EP1061491A1 - Method for filtering of traffic data to determine travel speeds on roads - Google Patents

Method for filtering of traffic data to determine travel speeds on roads Download PDF

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EP1061491A1
EP1061491A1 EP00250164A EP00250164A EP1061491A1 EP 1061491 A1 EP1061491 A1 EP 1061491A1 EP 00250164 A EP00250164 A EP 00250164A EP 00250164 A EP00250164 A EP 00250164A EP 1061491 A1 EP1061491 A1 EP 1061491A1
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traffic
road
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speed
measured
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Claudius Dr.-Ing. Schnörr
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions

Definitions

  • the invention relates to a method and a traffic situation detection center for Determination of the average travel speed or travel time on at least one Road or a section of a road network.
  • Traffic conditions can change very quickly in road traffic. Because of a high volume of traffic in connection with individual driving behavior of road users, statistical fluctuations in the flow of traffic arise can already lead to severe traffic disruption. Add to that both static and dynamically changing boundary conditions in the form of Speed limits, changes in the number of lanes, Weather changes, gradients, construction sites etc. that lead to changes in the Contribute to traffic dynamics in a manner that is difficult to predict.
  • Such traffic impairments are presented to road users in the form of Traffic announcements brought across various information channels. In this way, they learn about the state of traffic, the location and length of a fault and can accordingly by choosing a different route or another Try to get to your destination as quickly as possible.
  • Route planning systems need the traffic situation in the form of current Take traffic information into account. For this come both traffic reports as well as determined travel speeds or travel times for road sections in Question. For a given route, knowledge of the prevailing Cruising speed also calculates the expected travel time for this route why these two quantities contain the same information and are interchangeable. Static route guidance systems that have no current information involve, work unsatisfactorily.
  • traffic domains e.g. congestion domains
  • This "Domain residual speeds" of traffic domains can also be used Service providers serve as a filter criterion for which traffic reports he still has wants to transmit to the road users or not.
  • the cruising speed is along a Route not recognizable. To do this, the values must have a minimum time and Local expansion can be considered. In addition, the measured values are both local and also incomplete in terms of time. Gaps can also arise from being in one place no or too few measured values are available. Also lie between the Measurement points no values, since not in the road network for cost reasons any number of sensors can be attached.
  • the inventive method solves these problems, especially that Consistency problem between reported changing traffic domains on the one hand and travel times and speeds on the other hand and is the basis for both Message-based as well as travel time-based dynamic route planning systems.
  • the procedure is for planning on all highways, expressways and country roads both the optimal route, the loss of travel time and the latest possible Departure time can be used to reach the destination on time. It is also suitable for creating travel time forecasts and rerouting recommendations as well for direct vehicle control and traffic control as well as for numerous others Services.
  • the object of the invention is to enable efficient, high quality Determination of the average travel speed or travel time on at least one Road or a section of a road network by location patchy traffic measurements, especially speed measurements.
  • the object is defined by the subject matter of the independent claims solved.
  • the method is shown schematically in FIG. 1.
  • the speed values v (x) are entered in a fine grid over the location, which divides the road under consideration into small intervals of, for example, 100 m to 1000 m, in particular approximately 200 m.
  • the values are then continued via location x, up to the middle of the interval to the next available value.
  • the values are defined and stored there as identical to the next available values.
  • Speed values v supplemented (x) are now available at all locations x; the gaps without values are therefore bridged.
  • the locations where speed values are available at the time of evaluation are weighted with 1.
  • These interpolation points are then extrapolated over the location using, for example, a local Gaussian filter (filtering or convolution with a Gaussian curve), which results in a location-dependent weighting function g (x) which quantifies the proximity to an actually existing speed value.
  • a local Gaussian filter filtering or convolution with a Gaussian curve
  • g (x) location-dependent weighting function which quantifies the proximity to an actually existing speed value.
  • the average travel speed for a given route results from the location integral over v profile (x) divided by the location integral of the weighting function g (x) over the route under consideration.
  • the stability (e.g. avoidance of short-term fluctuations) of the Securing certain travel speeds depending on the route will also depend considered route averaging of the currently determined values in each case with the Values of the previous update run carried out.
  • Such a sliding Smoothing is a form of an autoregressive filter (AR) (and is known, for example, from Papoulis, A .: “Probability, Random Variables, and Stochastic Processes,” McGraw-Hill Series, in: Systems Science, McGraw-Hill 1991).
  • V new and v old stand for the newly determined travel speeds of a route or those determined in a previous calculation cycle
  • tstep and t10min stand for the selected time interval in seconds between 2 update runs of the route concerned and for 600 seconds respectively. The speed v calculated in this way then becomes too old for this distance in the next update run.
  • smooth courses as well as mean values for variable distances for others physical quantities are calculated, e.g. for the flow of traffic (vehicles / time) or the traffic density (vehicles / route).
  • the method can be applied to any section of a road.
  • the route can e.g. the distance between two junctions on a street, however the entire street can also be viewed at once.
  • the method is also able to be dynamic Traffic domains (as a domain, for example, a zone with inside is on a street of a range of traffic values defined, e.g. a jam with 0 ⁇ v ⁇ 10 km / h) with freely variable ends on a road, their average remaining domain speeds to determine.
  • dynamic Traffic domains as a domain, for example, a zone with inside is on a street of a range of traffic values defined, e.g. a jam with 0 ⁇ v ⁇ 10 km / h
  • From message-based dynamic Route information systems can use this additional information to report traffic, which show the traffic domains to much more precise Route recommendations are processed further. This is for service providers Information can also be used as a selection criterion, which determines up to what remaining domain speed traffic reports are still on Road users are to be transmitted.
  • a Special treatment of mobile FCD readings or an artificial one Limitation of the procedure at the beginning of routes that are not using sensors are not necessary.

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Abstract

The method involves processing detected traffic data. The data are entered in a grid that is divided along the road w.r.t. the location (x). To determine a weighting function (g(x)), a weighting is defined for each location on the grid based on the traffic data. The weighting of a traffic datum is defined as being highest at the measuring location and decreasing as the distance form the measuring location increases. The traffic function along the grid is calculated for those locations for which no traffic data are available by equating the data with the nearest-lying data available and then multiplying with the weighting function. The average road sped or journey time is determined from the integral or sum of the values of the traffic function divided by the integral or sum of the values of the weighting function. An Independent claim is also included for a center for detecting the traffic situation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Verkehrslageerfassungszentrale zur Bestimmung der mittleren Reisegeschwindigkeit oder Reisezeit auf mindestens einer Straße oder einem Straßenabschnitt eines Straßenverkehrsnetzes.The invention relates to a method and a traffic situation detection center for Determination of the average travel speed or travel time on at least one Road or a section of a road network.

Im Straßenverkehr können sich Verkehrszustände sehr schnell ändern. Aufgrund eines hohen Verkehrsaufkommens in Verbindung mit dem individuellen Fahrverhalten der Verkehrsteilnehmer entstehen statistische Schwankungen im Verkehrsfluß, die bereits zu starken Verkehrsbeeinträchtigungen führen können. Hinzu kommen noch sowohl statische als auch dynamisch wechselnde Randbedingungen in Form von Geschwindigkeitsbegrenzungen, Änderungen in der Anzahl der Fahrspuren, Wetteränderungen, Steigungen, Baustellen usw., die zu Veränderungen in der Verkehrsdynamik in schwer vorhersehbarer Weise beitragen.Traffic conditions can change very quickly in road traffic. Because of a high volume of traffic in connection with individual driving behavior of road users, statistical fluctuations in the flow of traffic arise can already lead to severe traffic disruption. Add to that both static and dynamically changing boundary conditions in the form of Speed limits, changes in the number of lanes, Weather changes, gradients, construction sites etc. that lead to changes in the Contribute to traffic dynamics in a manner that is difficult to predict.

Hieraus resultierende Verkehrsstörungen bewirken eine Reduktion der erreichbaren Reisegeschwindigkeit. Die Verkehrsteilnehmer müssen dadurch beim Durchfahren gestörter Streckenabschnitte ein Anwachsen der benötigten Reisezeit hinnehmen. Im Falle von Staudomänen (das sind Streckenabschnitte oder Ausschnitte des Straßenverkehrsnetzes, in denen der Verkehr gestaut ist) kann dies zu unangenehmen und - wirtschaftlich gesehen - teuren Wartezeiten sowie Überschreitungen von Terminvorgaben führen.Traffic disruptions resulting from this result in a reduction in the attainable Cruising speed. This means that road users have to drive through tolerated sections of the route increase the travel time required. in the In the case of congestion domains (these are sections or sections of the Road network where traffic is jammed) can do this uncomfortable and - economically - expensive waiting times as well Exceeding deadlines.

Den Verkehrsteilnehmern werden solche Verkehrsbeeinträchtigungen in Form von Verkehrsmeldungen über unterschiedliche Informationskanäle zur Kenntnis gebracht. So erfahren sie den Verkehrszustand sowie den Ort und die Länge einer Störung und können entsprechend über die Wahl einer anderen Fahrstrecke oder eines anderen Abfahrzeitpunktes versuchen, möglichst zeitsparend ans Ziel zu gelangen. Such traffic impairments are presented to road users in the form of Traffic announcements brought across various information channels. In this way, they learn about the state of traffic, the location and length of a fault and can accordingly by choosing a different route or another Try to get to your destination as quickly as possible.

Um den Autofahrern die komplexe Beurteilung der Verkehrslage in Kombination mit den möglichen Routen zwischen dem gewünschten Start- und Zielort abzunehmen, müssen Routenplanungssysteme die Verkehrslage in Form von aktuellen Verkehrsinformationen berücksichtigen. Dafür kommen sowohl Verkehrsmeldungen als auch ermittelte Reisegeschwindigkeiten bzw. Reisezeiten für Straßenabschnitte in Frage. Für eine gegebene Strecke kann aus der Kenntnis der herrschenden Reisegeschwindigkeit auch die zu erwartende Reisezeit für diese Strecke berechnet werden, weshalb diese beiden Größen die gleiche Information enthalten und austauschbar sind. Statische Zielführungssysteme, die keine aktuellen Informationen einbeziehen, arbeiten unbefriedigend.To the drivers the complex assessment of the traffic situation in combination with accept the possible routes between the desired start and destination, Route planning systems need the traffic situation in the form of current Take traffic information into account. For this come both traffic reports as well as determined travel speeds or travel times for road sections in Question. For a given route, knowledge of the prevailing Cruising speed also calculates the expected travel time for this route why these two quantities contain the same information and are interchangeable. Static route guidance systems that have no current information involve, work unsatisfactorily.

Eine wesentliche Eigenschaft der Verkehrsdomänen (z.B. Staudomänen) ist es, daß sie sich dynamisch verändern. Sie breiten sich aus, sie wachsen, teilen sich auf, wandern, verschmelzen, bis sie sich auflösen und wieder freie Fahrt besteht. Sollen daher Meldungen über Verkehrsdomänen einheitlichen Verkehrszustandes als Basis für Routenplanungen dienen, so dürfen die Reisegeschwindigkeiten bzw. -zeiten nicht nur zwischen fest vorgegebenen Streckenabschnitten ermittelt werden, sondern müssen auch für diese dynamisch wandernden Domänen bestimmt werden. Diese "Domänenrestgeschwindigkeiten" von Verkehrsdomänen können auch einem Diensteanbieter als Filterkriterium dafür dienen, welche Verkehrsmeldungen er noch an die Verkehrsteilnehmer übermitteln will oder nicht.An essential property of the traffic domains (e.g. congestion domains) is that they change dynamically. They spread, they grow, they divide, hike, merge until they dissolve and there is free travel again. Should hence reports on traffic domains of uniform traffic conditions as a basis serve for route planning, so the travel speeds and times may not can only be determined between fixed route sections, but must also be determined for these dynamically migrating domains. This "Domain residual speeds" of traffic domains can also be used Service providers serve as a filter criterion for which traffic reports he still has wants to transmit to the road users or not.

Bei der Realisierung dieser Zielsetzungen bestehen folgende Probleme:The following problems exist in realizing these objectives:

Aus einzelnen Geschwindigkeitsmeßwerten ist die Reisegeschwindigkeit entlang einer Strecke nicht erkennbar. Dazu müssen die Werte über eine Mindest-Zeit- und Ortsausdehnung betrachtet werden. Außerdem sind die Meßwerte sowohl örtlich als auch zeitlich lückenhaft. Lücken können auch dadurch entstehen, daß an einem Ort keine oder zu wenige Meßwerte vorhanden sind. Zudem liegen auch zwischen den Meßpunkten keine Werte vor, da im Straßenverkehrsnetz aus Kostengründen nicht beliebig viele Sensoren angebracht werden können.From individual speed measurements, the cruising speed is along a Route not recognizable. To do this, the values must have a minimum time and Local expansion can be considered. In addition, the measured values are both local and also incomplete in terms of time. Gaps can also arise from being in one place no or too few measured values are available. Also lie between the Measurement points no values, since not in the road network for cost reasons any number of sensors can be attached.

Es ist ferner notwendig, Geschwindigkeitsmeßwerte von unterschiedlichen Sensoren zu verarbeiten, die ortsfest oder mobil sein können, synchrone, asynchrone oder ereignisinduzierte Meßwerte liefern, und deren Meßwerte auch lückenhaft und sehr verrauscht sein können.It is also necessary to get speed readings from different sensors to process, which can be stationary or mobile, synchronous, asynchronous or deliver event-induced measured values, and their measured values also incomplete and very may be noisy.

Es ist außerdem wünschenswert, daß das Verfahren nicht an eine vorgegebene Streckeneinteilung gebunden ist, also streckenunabhängig arbeitet, insbesondere bei der Ermittlung von Restgeschwindigkeiten von dynamischen Verkehrsdomänen.It is also desirable that the process not follow a predetermined one Route allocation is bound, i.e. works independently of route, especially at the determination of residual speeds of dynamic traffic domains.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst diese Probleme, insbesondere auch das Konsistenzproblem zwischen gemeldeten veränderlichen Verkehrsdomänen einerseits und Reisezeiten und -geschwindigkeiten andererseits und ist die Basis für sowohl meldungsbasierte als auch reisezeitbasierte dynamische Routenplanungssysteme.The inventive method solves these problems, especially that Consistency problem between reported changing traffic domains on the one hand and travel times and speeds on the other hand and is the basis for both Message-based as well as travel time-based dynamic route planning systems.

Das Verfahren ist auf allen Autobahnen, Schnell- und Landstraßen zur Planung sowohl der optimalen Routenführung, des Reisezeitverlustes als auch des spätestmöglichen Abfahrtszeitpunktes zum termingerechten Erreichen des Ziels einsetzbar. Es ist auch geeignet zur Erstellung von Reisezeitprognosen und Umleitungsempfehlungen sowie zur direkten Fahrzeugbeeinflussung und Verkehrslenkung sowie für zahlreiche andere Dienste.The procedure is for planning on all highways, expressways and country roads both the optimal route, the loss of travel time and the latest possible Departure time can be used to reach the destination on time. It is also suitable for creating travel time forecasts and rerouting recommendations as well for direct vehicle control and traffic control as well as for numerous others Services.

Aus der US 3,598, 306 ist es bekannt, eine Reisezeit auf Basis der Geschwindigkeit und der geplanten Fahrroute eines Fahrzeuges zu berechnen. Diese Reisezeitberechnung stützt sich allerdings lediglich auf eine lokale Sicht an dem Ort, an welchem sich das Fahrzeug gerade befindet. Aktuelle Verkehrsinformationen insbesondere von der noch zurückzulegenden Route bis zum Ziel können nicht berücksichtigt werden. Das Verfahren ist sogar einem Autofahrer, der Verkehrsmeldungen im Radio abhört und darauf basierend die verbleibende Fahrdauer abschätzt, unterlegen.From US 3,598,306 it is known a travel time based on the speed and to calculate the planned route of a vehicle. This Travel time calculation is only based on a local view of the place, at which the vehicle is currently located. Current traffic information especially from the route still to be traveled to the destination be taken into account. The procedure is even a motorist's Listens to traffic reports on the radio and based on the remaining driving time estimates, inferior.

Vorstellbar ist es, eine lineare Interpolation der Geschwindigkeitsmeßwerte zwischen Orten, die entlang einer Strecke aufeinanderfolgen und für die aktuelle Meßwerte vorliegen, vorzunehmen und diese als Schätzwerte für die Reisegeschwindigkeit entlang der Strecke zu nehmen. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß die Interpolationsweite an den "Rändern" der Kette der Meßwertorte, also an den Orten, auf die keine Orte mit verfügbaren Meßdaten mehr auf einer größeren Strecke folgen, lokal eingeschränkt werden muß. Hierfür ist eine separate Behandlung erforderlich. Bei fehlenden Meßwerten an den Ränderen einer Meßwerte-Kette kommt es zu falschen Ergebnissen bei der Reisezeit-Berechnung.It is conceivable to use a linear interpolation of the speed measurements between Locations that follow each other along a route and for the current measured values available, and this as an estimate of the cruising speed to take along the route. However, this method has the disadvantage that the Interpolation range at the "edges" of the chain of measurement locations, i.e. at the locations which are no longer followed by locations with available measurement data on a larger route, must be restricted locally. This requires separate treatment. At Missing measured values at the edges of a measured value chain lead to incorrect ones Results in the travel time calculation.

Es ist ferner kein Verfahren bekannt, das fahrzeuggebundene, an variablen Meßorten erfaßte Geschwindigkeitsmeßwerte konsistent verarbeiten kann. Eine Einbeziehung dieser Geschwindigkeitsmeßwerte bei der linearen Interpolation würde auch zu Inkonsistenzen führen bei der notwendigen Begrenzung der Interpolationsweite.Furthermore, no method is known, the vehicle-bound, at variable measuring locations can process recorded speed measurements consistently. An inclusion these speed readings for linear interpolation would also increase Inconsistencies result in the necessary limitation of the interpolation range.

Andere Verfahren berechnen auf der Basis eines digitalen Streckennetzes in Verbindung mit Verkehrsmeldungsdaten geeignete Routen für die Autofahrer. Dabei wird für die verschiedenen gemeldeten Verkehrszustände eine Annahme über die im Meldungsabschnitt herrschenden Geschwindigkeitswerte getroffen. Es werden also je Verkehrszustand feste vorgegebene Geschwindigkeitswerte zug rundegelegt. Diese wurden jedoch nicht wirklich gemessen.Other methods calculate on the basis of a digital route network in Connection with traffic information data suitable routes for the motorists. Here is an assumption for the various reported traffic conditions on the in Message section prevailing speed values hit. So there will be Traffic condition fixed predefined speed values based on train. This however, were not really measured.

Die bekannten Verfahren weisen folgende Probleme auf:

  • Nur synchrone Geschwindigkeitswerte von stationären Sensoren können verarbeitet werden.
  • Die Verfahren sind alle streckengebunden.
  • Einige Verfahren schließen lediglich über den Verkehrszustand ungefähr auf die zugrundeliegende Geschwindigkeit.
  • Kein Verfahren ist in der Lage, zu dynamisch veränderlichen Verkehrsdomänen die zugehörigen Domänenrestgeschwindigkeiten konsistent zu ermitteln.
The known methods have the following problems:
  • Only synchronous speed values from stationary sensors can be processed.
  • The procedures are all track-bound.
  • Some methods only approximate the underlying speed via the traffic condition.
  • No method is able to consistently determine the associated remaining domain speeds for dynamically changing traffic domains.

Aufgabe der Erfindung ist die Ermöglichung einer effizienten, qualitativ hochwertigen Bestimmung der mittleren Reisegeschwindigkeit oder Reisezeit auf mindestens einer Straße oder einem Straßenabschnitt eines Straßenverkehrsnetzes bei ortsweise lückenhaft vorliegenden Verkehrs- Meßwerten, insbesondere Geschwindigkeits-Meßwerten. Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.The object of the invention is to enable efficient, high quality Determination of the average travel speed or travel time on at least one Road or a section of a road network by location patchy traffic measurements, especially speed measurements. The object is defined by the subject matter of the independent claims solved.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigt als einzige Figur

Fig. 1
den Ablauf einer dynamischen Berechnung von Reisezeiten bzw. -geschwindigkeiten sowie Domänenrestgeschwindigkeiten.
Particularly advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims and the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows as the only figure
Fig. 1
the course of a dynamic calculation of travel times and speeds as well as remaining domain speeds.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erstellung von Reisezeit- bzw. Reisegeschwindigkeitsinformationen, welche die Verkehrslage eines Straßenverkehrsnetzes repräsentieren, geht von Geschwindigkeitsmeßwerten entlang einer Straße aus. Diese können dabei sowohl synchron (=zu gleichen Zeitpunkten gemessen) als auch asynchron (=zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen) vorliegen. Die Taktrate der Meßwerterfassung ist also ohne Bedeutung. Meßwerte können von stationär entlang der Straße installierten Sensoren und / oder von mobilen, fahrzeuggebundenen Sensoren (sogenannten "Floating Cars (FCD)"), gemessen werden. Die Geschwindigkeitsmeßwerte können zuvor auch gefiltert worden sein, zum Beispiel zur Rauschunterdrückung oder Fehlerkorrektur. Ebenso können Werte aus anderen Quellen, z.B. mit anderen Verfahren ermittelte Reisegeschwindigkeiten, an dieser Stelle zusammen mit den Geschwindigkeitsmeßwerten verarbeitet werden.The inventive method for creating travel time or Cruise speed information that shows the traffic situation of a Representing the road network is based on speed measurements a street out. These can be both synchronous (= at the same time measured) as well as asynchronous (= measured at different times) available. The clock rate of the measured value acquisition is therefore irrelevant. Readings can be from stationary sensors installed along the road and / or from mobile, vehicle-based sensors (so-called "floating cars (FCD)"), measured become. The speed measurement values can also have been filtered beforehand in order to Example of noise reduction or error correction. Likewise, values can other sources, e.g. travel speeds determined by other methods be processed together with the speed measurements at this point.

Das Verfahren ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Zunächst werden die Geschwindigkeitswerte v(x) in ein feines Raster über den Ort eingetragen, das die betrachtete Straße in kleine Intervalle von z.B. 100m bis 1000m, insbesondere etwa 200m einteilt. Die Werte werden dann über den Ort x fortgesetzt, und zwar bis zur Intervallmitte zum nächsten verfügbaren Wert. Es werden also für die lückenhaften Orte x ohne Meßwerte bis zur Intervallmitte dort die Werte als identisch mit den nächsten vorliegenden Werten definiert und gespeichert. Damit liegen an allen Orten x nun Geschwindigkeitswerte vergänzt(x) vor; die Lücken ohne Werte sind also überbrückt.The method is shown schematically in FIG. 1. First, the speed values v (x) are entered in a fine grid over the location, which divides the road under consideration into small intervals of, for example, 100 m to 1000 m, in particular approximately 200 m. The values are then continued via location x, up to the middle of the interval to the next available value. For the incomplete locations x without measured values up to the middle of the interval, the values are defined and stored there as identical to the next available values. Speed values v supplemented (x) are now available at all locations x; the gaps without values are therefore bridged.

Daneben werden die Orte, an denen Geschwindigkeitswerte zum Auswertezeitpunkt verfügbar sind, mit 1 gewichtet. Diese Stützstellen werden dann mit z.B. einem lokalen Gaußfilter über den Ort extrapoliert (Filterung bzw. Faltung mit einer Gaußkurve), woraus sich eine ortsabhängige Gewichtungsfunktion g(x) ergibt, welche die Nähe zu einem tatsächlich vorliegenden Geschwindigkeitswert quantifiziert. Eine der Gaußkurve ähnliche Glockenkurve ist ebenfalls verwendbar, z.B. f(x) = 1/(1+x2n), mit n = eine natürliche Zahl.In addition, the locations where speed values are available at the time of evaluation are weighted with 1. These interpolation points are then extrapolated over the location using, for example, a local Gaussian filter (filtering or convolution with a Gaussian curve), which results in a location-dependent weighting function g (x) which quantifies the proximity to an actually existing speed value. A bell curve similar to the Gaussian curve can also be used, eg f (x) = 1 / (1 + x 2n ), with n = a natural number.

Hierauf wird ein Geschwindigkeitsprofil über den Ort durch Multiplikation der fortgesetzten Geschwindigkeitswerte mit dieser Gewichtungsfunktion erzeugt: vprofil(x) = vergänzt(x) * g(x). A speed profile over the location is then generated by multiplying the continued speed values with this weighting function: v profile (x) = v added (x) * g (x).

Die mittlere Reisegeschwindigkeit für eine gegebene Strecke ergibt sich daraus als das Ortsintegral über vprofil(x) geteilt durch das Ortsintegral der Gewichtungsfunktion g(x) über die betrachtete Strecke.The average travel speed for a given route results from the location integral over v profile (x) divided by the location integral of the weighting function g (x) over the route under consideration.

Um die Stabilität (z.B. Vermeidung zeitlich kurzfristiger Schwankungen) der streckenbezogen bestimmten Reisegeschwindigkeiten zu sichern, wird zusätzlich je betrachteter Strecke eine Mittelung der aktuell ermittelten Werte jeweils mit den Werten des vorhergehenden Aktualisierungslaufes durchgeführt. Eine solche gleitende Glättung ist eine Ausprägung eines autoregressiven Filters (AR) (und bekannt z.B. aus Papoulis, A.: "Probability, Random Variables, and Stochastic Processes", McGraw-Hill Series, in: Systems Science, McGraw-Hill 1991).The stability (e.g. avoidance of short-term fluctuations) of the Securing certain travel speeds depending on the route will also depend considered route averaging of the currently determined values in each case with the Values of the previous update run carried out. Such a sliding Smoothing is a form of an autoregressive filter (AR) (and is known, for example, from Papoulis, A .: "Probability, Random Variables, and Stochastic Processes," McGraw-Hill Series, in: Systems Science, McGraw-Hill 1991).

Um diese gleitende zeitliche Glättung zusätzlich näherungsweise unabhängig von den gewählten Zeitintervallen zwischen den Aktualisierungen der einzelnen betrachteten Strecken zu halten, wird ein Filterparameter atstep auf ein festes Intervall von z.B. 10 Minuten bezogen: v = atstep vneu + (1-atstep)valt mit atstep = 1 - (1-at10min) tstep/t10min In order to keep this smooth temporal smoothing approximately independent of the selected time intervals between the updates of the individual routes under consideration, a filter parameter a tstep is related to a fixed interval of 10 minutes, for example: v = a tstep v New + (1-a tstep ) v old with a tstep = 1 - (1-a t10min ) tstep / t10min

Dabei stehen vneu bzw. valt für die neu ermittelten bzw. in einem vorhergehenden Berechnungszyklus ermittelten Reisegeschwindigkeiten einer Strecke, und tstep und t10min stehen für das gewählte Zeitintervall in Sekunden zwischen 2 Aktualisierungsläufen der betreffenden Strecke und für 600 Sekunden respektive. Die so berechnete Geschwindigkeit v wird dann im nächsten Aktualisierungslauf für diese Strecke zu valt. V new and v old stand for the newly determined travel speeds of a route or those determined in a previous calculation cycle, and tstep and t10min stand for the selected time interval in seconds between 2 update runs of the route concerned and for 600 seconds respectively. The speed v calculated in this way then becomes too old for this distance in the next update run.

Ebenso können gleitende Verläufe sowie Mittelwerte für variable Strecken für andere physikalische Größen berechnet werden, z.B. für den Verkehrsfluß (Fahrzeuge/Zeit) oder die Verkehrsdichte (Fahrzeuge/Strecke).Likewise, smooth courses as well as mean values for variable distances for others physical quantities are calculated, e.g. for the flow of traffic (vehicles / time) or the traffic density (vehicles / route).

Das Verfahren kann auf beliebige Teilstrecken einer Straße angewandt werden. Als Strecke kann z.B. die Strecke zwischen je zwei Anschlußstellen einer Straße, aber auch die gesamte Straße auf einmal betrachtet werden.The method can be applied to any section of a road. As The route can e.g. the distance between two junctions on a street, however the entire street can also be viewed at once.

Insbesondere ist das Verfahren dadurch auch in der Lage, zu dynamischen Verkehrsdomänen (als Domäne wird auf einer Straße z.B. eine Zone mit innerhalb eines Werte-Bereiches liegenden Verkehrswerten definiert, z.B. ein Stau mit 0<v<10 km/h) mit frei veränderlichen Enden auf einer Straße deren mittlere Domänenrestgeschwindigkeiten zu bestimmen. Von meldungsbasierten dynamischen Routenplanungssystemen können durch diese Zusatzinformation Verkehrsmeldungen, welche die Verkehrsdomänen ausweisen, zu wesentlich genaueren Routenempfehlungen weiterverarbeitet werden. Für Diensteanbieter ist diese Information aber auch als Auswahlkriterium verwendbar, welches bestimmt, bis zu welcher Domänenrestgeschwindigkeit Verkehrsmeldungen noch an Verkehrsteilnehmer übermittelt werden sollen.In particular, the method is also able to be dynamic Traffic domains (as a domain, for example, a zone with inside is on a street of a range of traffic values defined, e.g. a jam with 0 <v <10 km / h) with freely variable ends on a road, their average remaining domain speeds to determine. From message-based dynamic Route information systems can use this additional information to report traffic, which show the traffic domains to much more precise Route recommendations are processed further. This is for service providers Information can also be used as a selection criterion, which determines up to what remaining domain speed traffic reports are still on Road users are to be transmitted.

Durch die erfindungsgemäße Bestimmung der stützstellenabhängigen (= auf vorliegende Meßwerte bezogenen) Gewichtungsfunktion mit einem lokalen Filter ist die örtliche Begrenzung der "Interpolationsweite" automatisch gegeben. Eine Sonderbehandlung von mobil erfaßten FCD-Meßwerten oder eine künstliche Begrenzung des Verfahrens an Anfängen von Strecken, die nicht mit Sensoren bestückt sind, ist nicht notwendig.The inventive determination of the support point-dependent (= on weighting function with a local filter is the local limitation of the "interpolation range" automatically given. A Special treatment of mobile FCD readings or an artificial one Limitation of the procedure at the beginning of routes that are not using sensors are not necessary.

Das Verfahren wird zyklisch für alle Verkehrsdomänen bzw. für alle zu betrachtenden Strecken zur Aktualisierung der ermittelten Informationen angewendet. Ein Prototyp des Verfahrens wurde realisiert und erprobt.The procedure becomes cyclical for all traffic domains or for all to be considered Routes used to update the information obtained. A prototype the process was implemented and tested.

Claims (27)

Verfahren zur Bestimmung der mittleren Reisegeschwindigkeit oder Reisezeit auf mindestens einer Straße oder einem Straßenabschnitt eines Straßenverkehrsnetzes
durch Bearbeitung von erfaßten Verkehrs- Meßwerten (Fig. 1, v(x)) betreffend Orte (x) auf der Straße des Straßenverkehrsnetzes
dadurch gekennzeichnet, daß die Verkehrs- Meßwerte (v(x)) in ein entlang der Straße hinsichtlich des Ortes (x) diskretisiertes Raster eingetragen werden, zur Ermittlung des Gewichtsverlaufes (g(x)) entlang des Rasters der Straße für einen Verkehrs- Meßwert jeweils je Ort des Rasters der Straße ein die Bedeutung dieses Verkehrs- Meßwertes für die Reisezeit und / oder Reisegeschwindigkeit an diesem Ort repräsentierendes Gewicht definiert wird, wobei das Gewicht eines Verkehrs-Meßwertes als am Meß- Ort am höchsten und als mit zunehmender Entfernung vom Meßort abnehmend definert wird, der Verkehrsverlauf entlang des Rasters der Straße mittels der vorhandenen Verkehrs- Meßwerte an den Orten des Rasters für Orte ohne vorliegende Verkehrs-Meßwerte durch Gleichsetzen der Verkehrs-Meßwerte mit den nächst- benachbarten vorliegenden Verkehrs-Meßwerten und anschließende Multiplikation mit dem Gewichtsverlauf über den Ort bestimmt wird, die mittlere Reisegeschwindigkeit oder Reisezeit für die Straße oder einen Abschnitt der Straße durch das Integral oder die Summe der Werte des Verkehrsverlaufes entlang der Orte des Rasters der betrachteten Straße geteilt durch das Integral oder die Summe der Werte des Gewichtsverlaufes entlang der Orte des Rasters der betrachteten Straße bestimmt wird. Method for determining the average travel speed or travel time on at least one street or section of a road network
by processing recorded traffic measured values (FIG. 1, v (x)) relating to locations (x) on the road of the road traffic network
characterized in that the measured traffic values (v (x)) are entered in a grid discretized along the street with regard to the location (x), to determine the weight profile (g (x)) along the grid of the road for a measured traffic value for each location of the grid of the road, a meaning representing this measured traffic value for the travel time and / or cruising speed at this location is defined, wherein the weight of a traffic measurement value is defined as the highest at the measurement location and as decreasing with increasing distance from the measurement location, the course of the traffic along the grid of the street is determined by means of the existing measured traffic values at the locations of the grid for places without available measured traffic values by equating the measured traffic values with the closest adjacent measured traffic values and subsequent multiplication by the weight curve over the place becomes, the average travel speed or travel time for the road or a section of the road through the integral or the sum of the values of the traffic flow along the locations of the grid of the road in question divided by the integral or the sum of the values of the weight progression along the locations of the grid of the road in question is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren wiederholt in zeitlichen Abständen zur Aktualisierung der Reisezeitinformationen über das Straßenverkehrsnetz angewandt wird.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the procedure is used repeatedly at intervals to update the travel time information via the road network. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß Verkehrs- Meßwerte die Geschwindigkeit jeweils eines oder mehrerer Fahrzeuge an einem Ort (x) auf einer Straße oder Fahrbahn des Straßenverkehrsnetzes repräsentieren
und daß der Verkehrsverlauf der Geschwindigkeitsverlauf ist.Method according to one of the preceding claims
characterized in that traffic measured values represent the speed of one or more vehicles at a location (x) on a road or lane of the road traffic network
and that the course of traffic is the course of speed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß Verkehrs- Meßwerte
den Verkehrsfluß jeweils an einem Ort (x) auf einer Straße oder Fahrbahn des Straßenverkehrsnetzes repräsentieren und daß der Verkehrsverlauf der Verkehrsflußverlauf ist.Method according to one of the preceding claims
characterized in that traffic measured values
represent the flow of traffic in each case at a location (x) on a road or lane of the road network and that the course of traffic is the course of traffic flow. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß Verkehrs- Meßwerte
die Verkehrsdichte jeweils an einem Ort (x) auf einer Straße oder Fahrbahn des Straßenverkehrsnetzes repräsentieren und daß der Verkehrsverlauf der Verkehrsdichteverlauf ist.Method according to one of the preceding claims
characterized in that traffic measured values
represent the traffic density in each case at a location (x) on a road or lane of the road traffic network and that the traffic flow is the traffic density curve. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
neben Geschwindigkeitsmeßwerten auch vorverarbeitete Geschwindigkeitsmeßwerte und auch aus anderen Quellen stammende Geschwindigkeitswerte, insbesondere berechnete Reisegeschwindigkeiten, verwertet werden.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
In addition to speed measurement values, preprocessed speed measurement values and speed values originating from other sources, in particular calculated travel speeds, can also be used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verkehrsmeßwerte zur Verkehrslage des Straßenverkehrsnetzes durch stationär an Straßen des Verkehrsnetzes angeordnete Sensoren erfaßt werden, Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the measured traffic values for the traffic situation of the road traffic network are recorded by sensors arranged stationary on roads of the traffic network, Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verkehrsmeßwerte durch mobile Sensoren in im Straßenverkehrsnetz fahrenden Fahrzeugen gemessen werden.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the measured traffic values are measured by mobile sensors in vehicles traveling in the road network. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verkehrsmeßwerte von zumindest einigen Sensoren zueinander zeitlich synchron in regulären Zeitintervallen gemessen werden.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the measured traffic values of at least some sensors are measured synchronously with one another at regular time intervals. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
Verkehrsmeßwerte zumindest von einigen Sensoren ereignisinduziert nur bei Eintritt vorgegebener Ereignisse gemessen oder zur Verfügung gestellt werden.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
Traffic measurements, at least from some sensors, are only event-induced or made available when predetermined events occur. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
zeitlich asynchrone Verkehrsmeßwerte von zumindest einigen Sensoren vorliegen.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
Traffic measurements from at least some sensors that are asynchronous in time are available. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
der Verkehrsverlauf durch eine Filterung oder Faltung bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the course of traffic is determined by filtering or convolution. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Filterung durch einen Gaußfilter (Faltung mit einer Gaußkurve) erfolgt,Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the filtering takes place through a Gaussian filter (convolution with a Gaussian curve), Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Filterung durch eine einer Gaußkurve ähnliche Glockenkurve erfolgt. Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the filtering is carried out by a bell curve similar to a Gaussian curve. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Auflösung und die Interpolationsweite des Verfahrens durch die Filterparameter der Filterung eingestellt werden.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the resolution and the interpolation range of the method can be set by the filter parameters of the filtering. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
je betrachteter Strecke eine zeitliche Glättung der aktuell ermittelten Reisegeschwindigkeit mit der im vorangegangenen Aktualisierungsschritt für diesen Streckenabschnitt ermittelten Reisegeschwindigkeit vorgenommen wird.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
For each route under consideration, the currently determined cruising speed is smoothed over time with the cruising speed determined in the previous update step for this section of the route. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
für diese Glättung ein Autoregressives Filter (AR) eingesetzt wird.A method according to claim 16,
characterized in that
an autoregressive filter (AR) is used for this smoothing. Verfahren nach Ansprung 17
dadurch gekennzeichnet, daß
der Filterparameter des AR-Filters so gewählt wird, daß die Filterung unabhängig von den gewählten Aktualisierungsintervallen ist.Method according to approach 17
characterized in that
the filter parameter of the AR filter is selected so that the filtering is independent of the selected update intervals. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensitivität des Verfahrens hinsichtlich der Berücksichtigung schneller Änderungen bei der Erstellung von Reisezeitinformationen sowohl über die Filterparameter des Gaußfilters als auch des Autoregressiven Filters einstellbar ist.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the sensitivity of the method with regard to taking rapid changes into account when creating travel time information can be set both via the filter parameters of the Gaussian filter and the autoregressive filter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
Lücken in der Beschreibung des Straßenverkehrsnetzes durch Reisezeitinformationen aufgrund von an einigen Orten fehlenden Verkehrswerten oder Geschwindigkeitswerten durch eine Filterung oder Faltung über die vorhandenen Verkehrswerte oder Geschwindigkeitswerte überbrückt werden. Method according to one of the preceding claims
characterized in that
Gaps in the description of the road traffic network can be bridged by travel time information due to missing traffic values or speed values in some places by filtering or folding over the existing traffic values or speed values. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die mittleren Reisegeschwindigkeiten für Strecken mit frei definierbaren Enden ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the average travel speeds for routes with freely definable ends are determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die für Straßenabschnitte in Form von dynamischen Verkehrsdomänen, deren Ausdehnung auf der Straße einem ständigen dynamischen Wandel unterworfen ist, die mittlere Reisegeschwindigkeit oder Reisezeit ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
for road sections in the form of dynamic traffic domains, the expansion of which on the road is subject to constant dynamic change, the average travel speed or travel time is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Reisegeschwindigkeiten oder Reisezeiten von Verkehrsdomänen als Zusatzinformation zu Verkehrsmeldungen an Verkehrsteilnehmer im Straßenverkehrsnetz betreffend die aktuelle Reisegeschwindigkeit und/oder eine prognostizierte Reisegeschwindigkeit und/oder Navigationsanweisungen unter Berücksichtigung der aktuellen und/oder prognostizierten Reisegeschwindigkeit und/oder Geschwindigkeitsanweisungen verwendet werden.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the travel speeds or travel times of traffic domains are used as additional information for traffic reports to road users in the road network regarding the current travel speed and / or a predicted travel speed and / or navigation instructions taking into account the current and / or predicted travel speed and / or speed instructions. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die ermittelten Reisegeschwindigkeiten und/oder Verkehrsmeldungen mit dem Zusatz der Domänen- Reisegeschwindigkeiten oder Domänen- Reisezeiten in einer ohne weitere Verarbeitung tauglichen Form erstellt werden zur indirekten Verkehrsbeeinflussung und/oder zur direkten Verkehrslenkung.Method according to one of the preceding claims
characterized in that
the determined travel speeds and / or traffic reports with the addition of the domain travel speeds or domain travel times are created in a form suitable for further processing without further processing for indirect traffic control and / or for direct traffic control. Verkehrslageerfassungszentrale, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Eingabeeinrichtung zur Eingabe von Verkehrsmeßwerten in die Verkehrslageerfassungszentrale, einem Speicher für eingegebene Verkehrsmeßwerte, einer Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe von Verkehrsinformationen an Verkehrsteilnehmer, einer Verkehrsmeßdaten-Bearbeitungs-Vorrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie nach einem der Ansprüche 0-24 arbeitet. Traffic situation detection center, in particular for performing the method according to one of the preceding claims, with an input device for entering traffic measurements into the traffic situation detection center, a memory for entered traffic measurements, an output device for outputting traffic information to road users, a traffic measurement data processing device, which is designed so that it operates according to one of claims 0-24. Verkehrslageerfassungszentrale nach Anspruch 25
dadurch gekennzeichnet, daß
die Eingabeeinrichtung ein Empfänger oder Zugang zu einem Empfänger zum Empfang von von den Sensoren gesendeten Geschwindigkeitsmeßwerten ist.Traffic situation detection center according to claim 25
characterized in that
the input device is a receiver or access to a receiver for receiving speed measurement values sent by the sensors. Verkehrslageerfassungszentrale nach Anspruch 25 oder 26
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausgabeeinrichtung ein Sender oder ein Zugang zu einem Sender zum Aussenden von Verkehrsinformationen an Verkehrsteilnehmer oder einen Serviceprovider ist.Traffic situation detection center according to claim 25 or 26
characterized in that
the output device is a transmitter or an access to a transmitter for sending traffic information to road users or a service provider.
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