DE102022214338B3 - Method for controlling intelligent transport systems and system for traffic monitoring and control - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Steuerung von intelligenten Transportsystemen (10) in einer Infrastruktur (12), wobei die Infrastruktur (12) Verkehrswege (14) aufweist und wobei die Infrastruktur (12) mindestens eine Beleuchtungsanlage (16) zur Verkehrsregelung aufweist, wobei die Infrastruktur (12) mittels einer drahtlosen Verbindung mit den intelligenten Transportsystemen (10) kommuniziert.
Bei einem Verfahren, bei dem sowohl der gängige Straßenverkehr als auch Luftverkehr erfasst und geregelt werden kann, ist vorgesehen, dass durch die Infrastruktur (12) SPaT-Nachrichten (18) und MAP-Nachrichten (20) ausgesendet werden, dass die SPaT-Nachrichten (18) und die MAP-Nachrichten (20) mittels V2X-Kommunikation (18) übermittelt werden und dass die SPaT-Nachrichten (18) und MAP-Nachrichten (20) mindestens eine Information über eine Höhenkomponente (24) eines Verkehrsweges (14) aufweisen.

Figure DE102022214338B3_0000
The invention relates to methods for controlling intelligent transport systems (10) in an infrastructure (12), wherein the infrastructure (12) has traffic routes (14) and wherein the infrastructure (12) has at least one lighting system (16) for traffic control, wherein the infrastructure (12) communicates with the intelligent transport systems (10) by means of a wireless connection.
In a method in which both normal road traffic and air traffic can be recorded and regulated, it is provided that SPaT messages (18) and MAP messages (20) are sent through the infrastructure (12), that the SPaT messages (18) and the MAP messages (20) are transmitted by means of V2X communication (18), and that the SPaT messages (18) and MAP messages (20) have at least one item of information about an altitude component (24) of a traffic route (14).
Figure DE102022214338B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von intelligenten Transportsystemen in einer Infrastruktur, wobei die Infrastruktur Verkehrswege aufweist und wobei die Infrastruktur mindestens eine Beleuchtungsanlage zur Verkehrsregelung aufweist, wobei die Infrastruktur mittels einer drahtlosen Verbindung mit den intelligenten Transportsystemen kommuniziert.The invention relates to a method for controlling intelligent transport systems in an infrastructure, wherein the infrastructure has traffic routes and wherein the infrastructure has at least one lighting system for traffic control, wherein the infrastructure communicates with the intelligent transport systems by means of a wireless connection.

Daneben betrifft die Erfindung ein System zur Verkehrsüberwachung und -steuerung, mit mindestens einem zentralen Verkehrsmanagementsystem, mit mindestens einem intelligenten Transportsystem, mit mindestens einer Beleuchtungsanlage zur Verkehrsregelung.In addition, the invention relates to a system for traffic monitoring and control, with at least one central traffic management system, with at least one intelligent transport system, with at least one lighting system for traffic control.

Es ist vorgesehen, dass künftige intelligente Transportsysteme Luftfahrtsysteme wie Drohnen, unbemannte Luftfahrzeuge, ferngelenkte Flugzeuge oder sogar Luftfahrzeuge, zur Beförderung von Gütern oder Personen, umfassen werden. Transportsysteme können ferngesteuert werden oder sogar autonom fliegen. Drohnen können Fahrzeuge unterstützen, zum Beispiel durch den Einsatz von unbemannten Luftfahrzeugen bei der Strafverfolgung. Als Teil von intelligenten Transportsystemen müssen Luftfahrzeuge mit anderen Fahrzeugen interagieren. Dazu gehört auch der Austausch von Kommunikationsnachrichten.It is envisaged that future intelligent transport systems will include aviation systems such as drones, unmanned aerial vehicles, remotely piloted aircraft or even aircraft for transporting goods or people. Transport systems can be remotely controlled or even fly autonomously. Drones can assist vehicles, for example by using unmanned aerial vehicles in law enforcement. As part of intelligent transport systems, aircraft must interact with other vehicles. This includes exchanging communication messages.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene drahtlose Kommunikationsmöglichkeiten bekannt. Die US 2018 / 0 286 228 A1 offenbart beispielsweise ein Verfahren zur Steuerung von Verkehrsampeln in einem Straßennetz unter Verwendung eines cloudbasierten Verkehrssteuerungssystems. Das Verfahren umfasst: Empfangen von Kartendaten, die eine Straßennetzgeometrie und Ampelstandorte in Bezug auf Kreuzungen der Straßennetzgeometrie enthalten; Empfangen von Signalphase und Zeitsteuerung von Ampeln an den Ampelstandorten; Empfangen von Sonden- und Sensordaten von einer Vielzahl von Sonden, die die Straßennetzgeometrie durchqueren; Analysieren der empfangenen Sonden- und Sensordaten von der Vielzahl von Sonden in Bezug auf die Straßennetzgeometrie und die Ampelstandorte; Bestimmen einer revidierten Signalphase und Zeitsteuerung für mindestens eine Ampel innerhalb der Straßennetzgeometrie auf der Grundlage der analysierten Sonden- und Sensordaten relativ zu der Straßennetzgeometrie und den Ampelstandorten; und Bereitstellen einer revidierten Signalphase und Zeitsteuerung für die mindestens eine Ampel innerhalb der Straßennetzgeometrie.Various wireless communication options are known from the state of the art. US 2018 / 0 286 228 A1 discloses, for example, a method for controlling traffic lights in a road network using a cloud-based traffic control system. The method includes: receiving map data including a road network geometry and traffic light locations relative to intersections of the road network geometry; receiving signal phase and timing of traffic lights at the traffic light locations; receiving probe and sensor data from a plurality of probes traversing the road network geometry; analyzing the received probe and sensor data from the plurality of probes relative to the road network geometry and the traffic light locations; determining a revised signal phase and timing for at least one traffic light within the road network geometry based on the analyzed probe and sensor data relative to the road network geometry and the traffic light locations; and providing a revised signal phase and timing for the at least one traffic light within the road network geometry.

Das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass lediglich Fahrzeuge, die auf dem Erdboden verkehren, durch die Verkehrsregelung erfasst werden.The method known from the state of the art has the disadvantage that only vehicles traveling on the ground are recorded by the traffic control.

Die KR 10 2017 0 080 354 A offenbart eine virtuelle Luftstraße und ein Luftverkehrskontrollsystem für den sicheren Flug einer Drohne. Dabei ist ein Skyway-Konzept zur Erweiterung eines Straßennetzes in den Himmel durch Implementierung eines Landstraßennetzsystems auf einer höhenbasierten Schicht vorgesehen.The KR 10 2017 0 080 354 A discloses a virtual airway and air traffic control system for the safe flight of a drone. It proposes a skyway concept for extending a road network into the sky by implementing a land road network system on an altitude-based layer.

Die DE 10 2016 219 394 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zum Koordinieren des Fortbewegens eines Fahrzeugs in einer vorbestimmten räumlich begrenzten Zone. Hierbei weist eine Zentrale dem wenigstens einen Fahrzeug ein Zeitfenster für ein Eintreten in die Zone zu. Innerhalb der Zone bewegt sich das wenigstens eine Fahrzeug autonom fort.The EN 10 2016 219 394 A1 discloses a method and a system for coordinating the movement of a vehicle in a predetermined spatially limited zone. A control center assigns the at least one vehicle a time window for entering the zone. The at least one vehicle moves autonomously within the zone.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung von intelligenten Transportsystemen sowie ein System zur Verkehrsüberwachung und -steuerung anzugeben, bei denen sowohl der gängige Straßenverkehr als auch Luftverkehr erfasst und geregelt werden können.The invention is therefore based on the object of specifying a method for controlling intelligent transport systems and a system for traffic monitoring and control, in which both normal road traffic and air traffic can be recorded and regulated.

Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung zunächst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass durch die Infrastruktur SPaT-Nachrichten und MAP-Nachrichten ausgesendet werden, dass die SPaT-Nachrichten und die MAP-Nachrichten mittels V2X-Kommunikation übermittelt werden und dass die SPaT-Nachrichten und MAP-Nachrichten mindestens eine Information über eine Höhenkomponente eines Verkehrsweges aufweisen.This object is initially achieved in the present invention by the features of patent claim 1 in that SPaT messages and MAP messages are sent through the infrastructure, that the SPaT messages and the MAP messages are transmitted by means of V2X communication and that the SPaT messages and MAP messages contain at least one piece of information about an altitude component of a traffic route.

Eine SPaT-Meldung (Signal Phase and Timing) beschreibt die aktuelle Phase an einer signalisierten Kreuzung zusammen mit der Restzeit der Phase für jede Spur (also jede Annäherung und Bewegung) der Kreuzung. Die Schätzung wird periodisch von der Kreuzung gesendet, zum Beispiel einmal alle 100 ms. Für eine Steuerung mit fester Zeit ist die SPaT-Information endgültig; die Herausforderung besteht in einer Steuerung, für die nur eine Schätzung der Restzeit gegeben werden kann und für die die SPaT-Meldungsdatenelemente die Startzeit der Phase, ihre MinEndTime, MaxEndTime, LikelyTime, Confidence (in der LikelyTime) und NextTime (wann diese Phase das nächste Mal auftreten wird) umfassen.A Signal Phase and Timing (SPaT) message describes the current phase at a signalized intersection, together with the remaining time of the phase for each lane (i.e., each approach and movement) of the intersection. The estimate is sent periodically from the intersection, for example once every 100 ms. For a fixed-time controller, the SPaT information is definitive; the challenge is a controller for which only an estimate of the remaining time can be given and for which the SPaT message data elements include the start time of the phase, its MinEndTime, MaxEndTime, LikelyTime, Confidence (in the LikelyTime), and NextTime (when this phase will occur next).

Eine SPaT-Meldung wird zusammen mit einer MAP-Meldung verwendet, die die physische Geometrie einer oder mehrerer Kreuzungen beschreibt. Ein Fahrzeug, das sich der Kreuzung nähert oder sie verlässt und seine eigene Position und Geschwindigkeit sowie die MAP-Informationen kennt, kann die Restzeit der aktuellen Phase aus der SPaT-Meldung verwenden, um ein Geschwindigkeitsprofil zu berechnen, das Stop-and-Go-Fahrten und Leerlauf reduziert.A SPaT message is used in conjunction with a MAP message that describes the physical geometry of one or more intersections. A vehicle approaching or leaving the intersection and reporting its own position and speed as well as the MAP information, can use the remaining time of the current phase from the SPaT message to calculate a speed profile that reduces stop-and-go driving and idling.

Moderne Fahrzeuge sind häufig mit V2X-Funkmodulen ausgestattet, um standardisierte Nachrichten untereinander und mit der Infrastruktur auszutauschen. Beispiele dafür sind die CAM (Cooperative Awareness Message), oder DENM (Decentralized Environmental Notification Message) des ETSI Standards für V2X Kommunikation. Fahrzeuge können mittels C2X-Kommunikation mit weiteren Fahrzeugen kommunizieren. Durch die Kommunikation von Fahrzeugen untereinander können die Fahrzeuge sich untereinander ihre Positionen mitteilen. Durch Verknüpfung beispielsweise mit einer Umfeldsensorik kann die Position des Fahrzeugs eindeutiger bestimmt werden. Daneben kann das Fahrzeug mittels V2X-Kommunikation mit der Infrastruktur kommunizieren.Modern vehicles are often equipped with V2X radio modules to exchange standardized messages with each other and with the infrastructure. Examples of this are the CAM (Cooperative Awareness Message) or DENM (Decentralized Environmental Notification Message) of the ETSI standard for V2X communication. Vehicles can communicate with other vehicles using C2X communication. By communicating with each other, vehicles can share their positions with each other. By linking them to an environmental sensor, for example, the position of the vehicle can be determined more clearly. The vehicle can also communicate with the infrastructure using V2X communication.

Bei der Beleuchtungsanlage kann es sich um eine Ampelanlage handeln. Denkbar wäre aber auch ein elektronisches Verkehrszeichen oder dergleichen. Bei dem Verkehrsweg kann es sich um eine befestigte Straße handeln, aber auch um einen Weg, der entsprechend als ein solcher gekennzeichnet ist. Dieser kann sich sowohl am Boden als auch oberhalb des Bodens befinden.The lighting system can be a traffic light system. It could also be an electronic traffic sign or something similar. The traffic route can be a paved road, but also a path that is marked as such. This can be either on the ground or above the ground.

Die Höhenkomponente umfasst insbesondere Koordinaten in z-Richtung, die eine Aussage über die Höhe des Verkehrsweges beziehungsweise der Lokalisierung eines intelligenten Transportsystems oberhalb des Bodens zulassen.The height component includes in particular coordinates in the z-direction, which allow a statement to be made about the height of the traffic route or the localization of an intelligent transport system above the ground.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention emerge from the remaining features mentioned in the subclaims.

Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die intelligenten Transportsysteme mittels einer Umfelderfassung ein Umfeldmodell erzeugen, dass das Umfeldmodell mindestens eine Information über eine Höhenkomponente des Verkehrsweges enthält, auf dem sich das intelligente Transportsystem befindet und dass die Information über die Höhenkomponente des Verkehrsweges auf dem sich das intelligente Transportsystem befindet als Teil einer SPaT-Nachricht und MAP-Nachricht an die Infrastruktur übermittelt wird. Auf diese Weise kann die Infrastruktur mit Informationen über die Höhe verschiedener Verkehrsteilnehmer versorgt werden. Wenn Verkehrsteilnehmer eine gleiche Ortskoordinate aber unterschiedliche Höhenkoordinaten haben, kann die Infrastruktur entsprechend beurteilen, ob sich die intelligenten Transportsysteme auf der gleichen Fahrspur befinden, oder ob einer der Verkehrsteilnehmer für eine entsprechende Signalisierung am Boden ignoriert werden kann, wobei der entsprechende Verkehrsteilnehmer möglicherweise gesonderte Signale in der Luft erhalten sollte.In a first embodiment of the method according to the invention, it is provided that the intelligent transport systems generate an environment model by means of environment detection, that the environment model contains at least one piece of information about an altitude component of the traffic route on which the intelligent transport system is located, and that the information about the altitude component of the traffic route on which the intelligent transport system is located is transmitted to the infrastructure as part of a SPaT message and MAP message. In this way, the infrastructure can be supplied with information about the altitude of various road users. If road users have the same location coordinate but different altitude coordinates, the infrastructure can assess accordingly whether the intelligent transport systems are in the same lane or whether one of the road users can be ignored for appropriate signaling on the ground, whereby the corresponding road user should possibly receive separate signals in the air.

Dabei kann bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die Umfelderfassung mittels Lidar und/oder Radar und/oder einer Kamera erfolgt. Durch die Erfassung des Umfeldes mittels Sensoren kann eine zuverlässige Abtastung der unmittelbaren Umgebung des intelligenten Transportsystems erfolgen. Diese zusätzlichen Informationen können dem gesamten Ökosystem dienen, wobei entsprechende Positions- und Hindernisangaben an weitere Verkehrsteilnehmer übermittelt werden können.In a further embodiment of the method according to the invention, it can be provided that the environment is detected using lidar and/or radar and/or a camera. By detecting the environment using sensors, the immediate surroundings of the intelligent transport system can be reliably scanned. This additional information can be used for the entire ecosystem, whereby corresponding position and obstacle information can be transmitted to other road users.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die SPaT-Nachricht und MAP-Nachricht mindestens eine Information über die Höhenkomponente eines Verkehrsweges aufweist. Auf diese Weise wird nicht nur punktuell eine Information über eine Höhenkomponente übermittelt, sondern ein gesamter Verkehrsweg. Dabei kann es sich sowohl um eine Straße am Boden handeln, als auch um eine vordefinierte Route, die ein Flugobjekt zurücklegt.In a further embodiment of the method, it can be provided that the SPaT message and MAP message contain at least one piece of information about the altitude component of a traffic route. In this way, information about an altitude component is not only transmitted at specific points, but for an entire traffic route. This can be either a road on the ground or a predefined route that a flying object travels.

Zusätzlich oder alternativ kann bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die SPaT-Nachricht und MAP-Nachricht mindestens eine Information über eine Flugroute und/oder über einen Luftweg und/oder über den aktuellen Flugverkehr aufweist. Es kann folglich vorgesehen sein, dass die gesamte Infrastruktur auch in der Luft mittels Luftwegen und Flugrouten zu einem Wegenetzwerk verknüpft wird, wodurch Berechnungen der Bewegungen von intelligenten Transportsystemen relativ zueinander ermöglicht und vereinfacht werden.Additionally or alternatively, in a further embodiment of the method according to the invention, it can be provided that the SPaT message and MAP message contain at least one piece of information about a flight route and/or about an air route and/or about the current air traffic. It can therefore be provided that the entire infrastructure is also linked in the air by means of air routes and flight routes to form a route network, which enables and simplifies calculations of the movements of intelligent transport systems relative to one another.

Um den Verkehr auch in der Luft zu vereinheitlichen, ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die SPaT-Nachricht und die MAP-Nachricht eine Information für eine definierte Höhe für Fahrspuren aufweist. Es kann folglich vorgesehen sein, dass eine Fahrspur in der Luft definiert wird, sodass, analog zur Fahrspur am Boden, in einer definierten Höhe ein definiertes Wegenetz in einer Ebene aufgespannt wird.In order to standardize traffic in the air as well, a further embodiment of the method according to the invention provides that the SPaT message and the MAP message contain information for a defined height for lanes. It can therefore be provided that a lane is defined in the air so that, analogous to the lane on the ground, a defined network of paths is spanned in one plane at a defined height.

Um den Verkehrsfluss weiter zu verbessern, ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass eine Erdbodenfahrspur definiert wird und dass mindestens eine erste obere Fahrspur definiert wird und dass die SPaT-Nachricht und die MAP-Nachricht eine Information über die Erdbodenfahrspur und die mindestens eine erste obere Fahrspur aufweist. Zusätzlich können auch weitere obere Fahrspuren definiert werden, sodass der Verkehr auf mehreren „Etagen“ fließen kann.In order to further improve the traffic flow, a further embodiment of the method according to the invention provides that a ground lane is defined and that at least one first upper lane is defined and that the SPaT message and the MAP message contain information about the ground lane and the minimum has at least one first upper lane. In addition, further upper lanes can be defined so that traffic can flow on several “levels”.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein zentrales Verkehrsmanagementsystem vorgesehen, wobei das Verkehrsmanagementsystem eine Koordination des Verkehrs in Abhängigkeit der SPaT-Nachrichten und MAP-Nachrichten der Infrastruktur und der intelligenten Transportsysteme vornimmt. Das Verkehrsmanagementsystem kann insbesondere autonome Fahrzeuge sowohl am Boden als auch in der Luft leiten. Durch die Informationen, die über die SPaT-Nachrichten und MAP-Nachrichten übermittelt werden, ist das Verkehrsmanagementsystem in der Lage, Routen für autonome Fahrzeuge zu ermitteln, die möglichst effizient sind.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, a central traffic management system is provided, wherein the traffic management system coordinates traffic depending on the SPaT messages and MAP messages of the infrastructure and the intelligent transport systems. The traffic management system can in particular guide autonomous vehicles both on the ground and in the air. Using the information transmitted via the SPaT messages and MAP messages, the traffic management system is able to determine routes for autonomous vehicles that are as efficient as possible.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens ein autonomes intelligentes Transportsystem einem bemannten Fahrzeug zugeordnet ist und dass SPaT-Nachrichten und MAP-Nachrichten zwischen dem autonomen intelligenten Transportsystem und dem bemannten Fahrzeug ausgetauscht werden. Es ist denkbar, dass autonome Begleitfahrzeuge, beispielsweise für staatliche oder kommunale Institutionen, vorgesehen sind. Denkbar ist, dass Drohnen ein Fahrzeug begleiten, die sich entsprechend auf einer anderen Ebene als das bemannte Fahrzeug bewegen. Um die Verkehrssicherheit weiter zu gewährleisten, aber die räumliche Nähe zum bemannten Fahrzeug nicht zu verlieren, können durch die Infrastruktur Routen für die Drohnen optimiert werden.According to the invention, it is provided that at least one autonomous intelligent transport system is assigned to a manned vehicle and that SPaT messages and MAP messages are exchanged between the autonomous intelligent transport system and the manned vehicle. It is conceivable that autonomous escort vehicles are provided, for example for state or municipal institutions. It is conceivable that drones accompany a vehicle, which move accordingly on a different level than the manned vehicle. In order to continue to ensure traffic safety, but not to lose spatial proximity to the manned vehicle, routes for the drones can be optimized through the infrastructure.

Die vorgenannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einem System zur Verkehrsüberwachung und -steuerung, mit mindestens einem zentralen Verkehrsmanagementsystem, mit mindestens einem intelligenten Transportsystem, mit mindestens einer Beleuchtungsanlage zur Verkehrsregelung. Es ist vorgesehen, dass das System zur Verkehrsüberwachung und -steuerung dazu eingerichtet und ausgestaltet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die vorherigen Ausführungen betreffend das erfindungsgemäße Verfahren gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße System.The above-mentioned object is also achieved by a system for traffic monitoring and control, with at least one central traffic management system, with at least one intelligent transport system, with at least one lighting system for traffic control. It is provided that the system for traffic monitoring and control is set up and designed to carry out a method according to the invention. The previous statements regarding the method according to the invention also apply accordingly to the system according to the invention.

Elektronische oder elektrische Geräte und/oder andere relevante Geräte oder Komponenten gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter Verwendung jeder geeigneten Hardware, Firmware (zum Beispiel einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung), Software oder einer Kombination aus Software, Firmware und Hardware implementiert werden. Beispielsweise können die verschiedenen Komponenten dieser Geräte auf einem integrierten Schaltkreis (IC) oder auf separaten IC-Chips untergebracht sein. Darüber hinaus können die verschiedenen Komponenten dieser Geräte auf einer flexiblen gedruckten Schaltungsfolie, einem Tape-Carrier-Package (TCP), einer Leiterplatte (PCB) oder auf einem einzigen Substrat implementiert sein. Darüber hinaus können die verschiedenen Komponenten dieser Vorrichtungen ein Prozess oder Thread sein, der auf einem oder mehreren Prozessoren in einem oder mehreren Computergeräten läuft, Computerprogrammanweisungen ausführt und mit anderen Systemkomponenten interagiert, um die verschiedenen hier beschriebenen Funktionen auszuführen. Die Computerprogrammanweisungen sind in einem Speicher gespeichert, der in einem Computergerät unter Verwendung eines Standardspeichers, wie zum Beispiel eines Arbeitsspeichers (RAM), implementiert werden kann. Die Computerprogrammanweisungen können auch in anderen nicht-übertragbaren, computerlesbaren Medien gespeichert werden, wie zum Beispiel auf einer CD-ROM, einem Flash-Laufwerk oder ähnlichem. Eine fachkundige Person sollte auch erkennen, dass die Funktionalität verschiedener Computergeräte kombiniert oder in ein einziges Computergerät integriert werden kann, oder dass die Funktionalität eines bestimmten Computergeräts auf ein oder mehrere andere Computergeräte verteilt werden kann, ohne vom Anwendungsbereich der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Electronic or electrical devices and/or other relevant devices or components according to the embodiments of the present invention described herein may be implemented using any suitable hardware, firmware (e.g., an application specific integrated circuit), software, or a combination of software, firmware, and hardware. For example, the various components of these devices may be housed on an integrated circuit (IC) or on separate IC chips. Moreover, the various components of these devices may be implemented on a flexible printed circuit sheet, a tape carrier package (TCP), a printed circuit board (PCB), or on a single substrate. Moreover, the various components of these devices may be a process or thread running on one or more processors in one or more computing devices, executing computer program instructions, and interacting with other system components to perform the various functions described herein. The computer program instructions are stored in a memory that may be implemented in a computing device using standard memory, such as random access memory (RAM). The computer program instructions may also be stored in other non-transferable, computer-readable media, such as on a CD-ROM, flash drive, or the like. One of ordinary skill in the art should also recognize that the functionality of various computing devices may be combined or integrated into a single computing device, or that the functionality of a particular computing device may be distributed among one or more other computing devices, without departing from the scope of the exemplary embodiments of the present invention.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in individual cases.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines intelligenten Transportsystems in Kommunikation mit der Infrastruktur,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Infrastruktur mit mehreren Ebenen und
  • 3 eine Blockdarstellung verschiedener Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Steuerung von intelligenten Transportsystemen.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. They show:
  • 1 a schematic representation of an intelligent transport system in communication with the infrastructure,
  • 2 a schematic representation of an infrastructure with multiple levels and
  • 3 a block diagram of various process steps of a method for controlling intelligent transport systems.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines intelligenten Transportsystems 10 in Kommunikation mit einer Infrastruktur 12. Das intelligente Transportsystem 10 in Form eines autonomen Fahrzeugs fährt auf einem Verkehrsweg 14 in Form einer befestigten Straße auf dem Erdboden. Teil der Infrastruktur 12 ist auch eine Beleuchtungsanlage 16. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Beleuchtungsanlage 16 beispielhaft um eine Ampel. Es sind aber noch weitere Ausführungsbeispiele vorgesehen, beispielsweise hier nicht dargestellte elektronische Verkehrszeichen, die Geschwindigkeiten vorgeben und/oder vor Unfällen oder Staus warnen sollen. 1 shows a schematic representation of an intelligent transport system 10 in communication with an infrastructure 12. The intelligent transport system 10 in the form of an autonomous vehicle travels on a traffic route 14 in the form of a paved road on the ground. A lighting system 16 is also part of the infrastructure 12. In this exemplary embodiment, the lighting system 16 is, for example, a traffic light. However, further exemplary embodiments are also provided, for example electrical Electronic traffic signs that indicate speed limits and/or warn of accidents or traffic jams.

Die Kommunikation zwischen dem intelligenten Transportsystem 10 und der Infrastruktur erfolgt mittels SPaT-Nachrichten 18 und MAP-Nachrichten 20, die über eine V2X-Kommunikation 22 übermittelt werden. Moderne Fahrzeuge sind häufig mit V2X-Funkmodulen ausgestattet, um standardisierte Nachrichten untereinander und mit der Infrastruktur auszutauschen. Beispiele dafür sind die CAM (Cooperative Awareness Message), oder DENM (Decentralized Environmental Notification Message) des ETSI Standards für V2X Kommunikation. Das intelligente Transportsystem 10 kann mittels V2X-Kommunikation mit weiteren, hier nicht dargestellten, intelligenten Transportsystemen 10 kommunizieren. Durch die Kommunikation von intelligenten Transportsystemen 10 untereinander können die intelligenten Transportsysteme sich untereinander ihre Positionen mitteilen. Wie in 1 ersichtlich, kann das intelligente Transportsystem 10 mittels V2X-Kommunikation 20 mit der Infrastruktur 12 kommunizieren.The communication between the intelligent transport system 10 and the infrastructure takes place by means of SPaT messages 18 and MAP messages 20, which are transmitted via V2X communication 22. Modern vehicles are often equipped with V2X radio modules in order to exchange standardized messages with each other and with the infrastructure. Examples of this are the CAM (Cooperative Awareness Message) or DENM (Decentralized Environmental Notification Message) of the ETSI standard for V2X communication. The intelligent transport system 10 can communicate with other intelligent transport systems 10, not shown here, using V2X communication. By communicating between intelligent transport systems 10, the intelligent transport systems can communicate their positions to each other. As in 1 As can be seen, the intelligent transport system 10 can communicate with the infrastructure 12 via V2X communication 20.

Mittels der V2X-Kommunikation 20 werden SPaT-Nachrichten 18 und MAP-Nachrichten 20 ausgesendet, wobei die SPaT-Nachrichten 18 und MAP-Nachrichten 20 eine Information über eine Höhenkomponente 24 eines Verkehrsweges 14 aufweisen. Eine SPaT-Nachricht 20 (Signal Phase and Timing) beschreibt die aktuelle Phase an einer signalisierten Kreuzung zusammen mit der Restzeit der Phase für jede Spur (also jede Annäherung und Bewegung) der Kreuzung. Die Schätzung wird periodisch von der Kreuzung gesendet, zum Beispiel einmal alle 100 ms. Eine SPaT-Nachricht 18 wird zusammen mit einer MAP-Nachricht 20 verwendet, die die physische Geometrie einer oder mehrerer Kreuzungen beschreibt. Ein intelligentes Transportsystem 10, das sich der Kreuzung nähert oder sie verlässt und seine eigene Position und Geschwindigkeit sowie die MAP-Informationen kennt, kann die Restzeit der aktuellen Phase aus der SPaT-Nachricht 18 verwenden, um ein Geschwindigkeitsprofil zu berechnen, das Stop-and-Go-Fahrten und Leerlauf reduziert.SPaT messages 18 and MAP messages 20 are sent by means of the V2X communication 20, wherein the SPaT messages 18 and MAP messages 20 contain information about a height component 24 of a traffic route 14. A SPaT message 20 (Signal Phase and Timing) describes the current phase at a signalized intersection together with the remaining time of the phase for each lane (i.e. each approach and movement) of the intersection. The estimate is sent periodically from the intersection, for example once every 100 ms. A SPaT message 18 is used together with a MAP message 20 that describes the physical geometry of one or more intersections. An intelligent transportation system 10 approaching or leaving the intersection and knowing its own position and speed as well as the MAP information can use the remaining time of the current phase from the SPaT message 18 to calculate a speed profile that reduces stop-and-go driving and idling.

2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines intelligenten Transportsystems 10 in Kommunikation mit einer Infrastruktur 12. Dabei ist erkennbar, dass nicht nur intelligente Transportsysteme 10 vorgesehen sind, die auf dem Erdboden fahren, sondern auch weitere flugfähige intelligente Transportsysteme 10. Um die Verkehrserfassung weiterhin zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass über die V2X-Kommunikation 22 mittels der SPaT-Nachrichten 18 und MAP-Nachrichten 20 zusätzliche Informationen über eine Höhenkomponente 24 übermittelt werden. Die Höhenkomponente 24 kann in einer nicht dargestellten Recheneinheit abgelegt sein und wird standardmäßig an alle Verkehrsteilnehmer als Richtwert übermittelt. 2 shows another schematic representation of an intelligent transport system 10 in communication with an infrastructure 12. It can be seen that not only intelligent transport systems 10 are provided that travel on the ground, but also other airworthy intelligent transport systems 10. In order to continue to ensure traffic detection, it is intended that additional information about an altitude component 24 is transmitted via the V2X communication 22 using the SPaT messages 18 and MAP messages 20. The altitude component 24 can be stored in a computing unit (not shown) and is transmitted to all road users as a standard guide value.

Zusätzlich ist vorgesehen, dass die intelligenten Transportsysteme 10 mittels einer Umfelderfassung 26, die auf Lidar, Radar und/oder auf den Aufnahmen einer Kamera basieren kann, ein Umfeldmodell erstellen und mittels V2X-Kommunikation 22 innerhalb der SPaT-Nachrichten 18 und MAP-Nachrichten 20 Informationen über das Umfeldmodell an die Infrastruktur 12 und weitere Verkehrsteilnehmer übermitteln. Somit sind Höheninformationen über Verkehrswege 14, auf denen sich ein intelligentes Transportsystem 10 befindet, ebenfalls Teil einer Verkehrsüberwachung beziehungsweise -steuerung.In addition, it is provided that the intelligent transport systems 10 create an environment model by means of an environment detection 26, which can be based on lidar, radar and/or on the images from a camera, and transmit information about the environment model to the infrastructure 12 and other road users by means of V2X communication 22 within the SPaT messages 18 and MAP messages 20. Thus, height information about traffic routes 14 on which an intelligent transport system 10 is located is also part of traffic monitoring or control.

Zusätzlich ist vorgesehen, dass eine Erdbodenfahrspur 28 definiert wird. Daneben werden eine erste obere Fahrspur 30 und eine zweite obere Fahrspur 32 definiert. Die SPaT-Nachricht 18 und die MAP-Nachricht 20 beinhalten eine Information über die Erdbodenfahrspur 28, die erste obere Fahrspur 30 und die zweite obere Fahrspur 32. Auf diese Weise wird der Verkehr auch in der Luft vereinheitlicht. Die erste obere Fahrspur 30 und die zweite obere Fahrspur 32 weisen eine definierte Höhe auf. Die Fahrspuren sind folglich, analog zur Fahrspur am Boden, in einer definierten Höhe eines definierten Wegenetzes in einer Ebene aufgespannt.In addition, it is provided that a ground lane 28 is defined. In addition, a first upper lane 30 and a second upper lane 32 are defined. The SPaT message 18 and the MAP message 20 contain information about the ground lane 28, the first upper lane 30 and the second upper lane 32. In this way, traffic is also standardized in the air. The first upper lane 30 and the second upper lane 32 have a defined height. The lanes are therefore, analogous to the lane on the ground, spanned at a defined height of a defined network of paths in one plane.

Darüber hinaus ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die SPaT-Nachricht 18 und MAP-Nachricht 20 mindestens eine Information über eine Flugroute 34 aufweist. Es kann folglich vorgesehen sein, dass die gesamte Infrastruktur 12 auch in der Luft mittels Luftwegen und Flugrouten 34 zu einem Wegenetzwerk verknüpft wird, wodurch Berechnungen der Bewegungen von intelligenten Transportsystemen 10 relativ zueinander ermöglicht und vereinfacht werden.Furthermore, in this embodiment, it is provided that the SPaT message 18 and MAP message 20 contain at least one piece of information about a flight route 34. It can therefore be provided that the entire infrastructure 12 is also linked in the air by means of airways and flight routes 34 to form a route network, whereby calculations of the movements of intelligent transport systems 10 relative to one another are enabled and simplified.

3 zeigt eine Blockdarstellung der Durchführung eines Verfahrens zur Steuerung von intelligenten Transportsystemen 10 mittels eines System zur Verkehrsüberwachung und - steuerung. Dabei werden in mittels einer V2X-Kommunikation 22 Nachrichten bidirektional zwischen einem intelligenten Transportsystem 10 und einer Infrastruktur 12 ausgetauscht. Die Bei den Nachrichten handelt es sich um SPaT-Nachrichten 18 und MAP-Nachrichten 20. Die SPaT-Nachrichten 18 enthalten dabei beispielsweise Informationen über Signalphasen und deren Dauer, Vorhersagen über deren Dauer und dergleichen. Die MAP-Nachrichten 20 beinhalten topologische Informationen über Fahrspuren an Kreuzungen und Straßenabschnitten und deren Verknüpfungen mit anderen Straßenabschnitten. Informationen über Einschränkungen auf bestimmten Fahrspuren können ebenfalls Teil der MAP-Nachricht 20 sein. 3 shows a block diagram of the implementation of a method for controlling intelligent transport systems 10 by means of a system for traffic monitoring and control. In this case, messages are exchanged bidirectionally between an intelligent transport system 10 and an infrastructure 12 by means of V2X communication 22. The messages are SPaT messages 18 and MAP messages 20. The SPaT messages 18 contain, for example, information about signal phases and their duration, predictions about their duration and the like. The MAP messages 20 contain topological information about lanes at intersections and road sections and their connections to other road sections. Information about restrictions on certain Lanes can also be part of MAP message 20.

Darüber hinaus enthalten die Nachrichten jeweils Informationen über die Höhe eines Verkehrsweges 14, den ein intelligentes Transportsystem 10 gerade nutzt. Über die Infrastruktur 12 werden Vorgaben über die einzuhaltende Höhe übermittelt, sodass eine strukturierte Verkehrsführung auch dreidimensional erfolgen kann. Entsprechend teilt das intelligente Transportsystem 10 die aktuelle Höhe und Informationen über mögliche Flugrouten 34 mit, die durch ein zentrales Verkehrsmanagementsystem 36 verarbeitet werden können, sodass die Verkehrsführung einfacher gestaltet werden kann.In addition, the messages each contain information about the height of a traffic route 14 that an intelligent transport system 10 is currently using. Specifications about the height to be maintained are transmitted via the infrastructure 12, so that structured traffic management can also be carried out in three dimensions. Accordingly, the intelligent transport system 10 communicates the current height and information about possible flight routes 34, which can be processed by a central traffic management system 36, so that traffic management can be made easier.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Intelligentes TransportsystemIntelligent transport system
1212
InfrastrukturInfrastructure
1414
VerkehrswegTraffic route
1616
BeleuchtungsanlageLighting system
1818
SPaT-NachrichtSPaT message
2020
MAP-NachrichtMAP message
2222
V2X-KommunikationV2X communication
2424
HöhenkomponenteAltitude component
2626
UmfelderfassungEnvironment detection
2828
ErdbodenfahrspurGround lane
3030
Erste obere FahrspurFirst upper lane
3232
Zweite obere FahrspurSecond upper lane
3434
FlugrouteFlight route
3636
Zentrales VerkehrsmanagementsystemCentral traffic management system

Claims (9)

Verfahren zur Steuerung von intelligenten Transportsystemen (10) in einer Infrastruktur (12), wobei die Infrastruktur (12) Verkehrswege (14) aufweist und wobei die Infrastruktur (12) mindestens eine Beleuchtungsanlage (16) zur Verkehrsregelung aufweist, wobei die Infrastruktur (12) mittels einer drahtlosen Verbindung mit den intelligenten Transportsystemen (10) kommuniziert, wobei durch die Infrastruktur (12) SPaT-Nachrichten und MAP-Nachrichten ausgesendet werden, wobei die SPaT-Nachrichten (18) und die MAP-Nachrichten (20) mittels V2X-Kommunikation (22) übermittelt werden, wobei die SPaT-Nachrichten (18) und MAP-Nachrichten (20) mindestens eine Information über eine Höhenkomponente (24) eines Verkehrsweges aufweisen, wobei mindestens ein autonomes intelligentes Transportsystem (10) einem bemannten Fahrzeug zugeordnet ist und wobei SPaT-Nachrichten (18) und MAP-Nachrichten (20) zwischen dem autonomen intelligenten Transportsystem (10) und dem bemannten Fahrzeug ausgetauscht werden.Method for controlling intelligent transport systems (10) in an infrastructure (12), wherein the infrastructure (12) has traffic routes (14) and wherein the infrastructure (12) has at least one lighting system (16) for traffic control, wherein the infrastructure (12) communicates with the intelligent transport systems (10) by means of a wireless connection, wherein SPaT messages and MAP messages are sent out by the infrastructure (12), wherein the SPaT messages (18) and the MAP messages (20) are transmitted by means of V2X communication (22), wherein the SPaT messages (18) and MAP messages (20) have at least one item of information about an altitude component (24) of a traffic route, wherein at least one autonomous intelligent transport system (10) is assigned to a manned vehicle and wherein SPaT messages (18) and MAP messages (20) are exchanged between the autonomous intelligent transport system (10) and the manned vehicle. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die intelligenten Transportsysteme (10) mittels einer Umfelderfassung (26) ein Umfeldmodell erzeugen, dass das Umfeldmodell mindestens eine Information über eine Höhenkomponente des Verkehrsweges enthält, auf dem sich das intelligente Transportsystem (10) befindet und dass die Information über die Höhenkomponente des Verkehrsweges (14) auf dem sich das intelligente Transportsystem (10) befindet als Teil einer SPaT-Nachricht (18) und MAP-Nachricht (20) an die Infrastruktur (12) übermittelt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the intelligent transport systems (10) generate an environment model by means of an environment detection (26), that the environment model contains at least one piece of information about a height component of the traffic route on which the intelligent transport system (10) is located and that the information about the height component of the traffic route (14) on which the intelligent transport system (10) is located is transmitted to the infrastructure (12) as part of a SPaT message (18) and MAP message (20). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfelderfassung (20) mittels Lidar und/oder Radar und/oder einer Kamera erfolgt.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the environment detection (20) is carried out by means of lidar and/or radar and/or a camera. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die SPaT-Nachricht (18) und MAP-Nachricht (20) mindestens eine Information über die Höhenkomponente (24) eines Verkehrsweges (14) aufweist.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the SPaT message (18) and MAP message (20) contain at least one item of information about the altitude component (24) of a traffic route (14). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die SPaT-Nachricht (18) und MAP-Nachricht (20) mindestens eine Information über eine Flugroute (34) und/oder über einen Luftweg und/oder über den aktuellen Flugverkehr aufweist.Method according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the SPaT message (18) and MAP message (20) contain at least one piece of information about a flight route (34) and/or about an air route and/or about current air traffic. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die SPaT-Nachricht (18) und die MAP-Nachricht (20) eine Information für eine definierte Höhe für Fahrspuren aufweist.Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the SPaT message (18) and the MAP message (20) contain information for a defined height for lanes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erdbodenfahrspur (28) definiert wird und dass mindestens eine erste obere Fahrspur (30) definiert wird und dass die SPaT-Nachricht (18) und die MAP-Nachricht (20) eine Information über die Erdbodenfahrspur (28) und die mindestens eine erste obere Fahrspur (30) aufweist.Method according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that a ground lane (28) is defined and that at least one first upper lane (30) is defined and that the SPaT message (18) and the MAP message (20) contain information about the ground lane (28) and the at least one first upper lane (30). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentrales Verkehrsmanagementsystem (36) vorgesehen ist und dass das zentrale Verkehrsmanagementsystem (36) eine Koordination des Verkehrs in Abhängigkeit der SPaT-Nachrichten (18) und MAP-Nachrichten (20) der Infrastruktur (12) und der intelligenten Transportsysteme (10) vornimmt.Method according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that a central traffic management system (36) is provided and that the central traffic management system (36) coordinates the traffic depending on the SPaT messages (18) and MAP messages (20) of the infrastructure (12) and the intelligent transport systems (10). System zur Verkehrsüberwachung und -steuerung, mit mindestens einem zentralen Verkehrsmanagementsystem (36), mit mindestens einem intelligenten Transportsystem (10), mit mindestens einer Beleuchtungsanlage (16) zur Verkehrsregelung, dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Verkehrsüberwachung und -steuerung dazu eingerichtet und ausgestaltet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.Traffic monitoring and control system, with at least one central control Traffic management system (36), with at least one intelligent transport system (10), with at least one lighting system (16) for traffic control, characterized in that the system for traffic monitoring and control is set up and designed to carry out a method according to one of the Claims 1 until 8th to carry out.
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