Bund und Länder, Wissenschaft und Industrie haben in den letzten Jahren in die Forschung, Entwicklung und Erprobung von kooperativen intelligenten Verkehrssystemen und –diensten investiert, nicht nur mit dem Ziel den Verkehr auf europäischen Straßen sicher zu gestalten, sondern auch ihn zu optimieren, d.h. Verbrauchkosten und schädliche Emissionen sowie Transportzeiten zu reduzieren. Die Idee auf lange Sicht ist der Einsatz und die Inbetriebnahme einer komplexen kooperativen intelligenten Verkehrsinfrastruktur (auf Englisch, Intelligent Transport System – ITS), in der Fahrzeuge und Komponenten miteinander Informationen über die Verkehrssituation austauschen können.

Kooperative intelligente Transportsysteme sind heutzutage ein extrem lebendiges Diskussions- und Forschungsthema, mit dem sich gerade und zukünftig viele nationale und internationale Forschungsprojekte, -gruppen und Konsortien beschäftigen. Einige Beispiele davon sind:

  • ANIKA[CITATION ITS \l 1031 ], Projekt zur Ausrüstung bestehender Notrufsäulen mit Vehicle-to-Vehicle (V2V) Kommunikationsmodulen.
  • simTD [CITATION sim13 \l 1031 ], Erforschung der wirtschaftlichen und technologischen Rahmenbedingungen zur erfolgreichen Einführung einer V2X-Infrastruktur.
  • eCall [CITATION eCa06 \l 1031 ], das europäische Notrufsystem zur automatischen Anforderung und schnelleren Reaktion von Rettungseinsätzen, welches in den kommenden Jahren in Betrieb genommen wird.

Zur Realisierung dieser Systeme sind offensichtlich nicht nur Kommunikationsmodule zum Datenaustausch zwischen Fahrzeugen und ITS-Infrastruktur, sondern auch passende Sensoren zur Erfassung von Verkehrsinformationen nötig. Aktuell sind zur Ermittlung der Verkehrslage hauptsächlich drei Sensorarten verfügbar:

  • Kameras bzw. optische Sensoren, die mittels Videoaufnahme und Bilderverarbeitung Verkehrsinformationen ermitteln. Die Daten können entweder lokal erarbeitet oder zu einer Verkehrsmanagementzentrale (VMZ) übertragen werden.
  • Induktive, pneumatische bzw. piezoelektrische Sensoren, die unter oder auf dem Straßenbelag positioniert werden.
  • Radar-Sensoren (Ultraschall, Infrarot, Radio), die auf Basis des Reflexionsprinzips von elektromagnetischen bzw. akustischen Wellen arbeiten.

Zur verbesserten Bewertung des Verkehrsflusses werden diese Technologien oft zusammen kombiniert. Obwohl in der Praxis sehr verbreitet, sind aber diese Lösungen häufig ungünstig: Neben der Tatsache, dass mehrere Sensoren benötigt werden, erfordern beispielweise induktive, pneumatische und piezoelektrische Sensoren einen großen Umbau bzw. massive Änderungen in der Verkehrsinfrastruktur, die die Straßenoberfläche beschädigen und zusätzliche Kosten bergen können oder sogar manchmal nicht realisierbar sind.

Optische Sensoren sind weniger invasiv und erfordern keine großen Änderungsmaßnahmen. Anderseits nehmen sie Bilder auf, die zu Problemen bzgl. des Schutzes der Privatsphäre und der Anonymität bergen können. Fahrer und Kennzeichen des Fahrzeugs werden in der Tat aufgenommen und sind klar erkennbar. Wenn zusätzlich diese Informationen zu einer VMZ übertragen werden müssen, können sie sogar gehackt und missbraucht werden.

Aus diesen Gründen ist es nötig alternative, günstigere Lösungen zur Verkehrsdatenerfassung, welche sich mit wenigem Aufwand in die bestehende Verkehrsinfrastruktur integrieren lassen, zu untersuchen. Außerdem sind Lösungen, die die Privatsphäre und Anonymität der Fahrer und der Fahrzeuge gewährleisten, zu bevorzugen.

Die Idee dieses Projektes ist anstelle handelsüblicher Sensorik, Arrays von Richtmikrofonen zur Verkehrsinformationenermittlung zu verwenden. Ziel ist nicht nur die Verkehrslage, in Sinne von Eigenschaften des Verkehrsflusses, sondern auch weitere Informationen über die Fahrzeugtypologie, z.B. PWK, LKW, Motorrad, erfassen zu können und womöglich Unfälle zügig zu erkennen. Mikrofone werden heutzutage schon häufig zur Ermittlung der Lärmverschmutzung eingesetzt. Sie sind kostengünstig, klein, kompakt und erfordern daher keine großen Änderungsmaßnahmen der Verkehrsinfrastruktur. Da sie nur akustische Informationen aufnehmen, garantieren sie Anonymität und Merkmale der Fahrer bzw. der Fahrzeuge wie z.B. Kennzeichen werden nicht aufgezeichnet, gespeichert oder übertragen.

Mit einem Array von mindestens drei Richtmikrofone, die mit unterschiedlichen Richtwinkeln bzgl. der Fahrbahn orientiert sind, lassen sich die Fahrgeräusche in verschiedenen Stellen der Fahrbahn aufnehmen. Wenn die Distanzen zwischen diesen Aufnahmepunkten festgelegt und bekannt sind, kann man die Korrelation der Fahrgeräusche oder den Dopple-Effekt verwenden, um Informationen über die aktuelle Verkehrssituation ermitteln zu können. Insbesondere kann man mit dem zeitlichen Versatz der Maximalamplituden der von Mikrofonen aufgenommenen Verkehrsgeräusche die Verkehrssituation erfassen: Wenn die Maximalwerte der Signale relativ spät hintereinanderliegen, ist man in einer Situation von aufstockendem Verkehr; anderseits, wenn der zeitliche Versatz sehr klein ist, spricht dieses hingegen für einen ungestörten Verkehrsfluss. Mittels der Richtmikrofone können deshalb leicht möglich Informationen über die Verkehrslage, Anzahl an Fahrzeuge, Fahrzeuggeschwindigkeit, usw. erfasst werden.

Weitere Informationen erhalten Sie unter: http://www.acuvisor.info