VLD - VerkehrsLageDienste auf Basis Bluetooth
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VLD - VerkehrsLageDienste auf Basis Bluetooth
haraat .10.2011
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Folie 1
Karten © OpenStreetMap contributors, CC BY-SA
GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehalten
Gliederung
• Motivation und Einleitung
– VLD – Reisezeit – Ermittlungs-Verfahren
– Zielsetzung
• Verfahren zur Reisezeitermittlung mit Bluetooth
– Funktionsweise
– Randbedingungen (Statistik, Datenschutz)
– Umsetzung in Bonn ( Best Practice )
• Fazit und Ausblick
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Folie 2
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Motivation und Einleitung
VerkehrsLageDienste
– Entscheidungshilfe zugunsten Lebensqualität - zumindest was die Reisequalität betrifft.
Einflussfaktoren auf Reisequalität
• Reisezeit
•davon nutzbare Zeit, Erholungswert, Gesundheit
Reisezeit als Kenngroeße dient je nach Bezugsintervall zur
• (Bewertung von Infrastrukturmaßnahmen (60 min))
• Bestimmung der Verkehrslage (15 min)
• Netzbeeinflussung (5 min)
• Zur Störfallerkennung (1 – 5 min)
Möglichkeiten der Reisezeitermittlung
Einzelmessfahrten
Floating Car Detection (FCD = Fahrzeug ist Detektor)
Nummernschilderkennung
Bluetooth
Mobiltelefone
Navigationsgeraete
Zielsetzung
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kostengünstig
lizenzfrei
nachvollziehbar
integrierbar
problemarm (Datenschutz)
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vielseitig anwendbar
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Verfahren zur Reisezeitermittlung mit Bluetooth
Was ist Bluetooth
– Eine drahtlose Kommunikationstechnologie mit weltweit eindeutiger ID (48-bit lang)
Wo findet man Bluetooth
– Mobiltelefone, PDAs, MP3-Player, Laptops, Spielkonsolen, Cameras
Merkmale
– Drei Reichweiten 1m, 10m, 100m
– Annonyme ID → Schutz der Privatsphäre
Wie funktioniert die Reisezeiterfassung
– Beider Einfahrt in einen Streckenabschnitt wird die ID gelesen und mit einem Zeitstempel versehen.
Wenn am Ende die identische ID wiedergefunden wird erhält diese einen zweiten Zeitstempel. Die ID mir
den beiden Zeitstempeln bildet ein Paar. Die Differenz der Zeitstempel ergibt die Reisezeit.
– Das Verfahren kann natürlich nur Verkehrsteilnehmer erfassen, die ein Gerät mit eingeschaltetem
Bluetooth mit sich führen. Die dadurch gewonnen Ergebnisse sind also Stichproben aus der gesuchten
Grundgesamtheit und müssen daher statistischen Anforderungen genügen.
– Ein math. Filter scheidet die nicht plausiblen Werte aus. Im innerstädtischen Bereich werden nach letzten
Untersuchungen etwa 18% aller Fahrzeuge erfasst - in der Nacht entsprechend weniger.
– Datenintegrität, Sicherheit des Gesamtsystems sowie Angriffssicherheit wurde große Wichtigkeit
eingeräumt. Alle verarbeiteten/empfangenen Daten werden in mehreren Schritten anonymisiert (MAC-
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IDs werden nach RZ-Ermittlung gelöscht, SHA-128) um einen Schutz der persönlichen Sphäre zu
gewährleisten.
Folie 4
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Sensorik
- eine kleine Rechnereinheit
- GPS Einrichtung für Koordinaten und Uhrzeit
- Bluetooth Sensor
- Sendeeinrichtung für DSL, GPRS und/oder UMTS - später LTE
- VPN
Die Sensorik wird normalerweise an einen Mast im Feld montiert und im Betrieb werden Daten an eine spezifische
Backofficesoftware gesendet.
Das Backoffice
- Dateneingangsverarbeitung
- Auswerteeinheit (Software)
- Datenschutz
- Ergebnisabspeicherung
- Visualisierung auf der Oberfläche der Rechner für Verkehrssteuerung und
Überwachung
- kombiniert mit den Kamerabildern der gemessenen Strecke
- Verknüpfung mit anderen Daten
- bestimmte Daten werden an Smartphones gesendet (Apps)
Die Backofficesoftware läuft in der Regel im Netzwerk einer Kommune und nur ausgewählte Daten sollen/werden der
Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt.
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Folie 5
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App SYSVEM
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IP-cams, Bluetooth-Sensors and ANPR Systems
Folie 6
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Integration
Um die Kosten für den Einsatz solcher Systeme so niedrig wie möglich zu halten, wurde nicht nur Bluetooth gewählt,
sondern das Subsystem BT soweit möglich in das Verkehrsmanagementsystem integriert, damit alle vorhandenen
Kabelstrecken für Übertragung mit belegt werden können.
Diese - exklusive nur vom Gesamtsystem Verkehrsrechner bisher genutzte Verkabelung – ist auch aus Sicherheits-
gründen und Datenschutz sehr wichtig.
.
Das Projekt wurde in mehreren Schritten bzw. Systemschichten implementier. Dabei wurde das neue System
herstellerunabhängig aufgebaut und auf bestehende Systeme aufgesetzt bzw. als Layer darüber implementiert.
Datenintegrität, Sicherheit des Gesamtsystems sowie Angriffssicherheit wurde große Wichtigkeit eingeräumt. Alle
verarbeiteten/empfangenen Daten werden in mehreren Schritten anonymisiert (MAC-IDs werden nach RZ-Ermittlung
gelöscht, SHA-128) um einen Schutz der persönlichen Sphäre zu gewährleisten.
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Folie 7
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Best Practice
Eine Unterfunktion dieser Zentrale ist „Reisezeitmessung“ basierend auf unserem Bluetoothverfahren über ca. 31 Km,
27 Streckenabschnitten.
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Folie 8
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App SYSVEM / VnetS
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Folie 9
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Folie 10
GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehaltenFazit & Ausblick
Reisezeitermittlung mit Bluetooth
– Erfüllt statistische Anforderung für Reisezeitermittlung im Testfeld
– Kann bedingt auch zur Störfallerkennung herangezogen werden
– Kostengünstig
– Datenschutz einfach sicherzustellen
– Auch nichtmotorisierter Verkehr, ÖV und daher Mulimodaler Verkehr erfassbar → Wahrnehmung kann zur
Besserstellung führen
Reisezeitermittlung über Mobiltelefon (Android Crowd Sourcing)
– Wird bald flächendeckend verfügbar sein - aber mit welcher Qualität
– Benötigt Absicherung durch genaueres Verfahren
– Datenschutz schwierig sicherzustellen
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Folie 11
GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehaltenBeispielanwendung
Bei verkehrstechnischen Ablaufsteuerungen in Ampeln in einer Grünen Welle, welche bereits einige Jahre im Service
sind, besteht manchmal das Problem, dass sich eine schleichende Verschlechterung einstellt.
Reisezeit als Qualitätsmerkmal kann abhängig vom Bezugsintervall für langfristige Verkehrsplanungen, für aktuelle
Zustandsinformationen, für dynamische Netzbeeinflussung und zur Erkennung von Störungen verwendet werden.
Bisher war sehr schwer einen Nachweis zu führen, wo genau das ablauftechnische Problem in einer "Grünen Welle
oder Strecke X" liegen könnte.
Dieses System kann hier leicht Abhilfe schaffen, indem es mit den gewonnen Daten die Verantwortlichen schnell und
sicher in die Lage versetzen kann, die ablaufenden Prozesse zu verstehen und richtig zu werten.
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Folie 12
GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehaltenEinsatzgebiete des Verfahrens für oder im Bereich
- Urban Verkehrsmanagementsysteme
- Inter Urban Verkehrsleitsysteme
- BAB
- Zentralsysteme
- Ingenieurgesellschaften
- Software für Verkehrsanlagen
- Instandhaltung, Wartung und Unterhalt
- Verkehrsmanagementsysteme
- Tunnelsysteme
- Telematiksysteme
- Intelligente Steuerung der Einsatzfahrzeuge wie Feuerwehr oder
- Logistik
- als Zusatz von FCD (Floating Car Data)
- Parameter Input für Steuerungsverfahren wie DICE
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Folie 13
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Michael Hartig
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haraat .10.2011 Folie 14Best Practice
Wir haben ein innerstädtisches System bei dem eine Verkehrsmanagementzentrale auf mobilen Endgeräten in den
Grundfunktionen abgefragt werden kann, seit ca. 2010 in Betrieb.
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GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehaltenStörfall - Sperre der Reuterstraße nach Unfall
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GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehaltenStörfall - Sperre der Reuterstraße nach Unfall
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Störfallerkennung S=90% 1min 316Fz/h 3min 106Fz/h 5min 64Fz/hGeschwindigkeit mit erkannten Paaren (5m, 15m, 60m)
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Stausituation S=90 5min 41 Fz 15min 43 60m 43FzStörfall - Sperre der Reuterstraße nach Unfall
pairs speed p15 p60
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Bezugsintervall in Abhängigkeit vom
Erforderlicher Anwendungsfall
Stichprobenumfang für die 5 Minuten 60 Minuten
Reisezeitermittlung 15 Minuten
(Netzbeein- (Infrastruktur-
(Verkehrslage)
flussung) planung)
7:00-8:00 Uhr 3 Fz 3 Fz 3 Fz
16:00-17:00 Uhr 3 Fz 3 Fz 3 Fz
12:00-13:00 Uhr 6 Fz 6 Fz 6 Fz
22:00-23:00 Uhr 5-6 Fz 6 Fz 6 Fz
Signifikanz
-niveau Stausituation 37-41 Fz 41-43 Fz 43 Fz
S=90%
7:00-8:00 Uhr 2 Fz 2 Fz 2 Fz
Signifikanz 16:00-17:00 Uhr 2 Fz 2 Fz 2 Fz
-niveau
S=80% 12:00-13:00 Uhr 4 Fz 4 Fz 4 Fz
22:00-23:00 Uhr 3-4 Fz 4 Fz 4 Fz
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Stausituation 24-25 Fz
Folie 21
GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehaltenZielsetzung
– kostengünstig
– lizenzfrei
– nachvollziehbar
– integrierbar
– problemarm (Datenschutz)
– vielseitig anwendbar
Neue Technologien sollen neben bisher eher wenig erfasste Örtlichkeiten auch den Nicht-Motorisierten Bereich des
Individualverkehrs erschließen.
Bestimmte Anbieter stellen bereits Verkehrslagen im Internet bzw. Mobil bereit. Diese Dienste aber kommerziell zu
nutzen ist i. d. R. mit Lizenzgebühren verbunden, auch können die Dienste soweit keine detaillierten oder spezifische
Auskünfte geben. Der Schutz der persönlichen Sphäre kann u. U. ebenso problematisch werden.
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Folie 22
GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehaltenTechnischen Richt- oder Leitlinien des Reisezeitmesssystems
- sehr guter Kosten-Nutzen-Faktor (Genauigkeit)
- vollständige Integration in das Verkehrsmanagementsystem
- Datenintegrität
- Datenschutz
- Aktualität, Zuverlässigkeit und Richtigkeit
- schnelle Implementierung der Sensoren
- Echtzeitauswertung der laufenden Daten mit Minimum Zeitintervall der
Ergebnisse von 5 Minuten bei "Rush hour Traffic"
- Einfache Sensorik - fallweise austauschbar gegen neue Technik (die
Größe der Sensoren in etwa kleiner Schuhkarton)
- Korrelation der Werte mit weiteren Sensordatenauswertungen
- automatische "Level of Service" Meldung an Operatoren über "wire based
oder wire less" Kommunikation
- Möglichkeit des automatischen "trip time on route update" auf z. B. der
Web-Seite einer Kommune
- Einsatz von Apps
- VPN
Specs BT
- Erfassung von BT-Adressen bei Fahrzeuggeschwindigkeiten innerstädtisch üblich
- hohe Erfassungsquote bezogen auf den durchschnittlichen täglicher Verkehrsfluss bei BT-fähigen Geräten
mit Bluetooth „on“
- hohe Wiedererkennungsquote
- sehr geringer Leistungsbedarf bei On-Street-Sensor (3-9 Watt),
- Verschlüsselung der BT-Adressen im Gerät und/oder VPN zum Server
- Scan alle 10 sec
- sehr kleine hochintegrierte Bauform des Sensors
- Kommunikation wahlweise über GPRS, UMTS und/oder Ethernet
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- Serversoftware für die Auswertung
- Datenschutzkonzepte nachgewiesen
Folie 23
GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehaltenBest Praxis
Eine Unterfunktion dieser Zentrale ist „Reisezeitmessung“ basierend auf unseren eigenen Bluetoothverfahren über ca.
31 Km, 27 Streckenabschnitten.
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Folie 24
GESELLSCHAFT für SIGNALANLAGEN Gesellschaft m.b.H. Copyright by GESIG Alle Rechte vorbehaltenScanner
Bei der Reisezeitermittlung über Bluetooth wird eine Zeichenkette (48 bit lange Mac-Adresse) bei Einfahrt in den
Streckenabschnitt gelesen und am Ende dieser Strecke wiedergefunden. Die Mac-Adresse mit den beiden Zeitstempeln
(Einfahrt, Ausfahrt) bilden ein Paar.
Das Verfahren kann natürlich nur Verkehrsteilnehmer erfassen, die ein Gerät mit eingeschaltetem Bluetooth mit sich
führen. Die dadurch gewonnen Ergebnisse sind also Stichproben aus der gesuchten Grundgesamtheit und müssen
daher statistischen Anforderungen genügen.
Ein math. Filter scheidet die nicht plausiblen Werte aus. Im innerstädtischen Bereich werden nach letzten
Untersuchungen etwa 18% aller Fahrzeuge erfasst - in der Nacht entsprechend weniger.
Bei Bluetooth gibt es drei Klassen, die sich nach Sendeleistung und Reichweite unterscheiden: Klasse 3 sendet mit 1
Milliwatt und hat 10 Meter Reichweite, Klasse 2 mit 10 Milliwatt erreicht 50 Meter und Klasse 1 erreicht mit 100
Milliwatt 100 Meter).
Datenschutz
Auf die Details der Datenschutzverfahren wird in dieser Beschreibung aus bestimmten Gründen nicht eingegangen.
Insgesamt aber ist der Datenschutz nicht so problematisch wie z. B. bei einem Nummerschilderkennungssystem, oder
Smartphones, da die Bluetooth MAC nicht allgemein bekannt sind. Auch wechseln Bluetooth Geräte wie z. B. bei
Smartphones integriert meist alle 2 bis 3 Jahre die Besitzer.
Alle Mac-Adressen werden bestimmter täglicher Zeitintervalle folgend nicht wiederherstellbar gelöscht. Es bleiben
somit nur die Nutzdaten übrig - die Reisezeit.
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Folie 25
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haraat .10.2011 Folie 26Scanner
Bei der Reisezeitermittlung über Bluetooth wird eine Zeichenkette (48 bit lange Mac-Adresse) bei Einfahrt in den
Streckenabschnitt gelesen und am Ende dieser Strecke wiedergefunden. Die Mac-Adresse mit den beiden Zeitstempeln
(Einfahrt, Ausfahrt) bilden ein Paar.
Das Verfahren kann natürlich nur Verkehrsteilnehmer erfassen, die ein Gerät mit eingeschaltetem Bluetooth mit sich
führen. Die dadurch gewonnen Ergebnisse sind also Stichproben aus der gesuchten Grundgesamtheit und müssen
daher statistischen Anforderungen genügen.
Ein math. Filter scheidet die nicht plausiblen Werte aus. Im innerstädtischen Bereich werden nach letzten
Untersuchungen etwa 18% aller Fahrzeuge erfasst - in der Nacht entsprechend weniger.
Bei Bluetooth gibt es drei Klassen, die sich nach Sendeleistung und Reichweite unterscheiden: Klasse 3 sendet mit 1
Milliwatt und hat 10 Meter Reichweite, Klasse 2 mit 10 Milliwatt erreicht 50 Meter und Klasse 1 erreicht mit 100
Milliwatt 100 Meter).
Datenschutz
Auf die Details der Datenschutzverfahren wird in dieser Beschreibung aus bestimmten Gründen nicht eingegangen.
Insgesamt aber ist der Datenschutz nicht so problematisch wie z. B. bei einem Nummerschilderkennungssystem, oder
Smartphones, da die Bluetooth MAC nicht allgemein bekannt sind. Auch wechseln Bluetooth Geräte wie z. B. bei
Smartphones integriert meist alle 2 bis 3 Jahre die Besitzer.
Alle Mac-Adressen werden bestimmter täglicher Zeitintervalle folgend nicht wiederherstellbar gelöscht. Es bleiben
somit nur die Nutzdaten übrig - die Reisezeit.
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Folie 27
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