werden. Abgesehen davon, dass es für die Ermittlung der optimalen Anzahl der übereinander zu legenden Abfragen für das Abschätzen der Staulänge wichtig ist, kann die präzise Bestimmung der Geschwindigkeit auch eine wichtige Überlegung in Anwendungen für die Verkehrssteuerung sein. Insbesondere ist die Messung der Geschwindigkeit wichtig bei der Bestimmung der Verzögerungszeit an einer bestimmten Kreuzung und der durchschnittlichen Anzahl der Fahrzeuge, die die Kreuzung pro Abbildungszyklus passieren. Die durchschnittliche Verzögerung ist auch eine wichtige Überlegung in Entscheidungen über das Umleiten von Fahrzeugen, und die durchschnittliche Anzahl der Fahrzeuge, die eine Kreuzung passieren (im Verhältnis zu der Staulänge) hilft bei der Bestimmung einer optimalen Aufteilung der Zykluszeiten der Verkehrsampeln auf die Verkehrsströme, die auf die Kreuzung zu fahren. Aufgrund der Wesens der Bewegung von Fahrzeugen in verkehrsüberlasteten Situationen, sollte eine möglichst präzise Messung der Geschwindigkeit jedoch mit großer Vorsicht vorgenommen werden.
Die Bewegungsgeschwindigkeit von Fahrzeugen durch die Verkehrsüberlastung kann auf unterschiedlichen Wegen geschätzt werden, entsprechend bevorzugter Ausführungen der Erfindung.
Eine Methode zur Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit der Fahrzeuge ist ein Vergleich der Muster in aufeinander folgenden Abbildungen. Da aufeinander folgende Abbildungen im Wesentlichen die gleichen Muster aufweisen, mit einer Verschiebung in Richtung des Fokus der Überlastung aufgrund der Verkehrsbewegung, kann die Bewegungsgeschwindigkeit pro Abbildungszyklus einfach anhand der Bewegung des Musters hin zu dem Fokus der Verkehrsüberlastung bestimmt werden. Derartige Muster können auch zwischen verschiedenen Geschwindigkeiten in angrenzenden Fahrspuren unterscheiden helfen, da solche verschiedenen Geschwindigkeiten zu leichten Veränderungen in den Mustern führen werden.
Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Bewegungsgeschwindigkeit pro Abbildungszyklus bestimmt, indem die zurückgelegte Entfernung eines ausgewählten Fahrzeugs zwischen den Abfragen ermittelt wird. Da die Fahrzeuge keine spezielle Form der Identi fikation besitzen, erfordert dies in bevorzugten Ausführungen der Erfindung, dass Fahrzeuge aufgrund von fahrzeugtypischen Merkmalen ausgesondert werden müssen. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, ein relativ isoliertes, meldendes Fahrzeug in dem Stau zu finden, eine Geschwindigkeit abzuschätzen und das Fahrzeug bei der nächsten Abbildung an der Position zu suchen, wo es aufgrund der geschätzten Geschwindigkeit vermutet wird. Dies kann entweder mit Fahrzeugen geschehen, die sich in den ersten Durchfahrsegmenten vor einer Kreuzung befinden oder aber auch mit Fahrzeugen, die noch weiter von der Kreuzung entfernt sind. Als ein Durchfahrsegment wird der Teil Fahrzeuge einer Schlange bezeichnet, der während einer Ampelphase die Kreuzung passiert. Diese Methode ist insofern von Vorteil, als dass sie keine besonderen Abfragen oder Berechnungen der Fahrzeuge selbst erfordert.
Alterativ dazu können die Fahrzeuge gezielt aufgefordert werden, zu antworten oder nicht zu antworten oder ihre eigene durchschnittliche Geschwindigkeit oder pro Abbildungszyklus zurückgelegte Entfernung zu bestimmen und aufgefordert werden, diesen Wert in zugewiesenen Schlitzen in einer Abfrage zu senden.
Alternativ dazu kann in einer speziellen Aufforderung nur das letzte Fahrzeug der vorangegangenen Abbildung aufgefordert werden, seine Position zu senden. Seine Position kann so für zwei aufeinander folgenden Zyklen ermittelt werden, so dass die zurückgelegte Entfernung geschätzt werden kann.
Alternativ dazu kann eine spezielle Abfrage nur ein bestimmtes Fahrzeug (auf der Grundlage seiner vorherigen Position) zur Übertragung während einer Abfrage auffordern. So wird die Isolierung eines Fahrzeugs auch dann möglich gemacht, wenn viele Sonden vorhanden sind. Oft ist es einfach so abzufragen, dass nur die letzte Sonde in der Schlange in der folgenden Abbildung sendet. Dieses Fahrzeug wird dann das meldende Fahrzeug, das sich am nächsten am Fokus in der folgenden Abbildung befindet. Um die Anzahl der speziellen Abfragen zu minimieren, kann ein zuvor festgelegtes Protokoll verwendet werden, nach dem nur das am weitesten vom Fokus entfernte Fahrzeug aufgefordert wird, in einer folgenden Abbildung zu antworten. Fahrzeuge, die zwischen den Abfragen in die Schlange einfahren, können ihre Position wie gewohnt übertragen.
Die letzten beiden Methoden werden in 16A gezeigt, in der Fahrzeuge als Kästchen in einer Schlange dargestellt werden. Jedes Kästchen steht für einen Schlitz, der sich auf eine Abbildungslänge eines Fahrzeugs bezieht, die Fahrtrichtung geht nach links. Leere Kästchen stehen für ein durchschnittlich langes, nicht meldendes Fahrzeug, und Kästchen mit Zahlen stehen für meldende Fahrzeuge. Sowohl in Simulationen, als auch bei tatsächlichen Abbildungen, so wie in diesem Dokument beschrieben, werden Entfernungen in „durchschnittlicher Fahrzeuglänge" oder in einer anderen zuvor festgelegten Verweillänge eines Fahrzeugs in einer Schlange angegeben. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass das Melden auf der Basis der Entfernung vom Fokus stattfindet, die für Berechnungszwecke durch eine durchschnittliche Fahrzeugverweillänge ersetzt werden kann. Die durchschnittliche Verweillänge kann als durchschnittliche Verweillänge in einer stehenden Schlange (hier herrscht aller Regel nach die größte Dichte) definiert werden oder kann auf der Grundlage von Methoden bestimmt werden, die eine unterschiedliche Staudichte berücksichtigen.
Da 16A eine Simulation darstellt, ist die tatsächliche Anzahl der Fahrzeuge in der Schlange zu jeder Zeit (dem Computer, der die Simulation durchführt) bekannt. Die „gemeldeten" Ergebnisse der Studie können daher mit den „tatsächlichen" Werten verglichen werden. An dieser Stelle soll allerdings angemerkt werden, dass zur Bestimmung der optimalen Anzahl der in einer Abbildung verwendeten Abfragen viele Versuche mit unterschiedlichen Statistiken durchgeführt werden müssen. Außerdem muss angemerkt werden, dass die in 16A gezeigte Abbildung eine ziemlich stationäre Raumaufteilung und Durchfahrrate aufweist. Das ist zwar nützlich zur Veranschaulichung, aber in der Realität ist das nur sehr selten der Fall.
Aus 16A ist deutlich ersichtlich, dass Fahrzeug 17 zehn (10) zuvor festgelegte Fahrzeugverweillängen zwischen der ersten und zweiten Abfrage zurücklegt. Fahrzeug 28 legt zehn (10) solcher Längen zwischen der zweiten und dritten Abfrage zurück. Fahrzeug 37 legt zehn (10) solcher Längen zwischen der dritten und vierten Abfrage zurück. Jedoch treten hier zwei Probleme auf. Erstens sind die Fahrzeuge in einer realen Situation nicht zu identifizieren. Zweitens kann keine Abschätzung in Bezug auf die Bewegung zwischen Abbildung vier und fünf gemacht werden.
Wie weiter oben angedeutet besteht in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eine Möglichkeit zur Lösung des ersten Problems darin, dass man einen speziellen Versuch durchführt (Abfrage und Abbildung), in dem nur das am weitesten entfernte Fahrzeug in der Schlange, für die vorhergehende Abfrage aufgefordert wird, zu antworten (und eventuell auch andere Fahrzeuge, die neu in die Schlange einfahren). So kann das erste (am nächsten am Überlastungsfokus gelegene) Fahrzeug, das antwortet, als das letzte Fahrzeug in der vorherigen Abbildung identifiziert werden. So kann dessen Bewegung im Abbildungszyklus (und die Bewegung der Schlange als Ganzes) abgeschätzt werden. Wenn auch neue Fahrzeuge auf die Abfrage zur neuen Abbildung antworten, gibt es keinen Informationsverlust bei der Bestimmung der Staulänge, wenn diese Art der Abfrage durchgeführt wird.
In Bezug auf das zweite Problem, bei Situationen, in denen die am weitesten entfernte Sonde sich aus der Schlange bewegt, findet keine Messung der Durchfahrrate statt. Sofern die Prozentzahl Sonden nicht sehr klein und die Schlange nicht sehr kurz ist, sollte das in aller Regel kein Problem sein, denn wenn dieser Fall auftritt, kann die geschätzte durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit pro Zyklus verwendet werden, um die Lücke abzuschätzen und zu überbrücken.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Prozentzahl der Sonden anhand der tatsächlichen Daten abgeschätzt. Dafür wird eine Verkettung der Daten aus aufeinander folgenden Abbildungen verwendet.
Um zu zeigen, wie dies geschieht, wird ein einzelner Verkehrsstrom aus den Daten der fünf Abbildungen in 16A erstellt. Dieser einzelne Verkehrsstrom ist in 16B dargestellt. Wie bereits erwähnt, ist die Position der meldenden Sonden in dem Verkehrsstrom bekannt, deshalb können diese Positionen immer dann als Brücken zwischen Abbildungen fungieren, wenn eine Sonde in zwei aufeinander folgenden Abbildungen präsent ist. So ist eine einfache Verbindung zwischen den 1–4 möglich.
Da die durchschnittliche Durchfahrrate aus der zuvor beschriebenen Abschätzung bekannt ist, lässt sich mit Bezug auf 4 und 5 sagen, dass die Position des ersten Fahrzeugs der 5 geschätzt werden kann als das Fahrzeug nach dem letzten (zehnten, in diesem Fall) Fahrzeug, das nach 4 passiert. Demnach befindet sich das einzige meldende Fahrzeug in 5 vierzehn (14) Einheiten hinter dem meldenden Fahrzeug in 4. Eine ähnliche Abschätzung ist auch dann möglich, wenn kein Fahrzeug auf eine bestimmte unmittelbare Abfrage reagiert.
Anhand der Dichte der Sonden in diesem Verkehrsstrom wird die Sondendichte abgeschätzt. Bei der Verteilung der Entfernungen zwischen Fahrzeugen handelt es sich um eine geometrische Distribution. Da die Entfernung zwischen zwei Sonden die gemessene Länge geteilt durch die durchschnittliche Fahrzeugverweillänge ist, kann die Anzahl der Fahrzeuge zwischen den Sonden einfach abgeschätzt werden. Die Wahrscheinlichkeit der Sonden kann dann abgeschätzt werden (z.B. mithilfe der Maximal-Wahrscheinlichkeits-Methode) als 1 pro durchschnittlicher Entfernung zwischen Sonden (in Fahrzeugeinheiten). Um diese Berechnungen zu verbessern, sollte die Länge der Verkettung so lang wie möglich sein und Abbildungen mit einschließen, die sich über mehr als ein einzelnes Fenster erstrecken und die möglicherweise auch frühere Abbildungen mit einschließen.
Ein dritter Parameter, von dem bekannt ist, dass er die Anzahl der in einer Abbildung zu verwendenden Abfragen beeinflusst, ist die geschätzte Eintreffrate der Fahrzeuge. Sie kann auch aus dem in 16B gezeigten Verkehrsstrom geschätzt werden.
Um die Eintreffrate der Fahrzeuge pro Abbildungszyklus abzuschätzen, sollten zunächst zeitbezogene Positionen für den Verkehrsstrom in 16B festgelegt werden. Dann wird die Anzahl der Ankünfte pro erzeugtem Verkehrsstrom geschätzt. Zum Schluss lässt sich dann die Eintreffrate pro Abbildungszyklus abschätzen.
Um die Eintreffzeit (Fahrzeuge/Zeit) zu ermitteln, wird ein erstes Fahrzeug und dessen Eintreffzeit am äußeren Ende des Staus ermittelt. Dann wird die Eintreffzeit eines zweiten Fahrzeugs am äußeren Ende des Staus ermittelt. Die Anzahl der Fahrzeuge, die zwischen der Eintreffzeit des ersten und der Eintreffzeit des zweiten Fahrzeugs eintreffen, wird auf der Grundlage des Verkehrsstroms (16B und die durchschnittliche Fahrzeugverweillänge) abgeschätzt. Die durchschnittliche Fahrzeugankunftsrate wird dann abgeschätzt anhand des Verhältnisses zwischen der Anzahl der Fahrzeuge (Verweillänge), die zwischen dem ersten und dem zweiten Fahrzeug eintreffen, geteilt durch die Differenz zwischen den Eintreffzeiten der zwei Fahrzeuge an der Überlastung. Die durchschnittliche Anzahl der Ankünfte pro Zyklus wird dann ermittelt, indem die durchschnittliche Eintreffrate mit der Abbildungszykluszeit multipliziert wird.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vermerken Fahrzeuge ihre Eintreffzeit an einer Überlastung. Wenn die Eintreffrate berechnet werden soll, wird ein bestimmtes Fahrzeug (das anhand seiner Position in der aktuellen Schlange identifiziert werden kann) aufgefordert bzw. in die Lage versetzt, seine Eintreffzeit an einer Überlastung zu melden, z.B. in besonderen Schlitzen. Ein Verkehrsstrom (z.B. wie der in 16B für die Computersimulation) wird für aufeinander folgende Abfragen, vorzugsweise unter Verwendung der gleichen Methode wie oben beschrieben, erstellt. Wenn der Verkehrsstrom lang genug ist, wird ein zweites Fahrzeug (das in der vorangegangenen Abbildung als nah am Ende des Verkehrsstrom identifiziert wurde) aufgefordert, seine Eintreffzeit an der Überlastung zu senden. Auch dieses Fahrzeug wird anhand seiner Position in der nun aktuellen Abfrage entsprechend eines zuvor festgelegten Antwortprotokolls als der erste Antwortende identifiziert.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung passt sich die Anzahl der in den Abfragen und Abbildungen verwendeten Fahrzeuglängen erwarteten Veränderungen in der Länge der Schlange an. Bei einem Verfahren basiert die Länge der Schlange auf zuvor geschätzten Längen und auf möglichen Trends, die in Bezug auf die Länge festgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu hängt die Länge der Abfrage (Anzahl der Schlitze) von der geschätzten Eintreffrate der Fahrzeuge ab, von der erwartet wird, dass sie zu einer Veränderung in der Länge des Staus führen wird.
In jeder der oben aufgeführten Berechnungen wird von einer einzelnen Fahrspur ausgegangen. Wenn mehrere Fahrspuren vorhanden sind, können sich die Abbildungen zwischen den Fahrspuren unterscheiden, müssen dies aber nicht. Wenn sie sich nicht unterscheiden, dann unterscheiden sich auch die Berechnungen zwischen den Fahrspuren nicht, und der Verkehrsstrom kann als „Doppeldichte-Strom" bezeichnet werden. Wenn die Fahrspuren separat abgebildet werden, können die Daten kombiniert werden und der Verkehrsfluss kann auf der Grundlage der Doppeldichte berechnet werden. Alternativ dazu kann die Überlastung in jeder der Fahrspuren separat bestimmt werden.
Wenn eine Vielzahl von Fahrspuren vorhanden ist, müssen manchmal besondere Überlegungen angestellt werden, besonders zur bestimmte Arten von Überlastungen. In bevorzugten Ausführungen der Erfindung werden insbesondere die Auswirkungen von Fahrspuren, die abbiegen, und von zusammenschmelzenden Fahrspuren in gemeinsamer Richtung berücksichtigt.
Wenn Abbiegespuren oder zusammenschmelzende Fahrspuren (z.B. nach einem Unfall oder bei Bauarbeiten) vorhanden sind, ist es gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung normal, zu erwarten, dass es in verschiedenen Fahrspuren in gleicher Richtung verschiedene Verkehrsgeschwindigkeiten gibt, und dass das Zeitschema der Ampelschaltung für die verschiedenen Fahrspuren in unterschiedlicher Richtung unterschiedlich ist. Eine Lösung für dieses auftretende Problem besteht darin, an die einzelnen Fahrspuren (oder Arten von Fahrspuren) separate Abfragen zu senden. Das erfordert erhöhte Kommunikationsressourcen. Eine andere Lösung besteht darin, Informationen zur Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit nur von den Fahrzeugen zu verwenden, die ausreichend weit vom Fokus der Überlastung entfernt sind, so dass die Auswirkungen der Abbiegespuren oder der zusammenschmelzenden Fahrspuren „homogenisiert" werden, d.h. dass die Auswirkungen der Überlastung für alle Fahrspuren gleich sind. Es ist auch möglich, abbiegende Fahrzeuge anzuweisen, nicht auf eine Abfrage zu antworten oder auf eine separate Abfrage zu antworten.
Ein weiteres Problem bei der genauen Bestimmung der Länge des Staus ist, dass die Länge je nach Signalphase einer Ampel schwankt (in den Fällen, in denen sich der Verkehr aufgrund einer Kreuzung staut). Wie in einem anderen Teil dieses Dokuments erwähnt, ist es möglich, solche Schwankungen zu messen und auf der Grundlage eines bestimmten Teils des Zyklus einen Wert zu bestimmen. Das erfordert unter Umständen, dass eine Vielzahl von Messungen über einen langen Zeitraum vorgenommen werden, denn die Schwankungen müssen nicht nur gefunden, sondern auch über einen andauernden Zeitraum verfolgt werden. Wenn a priori Wissen über das Zeitschema der Ampelschaltung bekannt ist, wie z.B. in Fällen, in denen das System ein Teil eines größeren Verkehrssteuerungssystems ist, kann dieses Wissen genutzt werden, um die Messung mit dem Zyklus der Ampelschaltung zu synchronisieren, die aller Voraussicht nach die Schwankungen in der Staulänge steuert. Das Anwenden einer solchen Synchronisierung ermöglicht das Beseitigen der Schwankungen und das Bestimmen eines stationären Wertes für die Staulänge. Die Verweillänge eines Fahrzeugs in einer still stehenden Schlange lässt sich möglicherweise einfacher durch Abbildungsschlitze, die für relevante Längen stehen, bestimmen, z.B. Schlitze, die für die durchschnittliche Verweillänge von Fahrzeugen stehen.
Alternativ dazu kann das Zeitschema der Ampelschaltung automatisch mit einer Abfrage an Fahrzeuge, die die Ampel passieren, bestimmt werden. Wenn diese Fahrzeuge die Zeit, zu der sie die Ampel passieren, senden, kann diese Zeit mit einer geschätzten Zeit kombiniert werden, die das Fahrzeug benötigt, um von seiner zuletzt bekannten Position zur Ampel zu kommen (basierend auf einer a priori oder geschätzten funktionalen Beziehung der Durchfahrzeit als eine Funktion der Distanz), um die tatsächliche Umschaltzeit der Ampel auf grün zu abschätzen.
Es gibt verschiedene Probleme, wenn man synchronisierte Systeme zur Messung von Längen einsetzt. Ein Problem ist, dass sich der Effekt des Signalwechsels mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit entlang der Schlange bewegt. Während also Fahrzeuge am Anfang der Schlange schon bald nach dem Signalwechsel auf grün anfahren und auf rot anhalten, fangen Fahrzeuge, die weiter von der Ampel entfernt sind, vielleicht erst dann an, sich zu bewegen, wenn die Ampel schon wieder rot zeigt. In Extremfällen bewegen sich manche Fahrzeuge möglicherweise als Reaktion auf einen vorangegangenen Ampelzyklus und nicht auf den aktuellen. In vielen Fällen bewegen sich Fahrzeuge, die weit von der Ampel entfernt sind, möglicherweise die ganze Zeit über mit langsamer Geschwindigkeit oder halten an und fahren weiter zu Zeitpunkten, die gar nichts mit dem Ampelzyklus zu tun haben.
Da ein großes Interesse an dem Messen langer Schlange besteht, muss das Messen dieser Schlangen mit großer Vorsicht durchgeführt werden, wenn man ein synchronisiertes System verwendet. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Abfragen mit dem Ampelzyklus synchronisiert, vorzugsweise beim Umschalten auf grün (oder mit dem Zeitpunkt kurz davor). Jedoch basiert die Antwort der Fahrzeuge auf ihrer eigenen Erfahrung, so dass sich die Fahrzeuge nicht alle synchron bewegen. Ein relativ optimaler Zeitpunkt für eine Abfrage ist z.B. der Moment, kurz bevor die Ampel auf grün schaltet, denn zu diesem Zeitpunkt steht der längste Teil der Schlange still, und die zuvor bestimmte Fahrzeugverweillänge lässt sich einfacher und präziser vorhersagen (z.B. zum Zwecke der Abschätzung der Schlangenlänge in Hinsicht auf die Anzahl der Fahrzeuge). Wenn solch eine Abfrage gemacht wird, melden Fahrzeuge, die still stehen, ihre aktuelle Position. Die Fahrzeuge, die sich zyklisch bewegen, melden die Position, die sie hatten, als sie das letzte Mal still standen. Die Fahrzeuge, die sich langsam bewegen, melden Ihre tatsächliche Position zum Zeitpunkt der Anfrage. Es wird angenommen, dass sich daraus eine stabile und stationäre Messung der Staulänge ergibt. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass sich aufgrund von Einschränkungen der Bandbreite in der direkten Funkübertragung, die Abfragezeit wegen Verzögerungen im Senden der Abfrage oder der Antwort von der Übertragungszeit unterscheiden kann, z.B. kann eine Abfrage nach Antworten fragen, die sich auf die Bedingungen einer vorangegangenen Abbildung beziehen.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine Serie von Computerabbildungstests durchgeführt (zum Beispiel gemäß 17), in denen die Fehler mit Zeit als Funktion der verschiedenen oben genannten Parametern berechnet werden. Bei der Abbildung von Verkehrsüberlastungen in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Parameter, die für die Bestimmung der optimalen Anzahl der Abbildungen, die in einem Fenster zur Bestimmung der durchschnittlichen Staulänge benutzt werden, auf der Basis von Abbildungstests bestimmt. Dann wird ein Satz der optimalen Anzahl der Abbildungen zusammengestellt, um die Abbildung der durchschnittlichen Länge in einem Zeitfenster durchzuführen. An dieser Stelle soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass zwar die oben beschriebene Methode zur Berechnung/Abschätzung der gewünschten Parameter bevorzugt wird, andere passende Methoden zur Berechnung/Abschätzung der Parameter aber auch angewendet werden können.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die längste Entfernung vom Fokus zu einer Sonde für alle Abbildungen in einem Fenster als die Abschätzung der durchschnittlichen Länge der tatsächlichen Überlastung bestimmt. Wenn aber die durchschnittliche Wegfahrrate der Fahrzeuge pro Zyklus sich substanziell (z.B. mehr als 5%) von der durchschnittlichen Eintreffrate der Fahrzeuge pro Zyklus unterscheidet, wird die Entfernung des letzten Fahrzeugs in jeder Abbildung vorzugsweise artifiziell angepasst, um den Trend in der Länge der Schlange zu berücksichtigen, der aufgrund der unterschiedlichen Eintreff- und Wegfahrraten entsteht. Ziel dieser Anpassung ist das Beseitigen von Trends in der statistischen Verteilung, so dass es sich im Wesentlichen um eine Poisson-Verteilung handelt, und dann die durchschnittliche Staulänge wie oben beschrieben abzuschätzen und letztendlich die Abschätzung anzupassen, um die artifizielle Anpassung zu korrigieren.
Eine Möglichkeit der Anpassung zur Beseitigung der Einflüsse von Trends auf die durchschnittliche Eintreffrate und von Unregelmäßigkeiten der Wegfahrrate besteht darin, die Verkettungen der Abbildungen in einem Fenster zu nutzen und neue Abbildungen zu erstellen, die keine Unregelmäßigkeiten in der Wegfahrrate pro Zyklus oder Trends in der durchschnittlichen Eintreffrate beinhalten. Die Wegfahrrate pro Zyklus und die durchschnittliche Eintreffrate können mit den oben beschriebenen Prozessen berechnet werden. Diese Anpassung wird vorzugsweise auf der Wegfahrseite der Verkehrsüberlastung ausgeführt, um z.B. eine sich allgemein erstreckende Verkehrsüberlastung auszugleichen, die Wegfahrrate kann erhöht werden, um die Abbildungsprobe an der Wegfahrseite zu verkürzen. Die angepassten Abbildungen in dem Fenster können dann verwendet werden, in einem übereinander liegenden Verfahren, um die durchschnittliche Länge der Schlange in dem Fenster abzuschätzen, z.B. durch Auswählen der am weitesten entfernten Position unter den Abbildungen im Fenster, von der eine Antwort kommt (mit dem Fokus als Referenzpunkt). Die Länge des Fensters kann so ausgewählt werden, dass sie die Anzahl der Abbildungen beinhaltet, die einen minimalen Fehler bei der Abschätzung der gewünschten Parameter gewährleistet. Die Tabellen der 18A und 18B zeigen, unter anderem, die optimale Anzahl der Abbildungen in einem Abbildungsfenster eines Systems, das 4% Sonden verwendet und eines Systems, das 3% Sonden verwendet. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass die Prozentzahl der Sonden (die einer der Parameter ist, die die Länge des Fensters beeinflussen) auch zunächst erst einmal abgeschätzt werden kann, und dann entsprechend einer Verkettung von unterschiedlichen Abbildungen kontinuierlich angepasst werden kann, bevor ein optimales Abbildungsfenster bestimmt wird. Das erneute Anpassen der geschätzten Länge der Schlange kann notwendig sein, um die entsprechende Fensterlänge festzulegen, die zur Abschätzung der Schlangenlänge verwendet wird und um die Länge der Schlange korrekt zu abschätzen. Solche erneuten Anpassungen können vorgenommen werden, indem die geschätzte Länge der Schlange auf Grundlage des Ausgleichs von Trends in der durchschnittlichen Eintreffrate sowie von unregelmäßigen Wegfahrraten verändert wird.
Eine andere Möglichkeit, diese Anpassung und erneute Anpassungen zu berücksichtigen, besteht darin, z.B. für eine sich verändernde Schlangenlänge die Länge für jede Abbildung zu reduzieren (oder auszuweiten), und zwar um einen Wert, der gleich der Länge ist, um die sich die Abbildung aller Erwartung nach von der durchschnittlichen Länge oder von der Länge der letzten Abfrage unterscheidet. Die längste dieser angepassten Längen für die unterschiedlichen Abbildungen wird dann vorzugsweise als die Abschätzung der Länge verwendet. Die geschätzte Länge kann dann auf der Basis des Trends weiter angepasst werden, so dass sie in Bezug zu der Situation am Ende des Fensters steht (letzte Abbildung) oder zu der durchschnittlichen Länge während des Fensters.
Wo die Durchfahrrate bekannt oder auf pro-zyklischer Basis bestimmt ist, kann die Berechnung noch weiter verfeinert werden, um die Auswirkungen der Schwankungen in der Durchfahrrate in bestimmten Zyklen auf die Poisson-Verteilung zu beseitigen. Wenn pro-zyklische Durchfahrtsinformationen verwendet werden, wird die Position der am weitesten entfernten antwortenden Sonde nicht nur für Veränderungen in der erwarteten Länge der Schlange basierend auf den durchschnittlichen Unterschieden wie im vorangegangenen Absatz beschrieben angepasst, sondern auch für die bekannten (und nicht statistischen) Veränderungen in der Länge der Schlange, die durch Variationen in der Anzahl von Fahrzeugen, die die Schlange in jedem Zyklus verlassen, verursacht werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Differenz zwischen den Ankunfts- und Wegfahrraten beobachtet werden. In einer bevorzugten Ausführung wird die Rate beobachtet, indem Trendanalysen der Längen der geschätzten Staulänge benutzt werden. Auch andere Methoden, wie beispielsweise Optimalfilter sind denkbar.
In der oben aufgeführten Beschreibung wird die Abbildungszykluszeit vorzugsweise auf Basis eines zuvor festgelegten Zeitschemas bestimmt, wie beispielsweise dem Zeitschema eines Ampelsignals, um eine optimale Abschätzung zu ermöglichen. Zur Verdeutlichung muss allerdings hinzugefügt werden, dass in Fällen, in denen die Verkehrsüberlastung auf einen Unfall, das Verschmelzen von Fahrspuren o.ä. zurückgeht, die Zykluszeit nicht festgesetzt ist und gewählt werden kann, um eine adäquate System-Zeitaufteilung und/oder Längengenauigkeit zu erzielen. Die Zykluszeit bestimmt die Bewegung pro Zyklus (Eintreffen und Wegfahrt) und damit die Auflösung, wobei bei höheren Raten die Genauigkeit sinkt. Sogar bei Verkehrsüberlastungen vor einer Ampel kann die Zykluszeit bei zwei Signalwechseln festgesetzt werden, bei beeinträchtigter Leistung, aber der möglichen Einsparung von Kommunikationsressourcen.
Das Fahrzeugabbildungs- und Verkehrsberichterstattungssystem bevorzugter Ausführungen der vorliegenden Erfindung bietet viel Raum für die Verteilung von Rechenleistung innerhalb des Systems, sowohl zwischen den einzelnen Fahrzeugen (entweder wenn sie als Abbildungsfahrzeug dienen oder als Empfänger von Informationen) als auch als zentrale Station. Diese Verteilung ist zumindest zum Teil aufgrund der Einfachheit der von der Erfindung geforderten Rechenleistung möglich.
In bevorzugten Ausführungen der Erfindung bestimmen Fahrzeuge ihre Position entweder absolut mithilfe zweidimensionaler Abbildungen oder in Relation zu dem Fokus einer Verkehrsüberlastung mithilfe eindimensionaler Abbildungen. Das Ergebnis, eine Abbildung der Gebiete mit Verkehrsüberlastungen auf der Grundlage der Antworten auf Abfragen, wird am Ende den teilnehmenden meldenden Fahrzeugen und/oder anderen Fahrzeugen und/oder Computer gesteuerten Navigationssystemen in Fahrzeugen zur Verfügung gestellt. Diese Abbildungen beinhalten als Option die geschätzte Zeit, die es braucht, um die Verkehrsüberlastung zu passieren. Neben der Erstellung der Abbildung selbst erfordert das ein paar einfache Schritte (wie beispielsweise in 1–5 weiter oben erläutert) und das Zusammenfügen der Informationen. Je nach Überlegungen in Bezug auf die Kosten und die Bandbreite können diese Berechnungen weitergegeben werden an (a) Computer in den Fahrzeugen, die ihre Position senden (so dass das Fahrzeug eine am weitesten vom Fokus entfernte Position in den letzten Abbildungszyklen oder eine Reihe von Positionen aus den letzten Zyklen überträgt); (b) an eine zentrale Station, welche die Positionen empfängt und sie an alle Fahrzeuge im Pool überträgt; und (c) an empfangende Fahrzeuge.
7–15 zeigen ein System zur Bestimmung und Abbildung von Gebieten mit Verkehrsüberlastung gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.
7 zeigt eine Antwort von Fahrzeugen in einer ersten Abbildungsphase, zur Identifizierung überlasteter Gebiete, in denen Fahrzeuge, die zum Stillstand gekommen sind oder sich unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen, ihre Positionen, die als schwarze Kästchen in 7 dargestellt sind, vorzugsweise wie weiter oben beschrieben gemeldet haben. Für einen nachfolgenden Schritt ist entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eins von zwei möglicher Verfahren denkbar. Wenn ein Fokus und Abzweigungen entsprechend der Ergebnisse des ersten, in 7 dargestellten Abbildungsschrittes identifiziert werden können, erfolgt ein in 9 dargestellter Folgeschritt. Wenn der Fokus nicht identifiziert werden kann, erfolgt der nächste Schritt gemäß der Darstellung in 8.
8 zeigt einen weiteren (in den meisten Fällen Zwischen-) Abbildungsschritt, in dem Fahrzeuge (auch hier wieder als schwarze Kästchen dargestellt) in der Nähe eines Fokus der Überlastung (der eingekreiste Bereich in 7) aufgefordert wurden, ihre Positionen zu melden, vorzugsweise in Schlitzen, mit einer höheren Auflösung (50 m) als in 7. 50m entsprechen in etwa der Belegung durch 10 Fahrzeuge. Die grauen Schlitze beziehen sich nicht auf Antworten sondern auf Staubereiche. Nachdem bestimmt wurde, dass es in dem in 7 eingekreisten Gebiet offensichtlich zu einer Überlastung gekommen ist, wechselt das System in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung von einer gebietsgebundenen Abbildung hin zu einer fokusgebundenen Abbildung, vorzugsweise der eindimensionalen Abbildung, die in 9 dargestellt ist. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass scheinbar zwei Fahrzeuge in Abzweigung 1, zwei in Abzweigung 2 und eins in Abzweigung 4 melden. 8 zeigt auch die wahre Länge der Überlastung, die in Abzweigungen 1 und 2 unzureichend und in Abzweigung 3 gar nicht berichtet wird.
An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass in dieser und in den folgenden Abb. die Fahrzeuge nicht identifiziert werden; lediglich ihre Position in Relation zu dem Fokus wird abgebildet. Wenn also eine Fahrzeugposition in mehreren aufeinander folgenden Abbildungen identifiziert wird, werden diese Informationen nur für das bessere Verständnis des Lesers aufgeführt, das Abbildungssystem kennt diese Identifizierungen nicht.
9 zeigt eine Abbildung auf der Basis eines Überlastungsfokus an dem Treffpunkt der Abzweigungen 1, 2, 3 und 4. Da es sich bei diesem Treffpunkt um eine Kreuzung handelt, wird davon ausgegangen, dass es sich dabei um den Fokus der Überlastung handelt. In den Antwortschlitzen der 9 wird jede einzelne Abzweigung (und nicht das gesamte Gebiet) mit einer Auflösung von 5 Metern abgebildet (etwa eine Fahrzeuglänge, mit Ausnahme von Abzweigung 2, die in diesem Fall mit einer niedrigeren Auflösung abgebildet wird). Darüber hinaus bestimmt die Abbildung (dieses Merkmal ist optional) in den Fällen, in denen es mehrere Fahrspuren in die gleiche Richtung gibt, in welcher Fahrspur sich das Fahrzeug befindet (L1, L2, L3, L4), vorzugsweise mit der gleichen Entfernung vom Fokus, der für jede Abzweigung abgebildet wird. Für einige Fahrspuren, z.B. Abbiegespuren, ist die Gesamtlänge der abgebildeten Fahrspur kürzer als andere Fahrspuren. Wenn die Auflösung der Position mit GPS oder Dead-Reckoning nicht ausreicht, um die Fahrspur des Fahrzeugs zu bestimmen, kann zwischen den Fahrspuren nicht unterschieden werden. Jedoch kann die Position des Fahrzeugs in rechten oder linken Abbiegespuren aus den vom Fahrer aktivierten Abbiegesignalen der Fahrzeuge geschlussfolgert werden. Darüber hinaus können Fahrspuren zusammengefasst werden, um einen einzelnen Überlastungsstrom darzustellen. Diese Methode wird manchmal bevorzugt, weil zusammengefügte Antworten die Anzahl der erforderlichen Schlitze reduzieren.
Wie bei der höheren Auflösung zu erkennen ist, sind aus der Angabe eines einzelnen Fahrzeugs „e" in 8 nun drei Fahrzeuge geworden. Außerdem bleibt festzuhalten, dass in den Abbildungen der 8 und 9 die gleiche Anzahl Schlitze verwendet wurde. Wenn die Anzahl der Fahrspuren nicht übertragen wird, können häufigere Aktualisierungen, geringere Ausnutzung der Bandbreite (so dass mehr Bandbreite für das Abbilden anderer Überlastungsfokusse zur Verfügung steht) oder höhere Auflösungen erzielt werden.
Des weiteren soll angemerkt werden, dass wenn ein Fokus (und seine dazugehörigen Abzweigungen) mit einer Abfrage in niedriger Auflösung identifiziert werden können (so wie in 7 dargestellt), das Zoomen wie in 8 dargestellt unter Umständen nicht nötig ist.
10 und 11 zeigen Berichte von Fahrzeugen zu einem späteren Zeitpunkt unter der Verwendung der Berichte/Abbildungssysteme aus 8 und 9. Dieser spätere Zeitpunkt ist allerdings nah genug an einem früheren Bericht, so dass angenommen werden kann, dass sich die Überlastung nicht entscheidend verändert hat. Auch hier werden die meldenden Fahrzeuge wieder in Form der schwarzen Kästchen und das wahre Ausmaß der Überlastung in grauen Kästchen dargestellt. Außerdem ist zu erkennen, dass Fahrzeug „b" die Überlastung verlassen hat (durch Passieren des Fokus) und die Fahrzeuge „g" und „f" in die Überlastung eingefahren sind.
Wenn nur die meldenden Positionen der Fahrzeuge wie in 10 und 11 dargestellt verwendet würden, um das Ausmaß der Überlastung zu bestimmen, würde die Länge der Überlastung in Abzweigung 2 unzureichend und in Abzweigung 4 nur schlecht berichtet.
Wie allerdings bereits zuvor gezeigt, kann die Überlastungsstruktur als „quasi stationär" betrachtet werden, zumindest über den Zeitraum einiger Abbildungszyklen (z.B. eine bis mehrere Minuten). Diesen Umstand berücksichtigend kann man für jede der Abzweigungen annehmen, dass sich die Länge der Überlastung in jeder Abzweigung zwischen den beiden (oder mehr) Meldephasen nicht wesentlich verändert hat, und dass lediglich die Bewegung der wenigen meldenden Fahrzeuge eine Veränderung der Abbildung verursacht hat. Alternativ dazu können die Fahrzeuge selbst ihre eigenen Positionsinformationen für eine Reihe von Zyklen speichern und entweder ihre größte Entfernung vom Fokus (während der Verlangsamung) während der letzten paar Zyklen übertragen oder in einer Reihe von Schlitzen übertragen, die für diese vergangenen (und aktuellen) Positionen stehen.
12 zeigt eine „virtuelle" Abbildung der Überlastung an einer Kreuzung, die entsprechend der weiter oben beschriebenen Methode des erneuten Abbildens (mithilfe zweier aufeinander folgender Abbildungen) erstellt wurde. Eine virtuelle Abbildung enthält nicht nur aktuelle Positionen der Fahrzeuge, sondern die gesamte geschätzte Länge der Überlastung. Die in 12 dargestellte Abbildung zeigt das „bekannte" überlastete Gebiet in schwarz und eine noch nicht bekannte Länge der Überlastung in grau. Die Überlastungslängen wurden abgeleitet, indem die in 9 und 11 gemeldeten Fahrzeugpositionen verwendet wurden. An dieser Stelle ist anzumerken, dass die Überlastungslänge in einer viel größeren Genauigkeit bekannt ist als in allen anderen einzelnen Abbildungen in den 8–11: Des weiteren werden vorzugsweise erneute Abbildungszyklen benutzt, um die Genauigkeit des Systems noch weiter zu verbessern.
Die bevorzugten Ausführungen der Erfindung, so wie in diesem Dokument beschrieben, bieten, bei wenigen meldenden Fahrzeugen, verbesserte Auflösung und Genauigkeit der Länge einer Überlastung, verbesserte Validität der Überlastung und häufige Aktualisierungen. Durch das richtige Auswählen der Zeit zwischen den erneuten Abbildungen und der Anzahl der erneuten Abbildungen, die bei der Erstellung einer Abbildung verwendet werden, kann die Genauigkeit des Abbildens auf Kosten der Zeitauflösung variiert werden.
Das oben beschriebene System kann eine zentrale Entscheidungsinstitution nutzen, die Informationen von Fahrzeugen erhält, die Wegführung für jedes Fahrzeug plant und dann eine Strecke oder Streckenänderungen an die einzelnen Fahrzeuge überträgt. Diese Art von System hat den Vorteil, dass die Wegführung für jedes Fahrzeug die Wegführung für die anderen Fahrzeuge berücksichtigt, und das Kontrollzentrum kann bei der Berechnung der Wegführung einen entsprechenden Ausgleich schaffen, um minimale Verzögerungen und andere Optimierungen zu ermöglichen. Der Nachteil eines solchen Systems besteht in der großen Bandbreite, die hierfür erforderlich ist, um die einzelnen Fahrzeuge über ihre individuell berichtigte Wegführung in Kenntnis zu setzen.
Ein zweiter Ansatz für Wegführungssysteme, der auch denkbar ist, sieht vor, dass jedes der Fahrzeuge seine eigene Strecke berechnet, und zwar auf der Grundlage von Informationen über die aktuelle Verkehrssituation, die es von einem zentralen Sender erhält. Zwar erfordern derartige Systeme nur eine geringe Bandbreite, aber die von den einzelnen Fahrzeugen berechneten Strecken, können zukünftige Auswirkungen der Streckenwahl auf andere Fahrzeuge nicht berücksichtigen. In weiteren bevorzugten Ausführungen der Erfindung, werden die eigentlichen Überlastungsabbildungen auch in den Fahrzeugen hergestellt, die unbehandelte oder zum Teil zusammengetragene Informationen von den Fahrzeugen in Verkehrsüberlastungen erhalten.
Ein alternatives System 190 dieser Art, entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, wird in 13 dargestellt. In 13 erhalten eine Vielzahl von Regional-Transceivern 200 Informationen von Fahrzeugen in Regionen, die um die Transceiver 200 liegen. Diese Informationen werden vorzugsweise an einen Konzentrator 204 geleitet, der Informationen von einer Reihe Transceiver 200 empfängt und die Informationen an eine Zentralstation 206 weiter gibt. Zentralstation 206 überträgt die Informationen (entweder als unbehandelte Informationen oder als Abbildungen oder unter Verwendung eines anderen passenden Formats) dann erneut an alle Fahrzeuge. Zentralstation 206 kann auch benutzt werden, um die Abfragen zu erstellen und um dann Abfragen mit multiplexen Daten sowie erstellte Verkehrsabbildungen zu übertragen. Wenn die Abfragen und Ergebnisse von allen Empfängern empfangen wurden, können sie die neuesten Übertragungsergebnisse zusammen mit den gespeicherten (vorangegangenen) Abfragen verwenden, um präzise Abbildungen mit den weiter oben beschriebenen Verfahren zu erstellen.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden Fahrzeuge aufgefordert, Informationen darüber zu senden, welche einer bestimmten Anzahl problematischer Kreuzungen (einschließlich bereits überlasteter Kreuzungen) sie wahrscheinlich anfahren werden und wann sie sie anfahren werden. Diese Informationen werden vorzugsweise in Schlitzen übertragen (gemäß einer Abfrage), die den Kreuzungen und den geschätzten Eintreffzeitintervallen zugeordnet sind. Da möglicherweise mehr als ein Fahrzeug eine bestimmte Kreuzung während eines durch einen Schlitz dargestellten Zeitintervalls ansteuern wird, wird in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung jedem Zeitintervall eine Vielzahl von Schlitzen zugeordnet, und die Anzahl der Fahrzeuge wird anhand der Anzahl und dem Prozentsatz der Schlitze, in denen ein Signal empfangen wird, abgeschätzt, und zwar mithilfe statistischer Abschätzungen und auf der Grundlage jedes einzelnen Fahrzeugs, das die Antwortkriterien erfüllt und willkürlich in einem der vielen einem Zeitintervall zugeordneten Schlitze antwortet.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die zukünftige Entwicklung aktueller Verlangsamungen anhand der bisherigen Entwicklung der Verlangsamung, der Veränderungsrate der Länge der Verlangsamung und der durchschnittlichen Geschwindigkeit der Fahrzeuge, die sich in der Verlangsamung befinden, geschätzt werden. Diese Informationen können den, Fahrzeugen auf der Basis von Vergleichen von Entwicklungen von Verlangsamungen, die mit den oben beschriebenen Verfahren festgestellt wurden, zur Verfügung gestellt werden. Ein solches Verfahren hilft bei der Erstellung einer Zeitentwicklungsabbildung von Kreuzungen, bei denen es häufig zu Verkehrsüberlastungen (Problemstellen) kommt.
Auf der Basis der Abschätzungen für die Anzahl der eintreffenden Fahrzeuge und die Zeit der Ankünfte der Fahrzeuge an den Problemstellen, erstellt die Zentralstation statistische Informationen über zukünftig zu erwartende Verkehrsstaus. Um die Fahrzeuge allerdings mit Echtzeit-Informationen über erwartete Verkehrsstaus zu aktualisieren, muss das System periodische Überprüfungen von Problemstellen durchführen und Fahrzeuge mit bestätigten Vorhersagen zu Verkehrsstaus aktualisieren, so dass diese ihre individuellen Strecken neu berechnen. Diese Abschätzungen der Ankunftszeiten können auf einem anfragegebundenen System basieren, wie weiter oben beschrieben, in dem die Abfragen Informationen zu der erwarteten Ankunftszeit der Fahrzeuge an verschiedenen Kreuzungen anfordern, einschließlich mindestens der Kreuzungen, die bereits überlastet sind.
Die Neuberechnung von Strecken, die Übertragung von Ankunftszeiten an Problemstellen und die Abschätzungen zu zukünftigen Verkehrsstaus und Verlangsamungen gewähren ein anpassungsfähiges, aufgefrischtes Verfahren, das aktuelle und vorhergesagte Informationen benutzt und das jedem Fahrzeug die Informationen gibt, die für ein dezentrales Streckenberechnungssystem, das zukünftige Probleme wirksam vermeidet, erforderlich sind, ohne dabei riesige Bandbreiten wie für die zentrale Berechnung der Strecken für Fahrzeuge zu benötigen.
Ein kontinuierlicher Prozess, der das Fahrzeug mit Informationen zu aktuellen und erwarteten Verkehrsstaus aktualisiert, könnte mit einem dynamischen Streckenführungssystem (Dynamic Route Guidance, DRG) verwendet werden, das die bevorzugten Strecken dynamisch auswählt. Ein in einem Fahrzeug durchgeführter DRG-Prozess sollte aller Voraussicht nach Überlastungen auf Straßen auf synchronisierte Art und Weise, bei der unterschiedliche Fahrzeuge ihre DRG-Prozesse synchronisieren, entzerren. Die Synchronisation wird bevorzugt, um zu vermeiden, dass zu viele Fahrzeuge die gleiche Strecke wählen und dann dort für eine Überlastung sorgen. Mit solch einer Methode kann eine nachträgliche Verbesserung nach dem Trial-and-Error-Verfahren verwendet werden. Das bedeutet, dass wenn Fahrzeuge Informationen über vorausgesagte Anzahlen von Fahrzeugen empfangen, von denen erwartet wird, dass sie eine Straße oder Kreuzung in einer bestimmten Zeit passieren, dann sollten sie eine „weniger bevorzugte" Alternative wählen. Diese Alternative kann ihre Reisezeit oder Reisedistanz zu einem gewissen Grad erhöhen; aber das Gesamtergebnis ist in der Regel, dass es nicht zu Überlas tungen kommt bzw. dass diese nicht so stark ausfallen. Wenn bei einer zweiten Überprüfung des erwarteten Verkehrs festgestellt wird, dass es trotzdem noch zu einer Überlastung kommt, werden von einigen Fahrzeugen noch weniger bevorzugte Alternativen (d.h. Strecken, die noch länger dauern bzw. noch länger sind) benutzt, zumindest bis die Reisezeit zwischen den Fahrzeugen wieder ausgeglichen ist.
In den 14 und 15 sind zwei Systeme dargestellt, die entsprechend bevorzugter Ausführungen der Erfindung zur Verbindung von Abbildungsinformationen und Fahrzeugnavigationssystemen (FNS) dienen.
In 14 ist ein einfaches System 220 in einem Fahrzeug dargestellt, in dem ein intelligenter Abbildungs-Transceiver 222 Abfragen und Schlitzzuteilungen empfängt und Position und/oder andere Informationen in entsprechenden Schlitzen sendet. Abbildungssystem 222 sendet Verkehrsinformationen an FNS-System 224 über eine Standardschnittstelle, wie z.B. Japans VICS-Schnittstelle oder den Europäischen RDS-Standard oder andere Informationsschnittstellenformate.
In 15 wird ein weiter entwickeltes System dargestellt, in dem das FNS weitere Rechenkapazitäten und/oder Daten und/oder Zeitschemata an die Abbildungs-Transceiver liefern kann, beispielsweise GPS-Positions-Informationen (die der Abbildungs-Transceiver benutzt, um seine Position zu bestimmen), GPS-Zeitschemata (die als Master-Zeitschema für das Abbildungssystem benutzt werden können, wobei die Schlitze von einem GPS-Zeitsignal gesteuert werden, das allen Fahrzeugen und Basisstationen gemeinsam ist), Dead-Reckoning-Positionsinformationen (um die Genauigkeit der berichteten Positionen zu verbessern) und/oder abbildungsbezogene Informationen (so dass das Abbildungssystem Verkehrsabbildungen für das FNS liefern kann). Zusätzlich dazu können die Abbildungs-Transceiver Verkehrsinformationen von anderen Quellen empfangen und an das FNS weiter leiten, welches diese dann mit seinen eigenen Informationen kombinieren kann. Alternativ dazu können GPS-Informationen von einem internen GPS-Empfänger im Abbildungs-Transceiver (z.B. 222 in 14) oder von einer externen Quelle (z.B. Daten vom FNS) bestimmt werden.
Informationen können vom Kontrollzentrum an die Fahrzeuge gesendet werden, um diese z.B. in die Lage zu versetzen, durchschnittliche Reiseverzögerungen zu minimieren, indem sie das dezentrale DRG nutzen. Diese Informationen können aus den zuvor genannten Abbildungen bestehen oder aus Abbildungen von Reiseverzögerungsinformationen an verschiedenen Kreuzungen. Die Fahrzeuge können diese Informationen dann verwenden, um ihre Route zu optimieren. Alternativ dazu können aktuelle und erwartete Abbildungen vom Kontrollzentrum benutzt werden, um an einige der Fahrzeuge Wegführungsinformationen zu senden, um so Verkehrsverzögerungen auszugleichen. Die schnelle Antwort des Abbildungssystems erlaubt so oder so eine Echtzeit-Beobachtung und -Anpassung sowie eine kontinuierliche Stabilisierung von Verkehrsmustern mit zusätzlichen Wiederholungen. Wie zuvor beschrieben, werden in einem dezentralen System nur erwartete Verkehrsmuster vom Kontrollzentrum übertragen, und jedes Fahrzeug berechnet dann seine eigene Route.
In vielen der genannten bevorzugten Ausführungen der Erfindung wird das System entsprechend eines Synchronisationssignals, das von der Kontrollstation übertragen wird, ausgelöst und/oder synchronisiert. Andere Quellen der Synchronisation, die sowohl die entfernte als auch die Kontrollstation synchronisieren, wie z.B. GPS empfangene Signale oder andere Zeitschemasignale, können verwendet werden, um das System auszulösen und/oder zu synchronisieren.
Die Erfindung wurde in diesem Dokument mithilfe von Beispielen beschrieben, in denen die Angabe des Signals in Zeit-, Frequenz- oder in Zeit-Frequenz-Schlitzen gesendet werden. Auch andere Arten von Übertragungsschlitzen sind in der Erfindung nützlich, wie z.B. das Frequenzsprungverfahren und andere Spread-Spectrum-Sendeschlitze. Der Begriff „Sendeschlitz" oder „Schlitz", so wie er in diesem Dokument verwendet wird, schließt all diese Arten von Schlitzen mit ein. Außerdem wurde die Erfindung in einer bevorzugten Ausführung beschrieben, in der die Positionen der Sonden mithilfe des zuvor beschriebenen bevorzugten Anfrage/Schlitz-Antwort-Verfahrens bestimmt wird; in anderen bevorzugten Ausführungen der Erfindung kann die eigentliche Berichterstattungsfunktion andere Datenübertragungsmethoden verwenden, wie z.B. Aloha, Slotted-Alhoa oder andere bereits bekannte Methoden. In derartigen Übertragungsmethoden wird beispielsweise die Entfernung von einem Fokus auf der Basis von Daten bestimmt, die die Entfernung vom Fokus spezifizieren. Solche Methoden können nützlich sein, wenn die Prozentzahl der Sonden relativ gering ist, z.B. nicht mehr als 5% beträgt.
Die Begriffe „umfassen", „haben" „dazu gehören", „unter anderem" und „einschließen" sowie deren verschiedene Formen, sofern sie in diesem Dokument benutzt werden, bedeuten „einschließlich, aber nicht beschränkt auf."

Claims

Verfahren zum Abschätzen mindestens eines Parameters einer Schlange von Fahrzeugen, basierend auf mindestens einer, gemäß einem vorbestimmten Protokoll übertragenen Sondenmeldung, die einen charakteristischen Wert einer Position einer Sonde enthält, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Erstellen einer Vielzahl von Abbildungsproben basierend auf der mindestens einen Sondenmeldung, wobei mindestens eine der Abbildungsproben eine Angabe der, Position mindestens einer Sonde enthält; Bestimmen, für jede der Vielzahl von Abbildungsproben, einer, ein vordefiniertes Kriterium erfüllenden, repräsentativen Position, relativ zu einem, durch eine mit einer Bezugsumgebung der Schlange von Fahrzeugen im Zusammenhang stehenden Position definierten Abbildungsfokus; und Abschätzen einer Angabe des mindestens einen Parameters, basierend auf mindestens einer der repräsentativen Positionen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bezugsumgebung der Schlange von Fahrzeugen ein vorderes Ende der Schlange von Fahrzeugen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der mindestens eine Parameter eine Länge der Schlange von Fahrzeugen umfasst, wobei die repräsentative Position dem vordefinierten Kriterium genügt, indem sie mit einer Position mit der größten Entfernung vom Abbildungsfokus im Zusammenhang steht, und wobei das Abschätzen einer Angabe des mindestens einen Parameters das Wählen einer repräsentativen Position aus den repräsentativen Positionen mit dem größten Abstand vom Abbildungsfokus als Angabe der Länge der Schlange von Fahrzeugen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Auflösung, mit der Sondenmeldungen von den Sonden erfasst werden, auf einer erwarteten Verweillänge von Fahrzeugen in den abzubildenden Verkehrsbedingungen basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, das das Abschätzen der Länge der Schlange von Fahrzeugen, basierend auf mindestens zwei verschiedenen Sondenmeldungen umfasst, die von mindestens einer Sonde erhalten wurden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Vielzahl der Abbildungsproben zwischen drei und sieben Abbildungsproben umfasst, und wobei ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Abbildungsproben auf einem Verkehrsampelzyklus in einem abzubildenden Gebiet basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei mindestens eine Abbildungsprobe der Vielzahl von Abbildungsproben auf der Basis gespeicherter Daten erstellt wird, die einem oder mehreren Faktoren entsprechen, die aus der aus folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt werden: eine geschätzte Rate, mit der Fahrzeuge die Schlange verlassen; eine geschätzte Rate, mit der Fahrzeuge in der Schlange eintreffen und einer geschätzten Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei einem eintreffenden Fahrzeug um eine Sonde handelt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei einem eintreffenden Fahrzeug um eine Sonde handelt, basierend auf dem Prozentsatz der Sonden unter den in der Schlange eintreffenden Fahrzeugen abgeschätzt wird, wobei das Verfahren weiter folgendes umfasst: Verketten einer Vielzahl nicht überlappender Segmente aufeinanderfolgender Abbildungsproben gemäß der Bewegung zwischen Abbildungsproben; Bestimmen der Anzahl von Fahrzeugen in den verketteten Segmenten basierend auf dem Verhältnis zwischen der Länge der verketteten Segmente und einer erwarteten Verweillänge von Fahrzeugen in der Schlange; und statistisches Abschätzen des Prozentsatzes der Sonden, basierend auf der Verteilung der über einen, für den Aufbau der Abbildungsproben der verketteten Segmente relevanten Zeitraum, identifizierten angesammelten Sonden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die gespeicherten Daten unter Verwendung von Datensimulation optimiert werden, um eine Anzahl von Abbildungsproben zu liefern, um im Wesentlichen einen minimalen erwarteten Fehler bei der Abschätzung der Angabe des mindestens einen Parameters der Schlange im Vergleich zum echten Mittelwert dieses Parameters der Schlange, der aus den Abbildungsproben berechnet wurde, zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9, das weiter das Abschätzen aufeinander folgender neuer Angaben des mindestens einen Parameters der Schlange gemäß einer Prozedur, die neue aufeinander folgende Abbildungsproben aufweist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein eindimensionaler Medianwertfilter auf die aufeinander folgenden Angaben des mindestens einem Parameters der Schlange angewandt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, wobei die Abbildungsproben mit einer Auflösung aufgebaut werden, die einer gewünschten Häufigkeit der Bestimmung des mindestens einen Parameters der Schlange, basierend auf einer berechneten Wegfahrrate von Fahrzeugen aus der Schlange, entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, wobei von einer durch Verkehrsampeln geregelten Straße aufgebaute Abbildungsproben im Wesentlichen zu Zeiten aufgebaut werden, die dem Zyklus der Verkehrsampeln in dieser Straße entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 13, wobei der Verkehrsampelzyklus basierend auf den Sondenmeldungen bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–14, das weiter das Bestimmen der Anzahl von Fahrzeugen in einem Fahrspursegment der Schlange, basierend auf einer abgeschätzten Verweillänge der Fahrzeuge in der Schlange umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–15, wobei der charakteristische Wert einer Position einer Sonde eine Angabe der Entfernung der Sonde vom Abbildungsfokus umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–16, wobei die Abbildungsproben aus Sondenmeldungen aufgebaut werden, die innerhalb einer auf ein die Sondenmeldungen analysierendes Abbildungssystem synchronisierten Ansprechzeit gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei jede von mindestens einigen, der Sondenmeldungen ein Signal umfasst, das von mindestens einer Sonde in einem, einem Bereich von Positionen zugeteilten, Schlitz dieser Ansprechzeit gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–18, wobei die Zeiten der Sondenmeldungen durch eine rund gesendete Abfrage an die Sonden bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–19, das weiter, nach dem Aufbauen mindestens einer Abbildungsprobe der Vielzahl von Abbildungsproben, das Senden einer Antwort zum Deaktivieren des fortgesetzten Sendens von Meldungen von Sonden, deren gemeldete Positionen sich außerhalb eines Bereichs von Positionen in der Umgebung der repräsentativen Position befinden, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Bereich von Positionen die repräsentative Position enthält.
Verfahren nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, wobei der mindestens eine Parameter eine Bewegungsgeschwindigkeit der Schlange von Fahrzeugen auf den Abbildungsfokus zu umfasst, wobei das Verfahren weiter folgendes umfasst: Berechnen eines charakteristischen Bereichswerts für mindestens zwei der Vielzahl von Abbildungsproben, der eine oder mehr charakteristische Werte innerhalb eines Bereichs von Meldungen in der Abbildungsprobe repräsentiert; und Berechnen einer Angabe der Bewegungsgeschwindigkeit der Schlange von Fahrzeugen, basierend auf der Differenz zwischen den charakteristischen Bereichswerten der beiden Abbildungsproben.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Bereich von Meldungen einen charakteristischen Wert enthält, der bezeichnend ist für eine dem Abbildungsfokus am nächsten liegenden Position und wobei die Bewegungsgeschwindigkeit bezeichnend ist für die Wegfahrrate von Fahrzeugen aus der Schlange.
Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, das weiter, vor dem Bestimmen der Angabe des mindestens einen Parameters der Schlange, das Einstellen der Position des Abbildungsfokus in den Abbildungsproben umfasst, um Differenzen zwischen Bewegungsgeschwindigkeit und durchschnittlicher Eintreffrate zu beseitigen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei, nach dem Bestimmen der Angabe des mindestens einen Parameters der Schlange, die Angabe basierend auf vorhergegangenen Einstellungen des Abbildungsfokus eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22–25, das das Bestimmen eines, entlang der Schlange zwischen Fahrzeugen erwarteten, unbesetzten Raums, basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22–26, das weiter folgendes umfasst: Verketten einer Vielzahl von nicht überlappenden Segmenten aufeinander folgender Abbildungsproben gemäß mindestens zwei Sondenmeldungen; Bestimmen eines Zeitintervalls zwischen den beiden Sondenmeldungen; und Abschätzen einer mittleren Eintreffrate von Fahrzeugen in der Schlange, bezüglich der von eintreffenden Fahrzeugen zwischen aufeinander folgenden Abbildungsproben besetzten Segmentlänge, durch Berechnen des Verhältnisses zwischen der Gesamtlänge verketteter Segmente und der Anzahl verketteter Abbildungsproben.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Anzahl verketteter Abbildungsproben auf ein verstrichenes Zeitintervall begrenzt ist, in dem erwartet wird, dass die mittlere Eintreffrate von Sonden in der Schlange stationär ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei ein Punkt zwischen aufeinander folgenden verketteten Segmenten, basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit nicht deaktivierter Sonden zwischen zwei aufeinander folgenden Abbildungsproben bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22–29, das das Bestimmen einer Wegfahrrate vom Abbildungsfokus in einem verstopften Straßensegment in Längeneinheiten des verstopften Straßensegments pro Zeiteinheit gemäß der Bewegungsgeschwindigkeit der Schlange von Fahrzeugen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20–30, wobei der Bereich von Positionen, in denen Sonden nicht deaktiviert sind, die Position der Sonde mit der größten Entfernung vom Abbildungsfokus enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20–31, wobei die gesendete Antwort zum Deaktivieren von Sendern eine Meldung umfasst, die Sonden gemäß dein vorbestimmten Protokoll anweist, das fortgesetzte Senden von Meldungen durch ihre Sender zu deaktivieren, wenn sich ihre Position außerhalb des besagten Bereichs von Positionen befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20–32, das weiter, nach dem Deaktivieren des Sendens von mindestens einer der Sonden, das Reaktivieren des Sendens von der mindestens einen deaktivierten Sonde gemäß einer vorbestimmten Prozedur zu einer vorbestimmten Zeit nach dem Vorbeifahren der mindestens einen deaktivierten Sonde am Abbildungsfokus umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20–33, wobei jede nicht deaktivierte Sonde eine dem Eintreffen der nicht deaktivierten Sonde an ihrer gemeldeten Position entsprechende Zeitangabe meldet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20–34, das weiter, nach dem Senden der Deaktivierungsantwort, das Empfangen neuer Sondenmeldungen und das Aufbauen einer neuen Abbildungsprobe, basierend auf den neuen Sondenmeldungen, umfasst.