DE19750942A1

DE19750942A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen

Info

Publication number: DE19750942A1
Application number: DE19750942A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr Binnig
Original assignee: Delphi 2 Creative Technologies GmbH
Current assignee: Definiens AG
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 1999-05-20
Also published as: JP2001523871A; EP1032928B1; WO1999026212A1; US6397141B1; EP1032928A1; JP4132662B2; DE59803467D1; US20020082768A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen und Anzeigen von Unfällen sowie erhöhtem Verkehr saufkommen und dadurch verursachten Staus.

Zur Vermeidung von Staus und Unfällen bei verstärktem Verkehrsaufkommen wurden bereits herkömmliche Verkehrsleit systeme entlang besonders stark belasteter Verkehrsab schnitte, wie beispielsweise stark befahrenen Autobahnen usw., fest installiert. Derartige herkömmliche fest instal lierte Verkehrsleitsysteme besitzen eine Vielzahl von Er fassungsvorrichtungen, die beispielsweise die Verkehrs dichte, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugstromes, der Umgebungsbedingungen (Temperatur, Nebel) usw. erfassen und anhand der jeweiligen Erfassungssignale den Kraftfahr zeugverkehr entlang des vorbestimmten Abschnitts über An zeigetafeln derart steuern, daß ein Stau bzw. Unfälle möglichst verhindert werden.

Nachteilig bei derartigen herkömmlichen Verkehrsleitsy stemen ist die feste Installation entlang eines vorbestimm ten Streckenabschnitts, wodurch sich außerordentlich hohe Anschaffungskosten ergeben. Darüber hinaus besitzt ein derartiges fest installiertes Verkehrsleitsystem nur eine geringe Flexibilität, da es ausschließlich den Verkehr in relativ kurzen Abschnitten regelt bzw. leitet.

Zur Erhöhung der Flexibilität schlägt die US-4,706,086 ein Kommunikationssystem zwischen einer Vielzahl von Kraft fahrzeugen vor, bei dem Signale und Informationen entspre chend den jeweiligen Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs über eine Sende-/Empfangseinheit mittels elektromagnetischer Funkwellen übertragen wird.

Ferner ist aus der Druckschrift US-A-5,428,544 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen bekannt, bei dem die Fahrzeugdaten bzw. -zustände des Kraftfahrzeugs wie beispielsweise die Ge schwindigkeit, die Route und Richtung über Kommunikations einrichtungen gegenseitig übertragen werden. Die Übertra gung der jeweiligen Daten auf ein weiteres Kraftfahrzeug erfolgt hierbei auf indirekte Art und Weise über ein entge genkommendes Kraftfahrzeug. Darüber hinaus benötigt dieses herkömmliche Verkehrsinformationssystem ein Navigationsmo dul, ein Kartenmodul sowie eine Eigenpositions-Bestim mungsvorrichtung zum Identifizieren der eigenen Position. Derartige herkömmliche Kommunikationssysteme haben jedoch den Nachteil, daß sie unbedingt eine Vielzahl von außeror dentlich teuren Elementen benötigen, wie beispielsweise einen Kartenspeicher, ein Navigationsmodul und ein Positio nierungsmodul zum Erkennen der eigenen Position.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Signalisieren von lo kalen Verkehrsstörungen zu schaffen, die bzw. das relativ kostengünstig herzustellen ist, eine hohe Flexibilität auf weist und unabhängig von fest installierten Erfassungsvor richtungen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen und Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 gelöst.

Hierbei wird in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Mindestsignalpegel eines elektromagnetischen Funksignals, das jeweils von einer Vielzahl von Fahrzeugen ausgesendet wird, eine maximale zu betrachtende Gruppe von Fahrzeugen festgelegt. Die mit dem Funksignal übertragenen individuel len Fahrzeugdaten, die die jeweiligen Bewegungszustände der innerhalb der Empfangsreichweite liegenden Fahrzeuge wie dergeben, werden wiederholt ausgewertet und abgespeichert. Anhand der abgespeicherten Fahrzeugdaten wird für ein je weils zu untersuchendes Bezugsfahrzeug eine relevante Gruppe von Fahrzeugen innerhalb der maximalen Gruppe von Fahrzeugen durch Auswerten der individuellen Fahrzeugdaten ermittelt. Anschließend wird anhand der individuellen Fahr zeugdaten der Fahrzeuge innerhalb der relevanten Gruppe das Gruppenverhalten ermittelt. Dieses Gruppenverhalten wird im Bezugsfahrzeug signalisiert, so daß ein Fahrer rechtzeitig über eventuelle Änderungen bzw. Gefahren innerhalb seiner relevanten Fahrzeuggruppe informiert wird. Somit können Unfälle und Staus rechtzeitig erkannt bzw. vermieden wer den.

Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln der relevanten Gruppe von Fahrzeugen mittels eines Verfahrens zur fraktal darwinistischen Objekterzeugung, wobei eine Ordnung bzw. Reihenfolge innerhalb einer Gruppe von Fahrzeugen kontinu ierlich durch Betrachtung der jeweiligen Fahrzeugdaten und anschließender Wichtung einer eventuellen Positionswahr scheinlichkeit erzeugt wird. Hierbei kann bereits durch eine minimale Anzahl von Fahrzeugdaten eine genaue Positio nierung oder Reihenfolge von jeweiligen Fahrzeugen inner halb einer Gruppe bestimmt werden, ohne dabei teure Systeme zur Positionierung zu verwenden.

Eine jeweils zu betrachtende Gruppe kann sich insbeson dere durch eine maximale Empfangsreichweite einer Empfangs vorrichtung ergeben. Sie kann jedoch auch durch eine maxi male Speicherkapazität festgelegt sein.

Vorzugsweise werden als Fahrzeugdaten ein Identifikati onscode zum Identifizieren eines jeweiligen Fahrzeugs, ein Geschwindigkeitswert zum Angeben einer augenblicklichen Ge schwindigkeit des Fahrzeugs und ein Abstandsparameter ver wendet. Der einen Abstand zwischen dem Bezugsfahrzeug und den jeweiligen Fahrzeugen aus der maximalen Gruppe wieder gebende Abstandsparameter kann beispielsweise aus der Emp fangsfeldstärke des jeweils abgesendeten Funksignals ab geleitet werden.

Als weitere Fahrzeugdaten sind beispielsweise ein Ver zögerungs-/Beschleunigungswert zum Angeben einer augen blicklichen Verzögerung/Beschleunigung des jeweiligen Fahr zeugs, ein Lenkeinschlagswinkel zum Angeben eines augen blicklichen Lenkeinschlags des jeweiligen Fahrzeugs, ein Richtungswert zum Angeben einer augenblicklichen absoluten Richtung, ein Positionswert zum Angeben einer augenblickli chen absoluten Position des jeweiligen Fahrzeugs, und ein Bremssignalwert zum Angeben einer augenblicklichen Benut zung einer Bremsvorrichtung des jeweiligen Fahrzeugs denk bar. Ferner kann auch ein Gruppenverhaltenswert als Fahr zeugdatum weitergesendet werden, der das augenblickliche Gruppenverhalten einer zu dem Bezugsfahrzeug gehörenden relevanten Gruppe wiedergibt.

Die im Bezugsfahrzeug signalisierte Information kann über eine Anzeigevorrichtung sowohl sichtbar als auch hör bar gemacht werden. Sie kann aber auch unmittelbar zu einer Steuerung des Bremsverhaltens des Bezugsfahrzeugs führen oder aber die Motorsteuerung beeinflussen, wodurch bei spielsweise eine automatische Vollbremsung realisiert wer den kann.

Insbesondere bei Vorliegen einer vorbestimmten Kombina tion von individuellen Fahrzeugdaten, das heißt Bewegungs zuständen, eines jeweiligen Fahrzeugs, kann ein Notsignal erzeugt werden, das gegenüber den individuellen Fahrzeugda tensignalen erhöhte Priorität genießt. Dadurch kann bei spielsweise bei Auftreten einer akuten Gefahr dieser Zu stand schnellstmöglich an weiter zurückliegende Gruppen von Fahrzeugen weitergereicht werden, wodurch sich eine beson ders schnelle Informationsausbreitung ergibt. Um eine Über lagerung einer Vielzahl von Notsignalen zu vermeiden, wird ein derartiges Notsignal nur dann verstärkt weitergegeben (Repeaterfunktion), wenn seine Empfangsfeldstärke unter ei nen vorbestimmten Schwellenwert fällt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be schrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Verkehrssi tuation auf einer Landstraße,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Verkehrssi tuation auf einer mehrspurigen Autobahn,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zum Signali sieren von lokalen Verkehrsstörungen gemäß einem bevorzug ten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 4 eine Tabelle, die ein Beispiel für eine Abspei cherung von jeweiligen Fahrzeugdaten in einer Speichervor richtung darstellt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ver kehrssituation wie sie beispielsweise auf einer Landstraße auftreten kann. In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 0 ein Bezugsfahrzeug, während die Bezugszeichen 1 bis 4 Fahrzeuge in einer vorausfahrenden Kolonne darstellen. Die Fahrzeuge 0 bis 4 besitzen jeweils Sen de-/Empfangseinrichtungen, mit denen sie ihre individuellen Bewegungszustände bzw. Fahrzeugdaten aussenden oder die von den anderen Fahrzeugen ausgesendeten Fahrzeugdaten empfan gen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. I wird nunmehr nur die Sende-/Empfangseinrichtung des Bezugsfahrzeugs 0 be rücksichtigt, wobei insbesondere auf ihre empfangenen Daten abgestellt wird. Es sei angenommen, daß das Bezugsfahrzeug 0 in einem gewissen Abstand hinter der Fahrzeugkolonne, be stehend aus den Fahrzeugen 1 bis 4, fährt, jedoch aufgrund einer Straßenführung beispielsweise durch ein Waldgebiet keinen Sichtkontakt zur Kolonne besitzt.

Es sei angenommen, daß zumindest eines der Fahrzeuge 1 bis 4 der Kolonne ein entsprechendes Sende-/Empfangssystem aufweist wie das Bezugsfahrzeug 0 und damit seine individu ellen Fahrzeugdaten in Form von elektromagnetischen Funk wellen aussendet. Die ausgesendeten Fahrzeugdatensignale besitzen als minimale Fahrzeugdaten einen Identifikations code IC, der ein jeweiliges Fahrzeug identifiziert, und einen Geschwindigkeitswert v, der die augenblickliche Ge schwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs angibt.

Es sei ferner angenommen, daß in der Kolonne bereits eine (später beschriebene) Gruppenklassifizierung bzw. -ordnung stattgefunden hat und der Lastwagen 4 sich als vor ausfahrendes Fahrzeug erkannt hat, dem die Fahrzeuge 3, 2 und 1 in dieser Reihenfolge nachfolgen. Das Gruppenverhal ten dieser Kolonne kann beispielsweise durch eine nahezu gleiche Geschwindigkeit von zum Beispiel 50 km/h beschrie ben werden. Gelangt nun das nachfolgende schnellere Bezugs fahrzeug 0 in den Empfangsbereich des Funksignals des Fahrzeugs 1, so werden dessen Fahrzeugdaten, das heißt zu mindest der Identifikationscode IC des Fahrzeugs 1 sowie sein Geschwindigkeitswert v (50 km/h) beim Bezugsfahrzeug 0 mit einer vorbestimmten Empfangsfeldstärke empfangen und abgespeichert. Dieser Vorgang wird solange durchgeführt, bis anhand von später beschriebenen Entscheidungskriterien eine Relevanzprüfung als erfüllt gilt und das Fahrzeug 1 als für das Bezugsfahrzeug 0 relevantes Fahrzeug erkannt wird. In gleicher Weise werden die Fahrzeuge 2 bis 4 als relevante Fahrzeuge erkannt, wodurch eine für das Bezugs fahrzeug 0 relevante Gruppe von Fahrzeugen ausgebildet wird. Die Ausbildung bzw. Relevanzkriterien für das Aus bilden der relevanten Gruppe von Fahrzeugen wird später beschrieben.

Auf diese Art und Weise erhält das Bezugsfahrzeug 0 eine Vielzahl von Fahrzeugdaten der vor ihm fahrenden Ko lonne bzw. relevanten Gruppe von Fahrzeugen. Über eine Aus wertevorrichtung werden die Fahrzeugdaten der relevanten Fahrzeuge ausgewertet und mit den Fahrzeugdaten des Be zugsfahrzeugs 0 verglichen bzw. zueinander in Beziehung ge bracht. In Abhängigkeit von diesem Vergleich erfolgt nun mehr die Erzeugung eines Signals im Bezugsfahrzeug 0, das beispielsweise aus einer sichtbaren oder hörbaren Anzeige zur Verringerung der Geschwindigkeit bestehen kann. Auf diese Weise kann bereits lange vor dem Sichtkontakt zu ei ner jeweils relevanten Gruppe von Fahrzeugen eine frühzei tige Warnung erfolgen, wodurch auf sichere Weise Unfälle vermieden werden.

Der erzeugte Signalwert kann jedoch nicht nur eine hör bare oder sichtbare Anzeige im Bezugsfahrzeug 0 hervorru fen, sondern auch eine automatische Bremsung oder Beschleu nigung bewirken.

Auf diese Weise erhält man ein Verfahren und eine Vor richtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen, das bzw. die außerordentlich flexibel ist und keinerlei fest installierte Sensoren oder Anzeigevorrichtungen benö tigt. Die Kosten für ein derartiges System zur Signalisie rung von lokalen Verkehrsstörungen sind daher außerordent lich gering.

Zur Erhöhung der Genauigkeit des Systems können weitere Fahrzeugdaten erfaßt und übertragen werden. Derartige Fahr zeugdaten sind beispielsweise ein Verzögerungswert bzw. Be schleunigungswert , der eine augenblickliche Verzögerung bzw. Beschleunigung eines jeweiligen Fahrzeugs angibt, ein Lenkeinschlagswinkel θ, der einen augenblicklichen Lenkein schlag des jeweiligen Fahrzeugs angibt, ein Richtungswert DIR, der beispielsweise mittels eines Kompaß die augen blickliche absolute Richtung des jeweiligen Fahrzeugs wie dergibt, ein Positionswert POS, der beispielsweise über ein GPS-System die augenblickliche absolute Position des jewei ligen Fahrzeugs angibt, oder einen Bremssignalwert BREMS, der eine augenblickliche Benutzung einer Bremsvorrichtung des jeweiligen Fahrzeugs angibt. Darüber hinaus kann ein erkannter Gruppenverhaltenswert, beispielsweise die Durch schnittsgeschwindigkeit der gesamten Gruppe als Fahrzeugda tum ausgesendet werden, wodurch sich eine Verknüpfung von Gruppen untereinander zu übergeordneten Gruppen ergeben kann.

Vorzugsweise wird zum Ermitteln der relevanten Gruppe von Fahrzeugen 1 bis 4 ein Verfahren zur fraktal darwini stischen Objekterzeugung durchgeführt, wie es beispiels weise aus der deutschen Patentanmeldung DE 197 47 161 (angemeldet am 24.10.1997) bekannt ist. Hierbei ist die fraktale, hierarchische Objektbibliothek besonders an die Anforderungen von Verkehrssituationen angepaßt, wobei die Eigenschaftsregeln beispielsweise eine bestimmte Fahrsitua tion des jeweiligen Fahrzeugs festlegen, die Kontextregeln die Reihenfolge innerhalb der Gruppe von Fahrzeugen defi nieren und die Abwandlungsregeln die fortlaufende Umgrup pierung von Fahrzeugen beispielsweise bei Überholvorgängen festlegen. Die fraktale, hierarchische Objektbibliothek be sitzt hierbei als Grundobjekte typische Verkehrssituatio nen, beispielsweise für die Fahrt auf Landstraßen, auf Au tobahnen oder im dichten Stadtverkehr. Typischerweise wer den für jedes Fahrzeug in einer bestimmten Gruppe eine Vielzahl von Fahrzeugdaten in zeitlichen Abständen unter sucht, wodurch sich beispielsweise die Klassifikationswahr scheinlichkeit für eine bestimmte Zugehörigkeit zu einer Gruppe bzw. einer bestimmten Position innerhalb einer Gruppe iterativ erhöht.

Da die Verwendung des Verfahrens zur fraktalen darwini stischen Objekterzeugung ein bevorzugtes Verfahren für das Ermitteln der relevanten Fahrzeuge bzw. Fahrzeuggruppen darstellt, werden nachfolgend die grundsätzlichen Überle gungen der fraktal darwinistischen Objekterzeugung in all gemeinen Weise wiedergegeben.

Hierbei werden nachfolgend ausschließlich zweidimensio nale Bilder berücksichtigt, die als zu untersuchende kom plexe Struktur bzw. als Objekte mit komplexen Zusammenhang betrachtet werden. Derartige zu untersuchende Strukturen können jedoch auch die vorstehend beschriebenen Verkehrssi tuationen sein, in denen sich die einzelnen Fahrzeuge zu untergeordneten und übergeordneten Objekten bzw. Gruppen zusammenschließen.

In dem nachfolgend beschriebenen Verfahren wird die Er kennung und Erzeugung beispielsweise einer Verkehrssitua tion als ein mehrskaliger bzw. fraktaler und evolutionärer bzw. darwinistischer Vorgang verstanden. Die einzelnen Objekte einer Verkehrssituation werden hierbei als eine Art von eigenständigen "Lebewesen" behandelt, die zu Beginn des Verfahrens sehr vage, formell und unrealistisch sind, sich aber bei wiederholter Durchführung des Verfahrens dahinge hend verändern und konkreter werden, daß sie sich immer besser an eine Bibliothek von bekannten Objekten anpassen, die sozusagen den Erfahrungsschatz des Computers bilden.

Hierbei sind die Objekte hierarchisch strukturiert. Große bzw. übergeordnete Objekte werden somit in Unterob jekte bzw. untergeordnete Objekte zerlegt bzw. zerschlagen, während kleine bzw. untergeordnete Objekte zu großen bzw. übergeordneten Objekten zusammengefaßt werden. Das Verfah ren zur Anpassung der Objekte an die Objekt-Bibliothek fin det somit auf mehreren Ebenen (Skalen) statt. Für diese An passung sind beim Vergleich mit der Objekt-Bibliothek zum einen Eigenschaftsregeln für die Objekte und andererseits Kontextregeln zwischen den Objekten sowie hierarchische Strukturen von Bedeutung.

Für die optimale Anpassung aller Objekte und Strukturen zur Erzeugung der sinnvollsten Lösung werden evolutionäre Algorithmen verwendet. Dabei wird unter anderem auf die allgemeinen darwinistischen Mechanismen zurückgegriffen, die im folgenden kurz beschrieben sind:

Isolation, Attraktion

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter Isolation die Abgrenzung von Teilbereichen beispielsweise eines zu untersuchenden Bildes zu Objekten zu verstehen. Dies kann durch Zerlegung bzw. Zerschlagen oder Segmentierung nach bestimmten Algorithmen geschehen. Vorzugsweise wird für die Segmentierung ein Verfahren verwendet, bei dem unter Be rücksichtigung von Homogenitätskriterien die Ähnlichkeit bzw. Zugehörigkeit zwischen Bildelementen und Bildsegmenten bestimmt wird. Umgekehrt können auch die kleinen Objekte bzw. untergeordneten Objekte zu großen bzw. übergeordneten Objekten zusammengefaßt werden. In diesem Fall entspricht das Begrenzen dieser Gruppierung auf eine bestimmte Anzahl von Gruppenmitgliedern der Isolation. Beispielsweise kann eine hierarchische Objektstruktur weitgehend vorwissensfrei erzeugt werden und damit zu einer hierarchischen Abstrak tion eines beliebigen vorgegebenen Datensatzes durch Zusam menlegen kleinerer Objekte zu größeren Objekten führen, sofern die Anwendung eines Homogenitätskriteriums zu einem Wert führt, der unterhalb eines Schwellenwertes liegt. Als Homogenitätskriterium kann beispielsweise die Differenz der mit der Größe gewichteten Heterogenität h eines durch Fusion oder Gründung neu entstandenen Objektes und der Summe der mit der jeweiligen Größe n₁ bzw. n₂ gewichteten Heterogenitäten der ursprünglichen Objekte. h₁ bzw. h₂ her angezogen werden. Die Differenz Δh_gew der gewichteten He terogenität nachher zu vorher, das heißt, die bei Zusam menlegen von zwei Objekten eingetragene Heterogenität, ergibt sich aus der Gleichung

Δh_gew = (n₁ + n₂)h_neu - (n₁h₁ + n₂h₂),

wobei diese Differenz möglichst klein sein soll.

Insbesondere werden von allen potentiell zu einer Fu sion oder Gründung in Frage kommenden Objektpaarungen immer diejenigen zuerst zusammengelegt, bei denen die durch die Fusion oder Gründung eingetragene Differenz der gewichteten Heterogenität am geringsten ist. Unterschreitet die Diffe renz der gewichteten Heterogenität geteilt durch die Ge samtgröße (Δh_gew ./. (n₁ + n₂)) einen bestimmten vorgegebe nen Schwellenwert, dann werden Objekte bei der Zusammenle gung fusioniert. Andererseits wird ein neues übergeordnetes Objekt unter Beibehaltung, das heißt Ablegen in der Objekt- Bibliothek, der kleineren Objekte gegründet, das heißt Gründung eines neuen übergeordneten Objekts, wenn diese Differenz der gewichteten Heterogenität geteilt durch die Gesamtgröße oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegt. Ein zwischen zwei Objekten potentiell austauschbares untergeordnetes Objekt wird immer dann tatsächlich umgela gert, wenn durch diesen Austausch bzw. diese Umlagerung die gewichtete Heterogenität beider Objekte gemäß der Gleichung

h_{gew nachher} < h_{gew vorher} → n_1nachherh_1nachher + n_2nachherh_2nachher < n_1vorherh_1vorher + n_2vorherh_2vorher

verringert wird.

Somit wird eine hierarchische Objektstruktur aus Grundobjekten durch Gründungen, Zerschlagen, Fusion, Auflö sung, Unterordnung, Ausgruppierung und Umgruppierung von Objekten erzeugt. Hierbei steht eine Gründung, bei der übergeordnete Objekte erzeugt werden, einem Zerschlagen zum Erzeugen von untergeordneten Objekten gegenüber. Die Fusion zum Erzeugen von größeren Objekten aus einer Vielzahl von kleinen Objekten steht der Auflösung zum Erzeugen von klei neren Objekten aus einem großen Objekt gegenüber. Bei der Unterordnung werden Objekte eingefangen und einem überge ordneten Objekt untergeordnet. Demgegenüber wird bei der Ausgruppierung ein untergeordnetes Objekt aus einem überge ordneten Objekt ausgestoßen. Bei der Umgruppierung erfolgt ein Austausch von untergeordneten Objekten.

Die jeweiligen Objekte können mit anderen Gruppenmit gliedern in speziellen Beziehungen stehen. Diese Beziehun gen bzw. Kontextregeln werden auch als Attraktion bezeich net. In statischen Bildern kann sich die Attraktion bzw. die Beziehung in bestimmten Mustern mit charakteristischen relativen Abständen, Größenverhältnissen oder Winkeln äu ßern. Darüber hinaus werden jedem Objekt vorbestimmte Ei genschaften zugewiesen, die beispielsweise ihre geometri sche Form im n-dimensionalen Raum in verdichteter Weise, die Farbverteilung usw. widerspiegeln.

Abwandlungen

Welche Bereiche eines komplexen Gebildes sinnvoller weise als Objekt bezeichnet werden sollen, ist oft, wie be reits erwähnt, in einem ersten Durchgang des Verfahrens nicht eindeutig definierbar. Deshalb geschieht das Zerlegen bzw. das Zusammensetzen zu Objekten aus diesen Bereichen auf iterative Weise. Objekte werden demnach zuerst vorläu fig erstellt und später iterativ immer gezielter abgewan delt. Eine Veränderung von Objekten erfolgt dadurch, daß Bereiche aus ihnen, beispielsweise untergeordnete Objekte, ausgegrenzt oder umliegende Bereich, beispielsweise benach barte Objekte, eingegliedert werden. Eine andere Art der Abwandlung ist die Veränderung der Attraktionen bzw. Kon textregeln.

Eine lokale Abwandlung eines Objektes könnte man als Mutation ansehen. Da es aber verschiedene Möglichkeiten von Abwandlungen aus der lokalen Abwandlung gibt wird der all gemeine Begriff Abwandlung verwendet.

Auslese, Fitness

Beim Abwandeln der jeweiligen Objekte soll ihre "Fitness" bzw. "Klassifikationswahrscheinlichkeit" bezüg lich der Objekt-Bibliothek optimiert werden. Als Maß ihrer Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit gilt die Ähn lichkeit ihrer gebündelten Eigenschaften mit den Eigen schaften von Objekten der vorbereiteten Objekt-Bibliothek. In der Objekt-Bibliothek sind eine Vielzahl möglicher Ob jekte mit Ihren möglichen Eigenschaften bzw. Eigenschafts regeln abgelegt, also deutlich mehr Objekte als im gerade zu untersuchenden Objekt (z. B. Bild).

Zusätzlich können mögliche Beziehungen bzw. Kontextre geln der Objekte zueinander, also ihre Attraktion, in der Objekt-Bibliothek beschrieben sein. Die im Bild gefundenen Objekte bzw. Strukturen besitzen dann ebenfalls eine mehr oder weniger große Ähnlichkeit also Klassifikationswahr scheinlichkeit zu den möglichen Attraktionen bzw. Kontext regeln der entsprechenden Objekte in der Objekt-Bibliothek.

Vielfalt, Mating

Als Langzeitgedächtnis kann ferner Vielfalt von Objek ten und Objektstrukturen eingesetzt werden. Dies bedeutet, daß nicht nur die absolut beste (höchste Klassifikations wahrscheinlichkeit) dieser Objekte bzw. Strukturen überlebt bzw. weiter verwendet wird, sondern auch weniger gute Ob jekte (geringere Klassifikationswahrscheinlichkeit). Da durch gehen einmal gefundene, jedoch im Moment zweitklas sige Möglichkeiten nicht gleich verloren. Diese Vielfalt repräsentiert ein Gedächtnis für Zweit- oder Drittklassi ges. Dies macht Sinn, da das im Moment Zweitklassige in einer späteren Entwicklungsphase überlegen sein kann. Die Vielfalt der Lösungsmöglichkeiten macht zudem neben der Mutation eine andere Art von Abwandlung möglich. Diese wei tere Art von Abwandlung wird als "Mating" oder Mischen und Kombinieren von unterschiedlichen Lösungsstrukturen be zeichnet.

Reproduktion

In der Natur wird durch Reproduktion eines "erfolgreichen" Lebewesens die Anzahl dieser Art von Lebe wesen vergrößert. Dadurch wird die Bedeutung des speziellen genetischen Codes erhöht, da er nun parallel an zwei Orten wirken kann. Etwas entsprechendes macht auf den ersten Blick für die Objekte bei der Objekterzeugung mit einem se quentiell arbeitenden Computer keinen Sinn. Bei einem dyna mischen System kann dies jedoch auf den zweiten Blick durchaus nützlich sein, selbst wenn es sich um ein und den selben Lösungsansatz bzw. das gleiche Objekt handelt. In einem dynamischen System verändert sich die Umgebung der Objekte. Deshalb wird bei der Objekterkennung bzw. -erzeu gung die Bedeutung eines Objekts dadurch erhöht, daß das Objekt öfters behandelt und somit die Anzahl virtuell er höht wird. Sind die reproduzierten Objekte darüber hinaus abgewandelt, so ist es oft sinnvoll nur ein Objekt plus die unterschiedlichen Abwandlungen abzuspeichern.

Löschen

Damit durch die Reproduktion die Anzahl von Lösungsmög lichkeiten nicht zu stark anwächst und damit den Optimie rungsprozeß unnötig verlangsamt, müssen manche der Lösungs möglichkeiten gelöscht werden.

Da die darwinistischen Algorithmen zum Teil sehr spezi fisch sind ist es nicht wünschenswert alle möglichen Arten von Algorithmen gleichzeitig für das gesamte zu untersu chende Bild anzuwenden. Es ist vielmehr sinnvoll zu Beginn des Verfahrens bzw. der "Evolution" mit sehr allgemeinen formalen Algorithmen zu beginnen. Durch Vergleich mit der Objekt-Bibliothek wird hierbei ein erster Erkenntnisstand erreicht, der dazu benutzt werden kann gezieltere Algorith men bzw. Abwandlungsregeln einzusetzen. Dadurch kann die Klassifikationswahrscheinlichkeit bzw. die Fitness mögli cherweise erhöht werden. Vorzugsweise können noch gezielter Algorithmen zum Einsatz kommen wodurch sich immer ausge feiltere Objekte mit individueller Bedeutung und mit immer höherer Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit er geben.

Nachfolgend wird auf die Besonderheit der Mehrskalig keit des erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen einge gangen, die für die Analyse komplexer Strukturen eine wich tige Rolle spielt.

Die Ähnlichkeit eines Objekts des zu untersuchenden Ge genstands bzw. des Bildes mit dem eines Objekts der Objekt- Bibliothek entspricht einer lokalen Fitness bzw. lokalen Klassifikationswahrscheinlichkeit. Diese lokale Klassifika tionswahrscheinlichkeit reicht jedoch allein nicht aus, da auch bei Objekten mit bereits sehr hoher Fitness bzw. Klas sifikationswahrscheinlichkeit weiterhin Mehrdeutigkeit vor liegen kann, also eine ähnlich hohe lokale Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit zu mehreren Objekten der Objekt-Bibliothek besteht. Oft wird dann über die Kontext regeln oder die Struktur der untergeordneten Objekte des jeweiligen Objekts seine Bedeutung erst klar erkennbar.

Mehrskalige, d. h. fraktale Betrachtungsweisen sind des halb unverzichtbar. Die fraktale Behandlung einer zu unter suchenden Struktur beispielsweise eines Bildes oder einer Verkehrssituation erfordert somit eine fraktale hierarchi sche Objekt-Bibliothek, eine fraktale Fitness bzw. Klassi fikationswahrscheinlichkeit, eine fraktale Abwandlung und eventuell eine fraktale Reproduktion und ein fraktales Löschen. Die fraktale Objekt-Bibliothek ist eine Biblio thek, in der nicht nur die Eigenschaften bzw. Eigen schaftsregeln von Objekten sondern auch deren mögliche in neren sowie äußeren Beziehungen (innere und äußere Kontextregeln) sowie die Abwandlungsregeln abgespeichert sind. Dies bedeutet, daß in der fraktalen Objekt-Bibliothek ebenso abgespeichert ist, aus welchen möglichen untergeord neten Objekten das Objekt bestehen kann, einschließlich der möglichen Beziehungen dieser untergeordneten Objekte, und in welchen Beziehungen bzw. Kontexten sich das Objekt zu übergeordneten Objekten befinden kann. Hierbei handelt es sich also auch um hierarchische Information, da das Objekt in der Regel in größere Zusammenhänge eingebettet ist und aus untergeordneten Objekten mit deren speziellen Beziehungen aufgebaut ist. Aus dieser hierarchischen Struktur kann durch Vergleich mit den hierarchischen Struk turen in der Bibliothek eine hierarchische oder fraktale Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit ermittelt werden.

Ausgehend von der lokalen Fitness bzw. Klassifikations wahrscheinlichkeit, die sich aus dem unmittelbaren Ver gleich des Objekts mit den Objekten der Objekt-Bibliothek ergibt wird aufbauend auf dieser lokalen Fitness eine frak tale Fitness bzw. Klassifikationswahrscheinlichkeit errech net, die sich aus der lokalen und der hierarchischen Fit ness zusammensetzt. Über die Abwandlung werden diese frak talen Klassifikationswahrscheinlichkeiten optimiert.

Fig. 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung ei ner Verkehrssituation wie sie beispielsweise auf einer Au tobahn existiert.

Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen 0 wiederum ein Be zugsfahrzeug, während die Bezugszeichen 1 bis 4 die für das Bezugsfahrzeug 0 relevanten Fahrzeuge bzw. eine relevante Gruppe von Fahrzeugen darstellen, da sie in Fahrtrichtung vor dem Bezugsfahrzeug 0 fahren. Das Bezugsfahrzeug 0 besitzt beispielsweise eine maximale Empfangsreichweite, wie sie durch die ovale Umrandung angegeben ist. Innerhalb dieser maximalen Empfangsreichweite befinden sich neben der relevanten Gruppe von Fahrzeugen eine Vielzahl von weiteren Fahrzeugen. Zum einen bezeichnen die Bezugszeichen 5, 6, 10 und 12 die Fahrzeuge, die sich auf der Autobahn in ent gegengesetzter Richtung bewegen, jedoch auch im Empfangs bereich des Bezugsfahrzeugs 0 liegen. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen 7, 8, 9 und 11 Fahrzeuge, die zwar in der gleichen Fahrtrichtung wie das Bezugsfahrzeug 0 fahren, sich jedoch hinter diesem befinden und somit in erster Li nie für das Bezugsfahrzeug 0 nicht oder weniger zu berück sichtigen sind. Alle Fahrzeuge senden und empfangen in mehr oder weniger gleichmäßigen Abständen bzw. kontinuierlich Fahrzeugdatensignale, die die jeweiligen Fahrzeugdaten enthalten. Somit gehen beispielsweise beim Bezugsfahrzeug 0 eine Vielzahl von Fahrzeugdaten ein, die beispielsweise in vereinfachter Form in Fig. 4 tabellenförmig dargestellt sind.

Fig. 4 zeigt hierbei eine vereinfachte Darstellung ei ner tabellenförmigen Abspeicherung der Mindestfahrzeugdaten für die jeweiligen Fahrzeuge 0 bis 12. In der linken Spalte ist beispielsweise der jeweilige Identifikationscode eines empfangenen Fahrzeugdatensignals binär abgelegt (0000 bis 1100). In den weiteren Spalten sind die zu den Zeitpunkten t_n-3, t_n-2, t_n-1 und t_n jeweils empfangenen Fahrzeugdaten in Form eines Geschwindigkeitswerts v und einer jeweiligen Empfangsfeldstärke E abgelegt.

Die erste Zeile der Tabelle gemäß Fig. 4 gibt hierbei die Fahrzeugdaten des Bezugsfahrzeugs 0 wieder, die als Vergleich bzw. als Bezugswerte für die weiteren Fahrzeugda ten dienen. Die Empfangsfeldstärke E wird daher nicht ein getragen.

Die Tabelle gemäß Fig. 4 wird nun im einzelnen be schrieben.

Es wird angenommen, daß das Bezugsfahrzeug eine Ge schwindigkeit v von 120 km/h aufweist. Die in der rechten Spur der Autobahn fahrenden Fahrzeuge 1 und 3 besitzen die gleiche Geschwindigkeit v1 und v3 von 100 km/h, weshalb sie für verschiedene Zeitpunkte t_n-3 bis t_n ansteigende Werte für die Empfangsfeldstärke aufweisen. Die Empfangsfeld stärke erhöht sich, da aufgrund des Überholvorgangs durch das Bezugsfahrzeug 0 der Abstand zu den Fahrzeugen 1 und 3 verringert wird. Demgegenüber besitzen die Fahrzeuge 2 und 4 die gleiche Geschwindigkeit v2 und v4 von 120 km/h, wes halb ihre Empfangsfeldstärke proportional zum Abstand zum Bezugsfahrzeug 0 konstant bleibt.

In gleicher Weise ergeben sich die übrigen Werte für die Geschwindigkeit und die Empfangsfeldstärke der weiteren Fahrzeuge 5 bis 12. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß insbesondere die entgegenkommenden Fahrzeuge 5, 6, 10 und 12 aufgrund der sehr hohen Relativgeschwindigkeit (zum Bei spiel v0 - v12 = 240 km/h) im Zeitraster des gewählten Aus führungsbeispiels beim Durchfahren des maximalen Empfangs bereichs des Bezugsfahrzeugs 0 lediglich einen Datenwert im Speicher hinterlassen, der vorzugsweise als Ringspeicher ausgebildet ist. Diese Tatsache kann beispielsweise als Kriterium für die Objekterkennung bzw. Objekterzeugung ver wendet werden, um die Fahrzeuge 5, 6, 10 und 12 als nicht relevante Gruppe auszuschließen, bzw. als entgegenkommende Gruppe zu klassifizieren. In gleicher Weise kann durch ent sprechende Klassifikationskriterien eine Gruppe von nach folgenden Fahrzeugen 7, 8, 9 und 11 bestimmt werden, wenn beispielsweise eine Überprüfung der jeweiligen Verzöge rungszeiten hinsichtlich des Bremsvorgangs oder Beschleuni gungsvorgangs innerhalb der festen Gruppe erfolgt.

Die für das Bezugsfahrzeug 0 relevante Gruppe von Fahr zeugen 1 bis 4 wird auf ähnliche Weise festgelegt. Hierbei kann noch eine genauere Klassifizierung stattfinden, bei spielsweise für die unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeuge 2 und 4 und die in der Nebenspur fahrenden Fahrzeuge 1 und 3. Die Einordnung in eine derartige Vielzahl von untergeordne ten und übergeordneten Gruppen bzw. Objekten erfolgt in der üblichen vorstehend beschriebenen fraktal darwinistischen Weise. Wird eine Gruppe von Fahrzeugen, zum Beispiel die Fahrzeuge 2 und 4, als besonders relevante Gruppe einge stuft, so kann ihr jeweiliges Gruppenverhalten beispiels weise durch arithmetische Mittelwertbildung ihrer Durch schnittsgeschwindigkeit, ihres Verzögerungsverhaltens, usw. bestimmt und mit den Fahrzeugdaten des Bezugsfahrzeugs 0 verglichen werden. Auf der Grundlage dieses Vergleichs erfolgt nunmehr eine Signalisierung, die z. B. in Form von bekannten Verkehrssymbolen, d. h. Geschwindigkeitsbegrenzun gen, angezeigt oder in sonstiger Weise visuell oder aku stisch angezeigt werden. Es besteht aber auch die Möglich keit, das Gruppenverhalten der relevanten Gruppe derart auszuwerten, daß bei einer bestimmten Grenzwertüberschrei tung beispielsweise eine automatische Vollbremsung des Be zugsfahrzeugs 0 erfolgt. In dieser Hinsicht sind eine Viel zahl weiterer Steuerungsmaßnahmen denkbar, wie zum Beispiel eine Steuerung der Lenkung oder Beschleunigung.

Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der für die Bestimmung der Objekte bzw. Gruppen wichtige Parameter des Abstands anhand der Empfangsfeldstärke des empfangenen Funksignals bestimmt. Neben der Empfangsfeld stärke können auch weitere Signale oder Meßwerte als zum Abstand zwischen den jeweiligen Fahrzeugen und dem Bezugs fahrzeug proportionale Werte verwendet werden.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen gemäß einem be vorzugten Ausführungsbeispiel.

In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Sende- bzw. Empfangsantenne, das Bezugszeichen 20 eine Sende-/Empfangsweiche zum Trennen des Empfangskanals vom Sendeka nal, das Bezugszeichen 30 eine Filtervorrichtung, mit der die jeweiligen Funksignale der jeweiligen Fahrzeuge ent sprechend ihres Identifikationscodes herausgefiltert wer den, das Bezugszeichen 40 einen Empfänger und das Bezugs zeichen 50 einen Sender. Die Filtervorrichtung 30 kann darüber hinaus einen Detektor zum Erfassen der Empfangs feldstärke des jeweiligen Funksignals aufweisen. Der Emp fänger 40 und der Sender 50 sind mit einem Mikroprozessor 60 verbunden, der die Steuerung des Sende-/Empfangssystems übernimmt. Die Bezugszeichen 90 bis 140 zeigen eine Viel zahl von Erfassungsvorrichtungen, die die jeweiligen Fahrzeugdaten des Fahrzeugs erfassen. Das Bezugszeichen 90 bezeichnet hierbei eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Benutzung eines Bremspedals. Das Bezugszeichen 100 bezeichnet eine Erfassungsvorrichtung, die einen Wert Θ entsprechend einem augenblicklichen Lenkeinschlag angibt. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet eine Erfassungsvor richtung, die den augenblicklichen Geschwindigkeitswert v des Fahrzeugs wiedergibt. Das Bezugszeichen 120 bezeichnet eine Erfassungsvorrichtung, die einen augenblicklichen Be schleunigungs- oder Verzögerungswert des jeweiligen Fahrzeugs angibt. Darüber hinaus kann die Vorrichtung gemäß Fig. 3 einen Kompaß 130 aufweisen, der ein Richtungssignal DIR angibt, das die augenblickliche Fahrtrichtung des je weiligen Fahrzeugs wiedergibt. Ferner kann ein GPS-System (global positioning system) verwendet werden, das einen ab soluten Positionswert POS zum Angeben einer augenblickli chen absoluten Position aufweist. Die Erfassungsvorrich tungen 90 bis 140 sind beispielsweise mit einem Eingangs port des Mikroprozessors 60 verbunden und werden als Fahr zeugdaten entweder über den Sender 50 und die Antenne 1 an die anderen Fahrzeuge aus gesendet oder für einen Vergleich der empfangenen Fahrzeugdaten mit den lokalen Fahrzeugdaten verwendet.

Das Bezugszeichen 70 bezeichnet eine erste Speichervor richtung, in der beispielsweise die in Fig. 4 dargestellte Tabelle abgelegt werden kann. Vorzugsweise besteht die erste Speichervorrichtung 70 aus einem Ringspeicher, dessen Speicherplätze in zeitlich vorbestimmten Abständen wieder holt beschrieben werden. Dadurch kann beispielsweise si chergestellt werden, daß die jeweils zuletzt empfangenen Fahrzeugdaten in der ersten Speichervorrichtung 70 abgelegt sind.

Für den Fall, daß eine fraktal darwinistische Objekter zeugung als Verfahren zum Ermitteln der relevanten Gruppe von Fahrzeugen verwendet wird, besitzt die Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörungen ferner eine zweite Speichervorrichtung 80. In dieser zweiten Speicher vorrichtung 80 befindet sich dann die fraktale hierarchi sche Objektbibliothek.

Die erste Speichervorrichtung 70 und die zweite Spei chervorrichtung 80 sind über ein Bussystem 170 mit dem Mi kroprozessor 60 verbunden, wodurch ein Datenaustausch gewährleistet ist. Stellt der Mikroprozessor bei der Aus wertung der Fahrzeugdaten fest, daß das Gruppenverhalten seiner zugehörigen relevanten Gruppe im Widerspruch zu seinen eigenen Fahrzeugdaten steht, z. B. die Geschwindig keit der relevanten Gruppe wesentlich geringer ist als die Geschwindigkeit seines dazugehörigen Fahrzeugs, so erfolgt eine Signalisierung entweder über die Anzeigevorrichtung 150 oder über eine Steuervorrichtung 160. In der Anzeige vorrichtung 150 wird das jeweilige Signal sichtbar und/oder hörbar angezeigt, wobei vorzugsweise die bekannten Zeichen für eine Geschwindigkeitsbegrenzung verwendet werden kön nen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, daß über die Steuervorrichtung 160 beispielsweise eine automatische Notbremsung eingeleitet wird, wenn die Auswertung der empfangenen Fahrzeugdaten mit den lokalen Fahrzeugdaten eine akute Gefahrensituation ergibt.

Eine derartige akute Gefahrensituation kann auch durch ein zusätzliches Notsignal, das eine erhöhte Priorität be sitzt, an die anderen Fahrzeuge ausgesendet werden, wodurch auf besonders wirkungsvolle Weise beispielsweise eine Massenkarambolage von Fahrzeugen verhindert werden kann. Um eine maximale Ausbreitung des Notsignals zu gewährleisten, besitzt der Empfänger 40 einen Schwellwertentscheider, der nur Notsignale unterhalb einer bestimmten Emp fangsfeldstärke auswertet und über den Mikroprozessor 60 und den Sender 50 verstärkt wieder aussendet, wodurch sich eine Repeaterfunktion ergibt. Hierbei besitzt das erneut und verstärkt ausgesendete Notsignal den gleichen Identi tätscode wie das Fahrzeug, das das Notsignal ursprünglich ausgesendet hat.

Da aufgrund der Repeaterfunktion eine außerordentlich hohe Reichweite über die jeweiligen Gruppen hinaus erreicht werden kann, kann jedes Fahrzeug für sich eine Relevanz prüfung hinsichtlich des empfangenen Notsignals durchfüh ren. Hierbei wird geprüft, ob das Fahrzeug, das das Notsi gnal ursprünglich ausgesendet hat, zu einer Gruppe gehört, die für das jeweilige Fahrzeug in keiner Weise relevant sein kann. Eine Repeaterfunktion würde in diesem Falle nicht erfolgen.

Vorzugsweise aktiviert der Zündschlüssel Sender und Empfänger der jeweiligen Fahrzeuge. Damit gehören die par kenden Fahrzeuge automatisch nicht zu den relevanten Grup pen von Fahrzeugen.

Durch die begrenzte Sende- bzw. Empfangsreichweite ist bereits für jedes Fahrzeug eine maximale Gruppe von Fahr zeugen erzeugt. Diese Gruppe kann jedoch, je nach Bedarf bzw. nach Situation erweitert oder eingeschränkt werden, wie z. B. durch:

- gezieltes Erweitern oder Einschränken der Sende- und/oder Empfangsreichweite;
- Weitersenden empfangener Information, d. h. Fahrzeug daten (Da die Information immer wieder weitergegeben werden kann, ist eine enorme Reichweite denkbar.)
- gezieltes Ansprechen eines Fahrzeugs oder einer Gruppe mit bestimmter Eigenschaft. Dies kann durch das Mitsenden der Identifikationscodes der anzuspre chenden Fahrzeuge geschehen, indem ein Sendefahrzeug die Empfänger mit einer bestimmten Eigenschaft an spricht wie z. B. alle seiner maximalen Gruppe, die hinter dem jeweiligen Fahrzeug fahren (Sender be stimmt Gruppe direkt), oder durch Aussenden indirek ter Informationen wie z. B. "An alle Fahrzeuge, die in die gleiche Richtung wie das Bezugsfahrzeug fahren" (Empfänger entscheidet, ob er angesprochen ist).
- Bildung von Unter- und/oder Übergruppen, die jedes Fahrzeug für sich individuell immer wieder aufs Neue bestimmt. Hierbei wird die Übergruppe durch Interpre tation weitergeleiteter Informationen gebildet: Grup pen in der Nähe des Bezugsfahrzeugs oder nahe Gruppen gleicher Fahrtrichtung, wobei eine Gruppe alle Fahr zeuge im eingestellten Empfangsbereich darstellt, und eine Untergruppe beispielsweise alle dem Bezugsfahr zeug und dessen Gruppe entgegenkommenden Fahrzeuge, alle Fahrzeuge der Gruppe des Bezugsfahrzeugs mit gleicher Fahrtrichtung, alle mit ähnlichem Fahrver halten (z. B. Geschwindigkeit), alle Fahrzeuge, die hinter oder vor dem Bezugsfahrzeug sind, usw. dar stellen. Untergeordnete Untergruppen werden z. B. durch alle Fahrzeuge gebildet, die hinter dem Bezugs fahrzeug sind und beschleunigen, usw.
- Bildung von Unter- und/oder Übergruppen, die sich dy namisch nach vorgegebenen Regeln (z. T. in Absprache zwischen den Fahrzeugen global ausbilden. Die globale Segmentierung (fraktal hierarchische Gruppierung) hat den Vorteil, daß Gruppensprecher bestimmt werden kön nen, die relevante Informationen zwischen den Gruppen austauschen.

Zur Ermittlung der zur Gruppenbildung notwendigen In formation können folgende Parameter bestimmt werden:

- Bestimmung des relativen Abstandes (Bezugsfahrzeug - anderes Fahrzeug):
durch Messung der Feldstärke;
durch zeitliche Analyse der Fahrmuster (z. B. das jewei lige Fahrzeug bremst immer eine Sekunde vor dem Be zugsfahrzeug. Bei einer Geschwindigkeit von . . . macht das . . .;
durch Abstandsmesser.
- Bestimmung der relativen Fahrtrichtung des Fahrzeugs von dem die Information empfangen wurde:
durch Messung der Zu- oder Abnahme der Feldstärke;
durch Messung des Dopplereffektes (wenn relative Po sition bestimmt ist);
durch zeitliche Analyse der Fahrmuster;
durch Empfangen von absoluten Richtungsdaten (z. B. Kompaß) und Vergleich mit den eigenen Richtungsdaten (des Bezugsfahrzeugs).
- Bestimmung der relativen Position (vor Bezugsfahrzeug - hinter Bezugsfahrzeug):
durch Messung von Geschwindigkeitsdifferenzen (Bezugsfahrzeug - jeweiliges Fahrzeug) und Vergleich mit Abstandsänderungen. Ist das jeweilige Fahrzeug schneller als das Bezugsfahrzeug, und ist das jewei lige Fahrzeug hinter dem Bezugsfahrzeug, muß der Ab stand des jeweiligen Fahrzeugs zu dem Bezugsfahrzeug kleiner werden;
durch zeitliche Analyse der Fahrmuster (z. B. das je weilige Fahrzeug bremst meistens vor dem Bezugsfahr zeug, also fährt es vor dem Bezugsfahrzeug);
durch Peilsender oder -empfänger.
- Bestimmung der Fahrspur (Überholspur oder falsche Seite der Autobahn):
durch Sender an den Straßenrändern und Vergleich der Feldstärken: falsch, richtig - links, rechts;
durch zeitliche Analyse der Fahrmuster.

Weiterhin kann durch Beschränkung der Empfangs- oder Sendereichweite insbesondere bei Verwendung von "Burst"-Sen dern die Wahrscheinlichkeit für gleichzeitiges Empfangen unterschiedlicher Sender klein gehalten werden. Dieses Vor gehen hat jedoch den Nachteil, daß die Anzahl der empfange nen Informationen zu gering werden könnte.

Deshalb kann ein Aufeinanderabstimmen der Sender vor teilhafter sein. Dies kann durch ein Synchronisieren oder ein "Gruppentuning" der Sender geschehen. Das Synchronisie ren kann beispielsweise zentral unter Verwendung des Funk uhrsignals geschehen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in de finierten Sendeblocks gesendet. Nach jedem Block gibt es eine Pause bevor das nächste Fahrzeug senden kann. Wenn eine Gruppe vorliegt, können die Sender untereinander eine Reihenfolge ihrer Sendeblocks festlegen. Dies kann z. B. die Reihenfolge sein, mit der die Sender in die Gruppe einge treten sind.

Gruppen, die einander zu nahe kommen und sich gegensei tig stören, können bezüglich Sendetakt miteinander "fusioniert" werden, wenn sie zueinander passen (z. B. glei che Fahrtrichtung) und dadurch die Gruppe nicht allzu groß wird. Beim Fusionieren kann z. B. die Reihenfolge innerhalb der ursprünglichen Gruppen beibehalten werden und die Gruppe, von denen eines der Mitglieder zuerst die Fusion vorgeschlagen hat, als erste senden und dann die zweite Gruppe. Wenn die Gruppe durch eine Fusion zu groß würde oder die beiden Gruppen nicht gut zueinander passen (z. B. Gegenverkehr), muß dennoch dafür gesorgt werden, daß sie nicht gleichzeitig senden. Dies kann z. B. mittels eines "Reißverschlußverfahrens" geschehen. Dies bedeutet, daß ab hängig davon, wieviele Gruppen aufeinander treffen, jede der Gruppen die Sendepausen zwischen den einzelnen Sendun gen derart vergrößert, daß die Mitglieder der anderen Grup pen dazwischen passen.

Oft gibt es aber einen eher kontinuierlichen Ver kehrsstrom, der netzwerkartig verzweigt sein kann. Da nicht alle Fahrzeuge eines großen Netzwerks miteinander synchro nisiert werden können, müssen Gruppen künstlich geschaffen werden. Dies kann nach einer fraktal hierarchischen Methode geschehen. Dabei können Fahrzeuge sich gruppieren, Fahr zeuge von einer Gruppe aufgenommen werden, Gruppen fusio nieren, Gruppensprecher bestimmt werden, Gruppen zerschla gen werden und/oder Übergruppen gebildet werden. Wenn ein Sender sich einer Gruppe nähert, kann er mit seiner Gruppe (wenn vorhanden) eingegliedert werden, indem er in die Sen depausen der anderen sein Anliegen, aufgenommen zu werden, funkt.

Sendepausen sind nicht nur für das Ermöglichen der Gruppendynamik, sondern auch für das Senden eines Signals (Notsignal) mit hoher Priorität (Unfall, Vollbremsung) not wendig.

Eine andere Art der Bildung von Synchronisationsgruppen würde sich aus einer speziellen Paarsynchronisation erge ben:
Angenommen, es besteht eine Gruppe, zu der sich jemand dazugesellen möchte. Jeder neu Hinzukommende empfängt erst einmal bis er die Situation einschätzen kann, und meldet sich dann in einer Sendepause an. Die Reihenfolge aller Be teiligten verschiebt sich dann.

Hat das vor dem Bezugsfahrzeug in die Gruppe eingetre tene Fahrzeug die Sende-Nummer n, so hat das Bezugsfahrzeug die Sende-Nummer n plus 1. Ist n plus 1 oberhalb eines Schwellwertes, hat das Bezugsfahrzeug die Nummer eins, allerdings mit einer Phasenverschiebung von 180 Grad. Das Bezugsfahrzeug stellt somit das erste Mitglied der zweiten Gruppe dar. Das Bezugsfahrzeug sendet dann in die vergrö ßerten Sendepausen der vorausfahrenden Fahrzeuge. Der Sen der hinter dem Bezugsfahrzeug ist dann die Nummer 2 mit 180 Grad Phase. Wenn in der Gruppe des Bezugsfahrzeugs nun die maximale Nummer erreicht ist, geht es weiter mit Nummer 1 und 0 Grad Phase einer dritten Gruppe. Dritte und erste Gruppe senden nun synchron. Wenn sie weit genug voneinander entfernt sind, stören sie sich nicht.

Wann immer Gruppen sich stören sollten, tritt das "Reißverschlußverfahren" in Kraft.

Um zu verhindern, daß benachbarte Gruppen sich zu sehr stören, könnten auch anstelle der vorstehend beschriebenen Phasenverschiebung der Sendetakte die Sendefrequenzen leicht verschoben werden, so daß benachbarte Gruppen sich (gerade so) nicht mehr empfangen können. Damit dennoch In formation von einer Gruppe zur anderen gelangt, könnten Sprecher der Gruppen bestimmt werden (z. B. die letzteinge tretenen Fahrzeuge), die dann auf mehreren Frequenzen gleichzeitig arbeiten.

Claims

1. Verfahren zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstörun gen mit den Schritten:

a) Festlegen einer zu einem Bezugsfahrzeug (0) dazuge hörigen maximalen Gruppe von Fahrzeugen (1-12) durch Empfangen von zumindest einem individuellen Fahrzeugda tensignal,
b) wiederholtes Auswerten des zumindest einen individu ellen Fahrzeugdatensignals und Abspeichern als indivi duelle Fahrzeugdaten des zumindest einen Fahrzeugs (1-12) aus der maximalen Gruppe von Fahrzeugen (1-12);
c) Ermitteln zumindest einer für das Bezugsfahrzeug (0) relevanten Gruppe von Fahrzeugen (1-4) innerhalb der maximalen Gruppe von Fahrzeugen (1-12) durch Auswerten der individuellen Fahrzeugdaten;
d) Ermitteln des Gruppenverhaltens der zumindest einen relevanten Gruppe von Fahrzeugen (1-4) durch Auswerten der jeweiligen individuellen Fahrzeugdaten; und
e) Signalisieren einer dem Gruppenverhalten der zumin dest einen relevanten Gruppe von Fahrzeugen (1-4) ent sprechenden Information.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei das Ermitteln der zumindest einen relevanten Gruppe von Fahrzeugen (1-4) mittels eines Verfahrens zur fraktal darwinisti schen Objekterzeugung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei das Verfahren zur fraktal darwinistischen Objekterzeugung aus den Schritten

a) Vorbereiten einer fraktalen, hierarchischen Objekt- Bibliothek mit vorbestimmten Objekten und dazugehörigen Eigenschafts-, Kontext- und Abwandlungsregeln;
b) Ausbilden von Grundobjekten in einer hierarchischen Objektstruktur mit unter- und übergeordneten Objekten;
c) Vergleichen der Grundobjekte mit den Objekten der fraktalen Objekt-Bibliothek, wobei das jeweils ausge bildete Grundobjekt als unbekannt eingestuft wird, wenn in der Objekt-Bibliothek kein entsprechendes Objekt mit den entsprechenden Eigenschaftsregeln vorhanden ist, und dem Grundobjekt mit der Eigenschaftsregel eine oder mehrere lokale Klassifikationswahrscheinlichkeit(en) zugeordnet wird (werden), wenn in der fraktalen Objekt- Bibliothek ein oder mehrere entsprechende(s) Objekt(e) vorhanden ist (sind);
d) Anwenden der Kontextregeln auf die jeweiligen Ob jekte zum Ausbilden und Berechnen von jeweiligen frak talen Klassifikationswahrscheinlichkeiten;
e) Anwenden der Abwandlungsregeln auf die jeweiligen Objekte zum Optimieren der fraktalen Klassifikations wahrscheinlichkeiten;
f) iteratives Durchführen der Schritte d) und e) zum schrittweisen Verbessern der Klassifikationswahrschein lichkeiten, besteht.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die zu dem Bezugsfahrzeug (0) dazugehörige maximale Gruppe von Fahrzeugen (1-12) durch eine maximale Emp fangsreichweite seines Empfängers (40) festgelegt wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, wobei die maximale Empfangsreichweite eine variable Reichweite des Empfän gers ist, die in Abhängigkeit von einer ermittelten Verkehrsdichte und/oder einer sich aufgrund von Über lappungen der empfangenen Fahrzeugdatensignale ergeben den Empfangsstörung eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die individuellen Fahrzeugdaten
einen Identifikationscode (IC) zum Identifizieren eines jeweiligen Fahrzeugs,
einen Geschwindigkeitswert (v) zum Angeben der augen blicklichen Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs, und
einen Abstandsparameter zum Angeben eines Abstands zwi schen dem Bezugsfahrzeug (0) und den jeweiligen Fahr zeugen aus der maximalen Gruppe von Fahrzeugen (1-12) aufweisen.

7. Verfahren nach Patentanspruch 6, wobei die individuel len Fahrzeugdaten ferner
einen Verzögerungs-/Beschleunigungswert (v) zum Angeben einer augenblicklichen Verzögerung/Beschleunigung des jeweiligen Fahrzeugs, und/oder
einen Lenkeinschlagswinkel (θ) zum Angeben eines augen blicklichen Lenkeinschlags des jeweiligen Fahrzeugs, und/oder
einen Richtungswert (DIR) zum Angeben einer augenblick lichen absoluten Richtung des jeweiligen Fahrzeugs, und/oder
einen Positionswert (POS) zum Angeben einer augenblick lichen absoluten Position des jeweiligen Fahrzeugs, und/oder
einen Bremssignalwert (BREMS) zum Angeben einer augen blicklichen Benutzung einer Bremsvorrichtung des jewei ligen Fahrzeugs, und/oder
Gruppenverhaltenswerte zum Angeben des augenblicklichen Gruppenverhaltens einer zum jeweiligen Fahrzeug dazugehörigen zu betrachtenden Gruppe von Fahrzeugen, und/oder
einem Notsignalwert zum Angeben einer augenblicklichen Notsituation des jeweiligen Fahrzeugs aufweisen.

8. Verfahren nach Patentanspruch 7, wobei in Abhängigkeit einer Kombination von vorbestimmten individuellen Fahr zeugdaten eines jeweiligen Fahrzeugs der Notsignalwert erzeugt wird, der gegenüber den individuellen Fahr zeugdaten Priorität aufweist.

9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, wobei in Abhängigkeit von der signalisierten Information im Bezugsfahrzeug (0) über eine Steuervorrichtung (160) eine Steuerung des Fahrzeugs durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Patentanspruch 9, wobei die Steuerung eine Motorsteuerung und/oder eine Bremssteuerung ist.

11. Vorrichtung zum Signalisieren von lokalen Verkehrsstö rungen mit
einer Erfassungsvorrichtung (90-140) zum Erfassen der zu sendenden lokalen Fahrzeugdaten;
einer Sende-/Empfangsvorrichtung (10-50) zum Sen den/Empfangen von Funksignalen, die jeweilige zu sen dende/empfangende Fahrzeugdaten enthalten;
einer Feldstärke-Erfassungsvorrichtung (30-40) zum Er fassen einer jeweiligen Feldstärke der jeweils empfan genen Funksignale;
einer Speichervorrichtung (70) zum Speichern der je weils empfangenen Fahrzeugdaten als maximale Daten gruppe in Abhängigkeit von einem Identitätscode (IC), der jedes Funksignal seinem jeweiligen Sende-Fahrzeug zuordnet, einem Zeitwert und der Empfangsfeldstärke des jeweiligen Funksignals;
einer Auswertevorrichtung (60) zum Auswerten der Daten der maximalen Datengruppe, wodurch zumindest eine rele vante Datengruppe ermittelt wird;
einer Ermittlungsvorrichtung (60) zum Ermitteln eines Signalwertes in Abhängigkeit von den Daten der zumin dest einen relevanten Datengruppe und den lokalen Fahrzeugdaten; und
einer Signaleinrichtung (150, 160) zum Signalisieren des ermittelten Signalwertes.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, mit einer weiteren Speichervorrichtung (80) zum Speichern einer fraktalen hierarchischen Objektbibliothek mittels der die zumin dest eine relevante Datengruppe ermittelt wird.

13. Vorrichtung nach Patentanspruch 11 oder 12, wobei die Erfassungsvorrichtung einen Bremssignalsensor (90), ei nen Lenkeinschlagsensor (100), einen Geschwindigkeits sensor (110), einen Beschleunigungs-/Verzögerungssensor (120), einen Richtungssensor (130), einen Positionssen sor (140) und/oder einen Notsignalsensor aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, wobei die Erfassungsvorrichtung (90-140) eine Gruppenver haltenswerte-Ermittlungsvorrichtung aufweist, die das augenblickliche Gruppenverhalten einer zum jeweiligen Fahrzeug dazugehörigen relevanten Gruppe von Fahrzeugen angibt.

15. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 10 bis 13, wobei die Signaleinrichtung eine Anzeigevorrichtung (150) ist, die den ermittelten Signalwert hörbar und/oder sichtbar darstellt.

16. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 10 bis 13, wobei die Signaleinrichtung eine Steuervorrichtung (160) ist, die eine Motorsteuerung und/oder Bremssteue rung durchführt.

17. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 10 bis 16, wobei die Sende-/Empfangsvorrichtung eine Detektorvor richtung aufweist, die ein empfangenes Notsignal er kennt und bei Unterschreiten einer bestimmten Empfangs feldstärke ein entsprechendes verstärktes Notsignal weitergibt.

18. Vorrichtung nach Patentanspruch 17, wobei das empfan gene Notsignal einen Notsignalwert und/oder Gruppenver haltenswerte des das Notsignal aussendenden Fahrzeugs aufweist.

19. Vorrichtung nach Patentanspruch 18, mit einer Notsi gnal-Auswertevorrichtung, die die zum Notsignal dazuge hörigen Gruppenverhaltenswerte auswertet und dem weiterzugebenden Notsignal hinzufügt.

20. Vorrichtung nach Patentanspruch 19, wobei der zum Not signal dazugehörige Gruppenverhaltenswert ein Abstand zwischen dem das Notsignal sendenden und dem das Notsi gnal empfangenden Fahrzeug ist und die Auswertevorrichtung beim Weitergeben des Notsignals die jeweiligen Abstände zu einem Gesamtabstand aufsummiert.