B Betrag, ohne Offset Messung 9 Sensoren zur Verkehrsdatenerfassung 6 5 4 3 2 0 550 500 450 Samples 400 350 300.5 2 2.5 3 Sensor 3.5 4 4.5 5 Prof. Dr. Richard Böker
Vorstellung Prof. Dr.-Ing. Hochschule Ulm Fachgebiet: Mess- und Sensortechnik, Messwertverarbeitung Beitrag zum Projekt: Konzeption Testumgebung (Überkopfsensorik) Summarische Stellplatzbelegung Individuelle Stellplatzbelegung Projektrelevante Aktivitäten: Arbeiten zum Thema Induktionsschleife (Verkehrsbeeinflussungsanlage A8) Diverse Projekte zur Untersuchung verschiedener Sensoren Magnetfeldsensor Laserscanner 2
Sensoren Mikrowellensensor Zählung, Anwesenheit, Fahrzeugarten, Geschwindigkeit Piezo-Achssensoren Achszählung, Geschwindigkeit, Fahrzeugarten (mit Induktionsschleifen) Ultraschallsensor Anwesenheit, Parkplatzbelegung Passiver Infrarotsensor Anwesenheit, Zählung 3
Sensoren Induktionsschleife Zählung, Geschwindigkeit, Fahrzeugarten 4
Magnetfeldsensor Magnetfeldsensoren Untersuchungsziele: dauermagnetische oder weichmagnetische Wirkung Nah- und Fernfeld Fahrzeug-Wiedererkennung Fahrzeugseparierung 5
µt Magnetfeldsensor Betrag ohne Offset 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,0 Betrag Sensor Betrag Sensor2 Betrag Sensor3 Betrag Sensor4 0,00-0,0 0 00 200 300 400 500-0,20 Zeit 6
Magnetfeldsensor Messung von einer Brücke über der B0 2 3 4 5 7
B Betrag, ohne Offset Magnetfeldsensor Messung 42 2.5 2.5 0.5 0 000 500 Samples 0 2 3 4 Sensor 5 8
B Betrag in ut B Betrag in ut Bz in ut Bz in ut By in ut By in ut Bx in ut Bx in ut Magnetfeldsensor Erkenntnisse PKW verhalten sich im Fernfeld (Sensor über der Fahrbahn) wie Dipole 0 Messung 0 Theorie Die Dipole haben unterschiedliche Orientierung - 0.3 0.2 200 400 600 800 000-0.3 0.2 200 400 600 800 000 Primär dauermagnetische Wirkung mit geringer weichmagnetischer Überlagerung 0. 0 0-200 400 600 800 000 0. 0 0-200 400 600 800 000 Fahrzeugfolgenkorrelation denkbar LKW sind strukturiert (größere Massen, geringerer Abstand) Reproduzierbare Muster sind zu erwarten -2-3 3 2 0 200 400 600 800 000 200 400 600 800 000 Samples -2-3 3 2 0 200 400 600 800 000 200 400 600 800 000 Samples 9
Magnetfeldsensor Erkenntnisse Probleme bei der Erfassung mit Magnetfeldsensor Fernfeld: Der Erfassungsbereich ist nicht definierbar Separierung im Fernfeld (insbesondere PKW-LKW) ist problematisch Nicht lineare Überlagerung Nahfeld Signale sind abhängig von seitlich versetztem Fahren Signale sind abhängig von elektrischen Aggregaten Übersprechen von LKW auf benachbarte Spuren ist nicht ausgeschlossen 0
Laserscanner Laserscanner Untersuchungsziele: Geschwindigkeitsmessung Reproduzierbarkeit der Höhenprofile Fahrzeugklassifikation
Laserscanner Scan-Orientierung quer zur Fahrbahn Höhenprofil möglich - keine Geschwindigkeitsmessung - bei 00 km / h ergeben sich 2-3 Scans Drehen des Laserscanner.Scan 2.Scan 3.Scan 2
Laserscanner Geschwindigkeitsmessung 3-D Darstellung eines PKW s Das Fahrzeug legt zwischen 2 Scans eine bestimmte Strecke zurück..scan 2.Scan 3.Scan Die zurückgelegte Strecke kann über geometrische Berechnungen ermittelt werden 3
Laserscanner Draufsicht auf ein Fahrzeug (Darstellung in MATLAB) Ermittlung des Höhenprofils Vergleich des gemessenen Höhenprofils mit tatsächlicher Seitenansicht 4
Laserscanner PKW mit Anhänger 3-D Darstellung Höhenprofil 5
Laserscanner LKW mit Anhänger 3-D Darstellung Höhenprofil 6
Laserscanner Sattelschlepper Höhenprofil 3-D Darstellung 7
Laserscanner Transporter 3-D Darstellung Höhenprofil 8
Laserscanner Höhenprofile PKW Transporter LKW (Sattel) 9
Laserscanner Korrelation Untersuchung zur Fahrzeugfolgenkorrelation Messanordnung: Erfassung mit zwei Scannern an einer Brücke Fahrzeugfolgenkorrelation: Quantifizierung der Ähnlichkeit von Fahrzeuggruppen in beiden Strömen Basis: Quantifizierung der Ähnlichkeit einzelner Fahrzeuge der Gruppe Auswahl geeigneter Merkmale: geeignet = hohe Reproduzierbarkeit bei identischen Fahrzeugen und hohe Differenzierung bei unterschiedlichen Fahrzeugen 20
Laserscanner Korrelation Potentielle Merkmale: Höhenprofil Diskrete Merkmale (z.b. Fahrzeughöhe, -länge, breite, Dachlänge) Unterschiedliche Strategien Binäre Ähnlichkeitsentscheidung für jedes Fahrzeug Fuzzy-Bewertung der Ähnlichkeit Beispiel Korrelationsfunktion, hochgerechnet auf 2km Entfernung Fahrzeugfolgenlänge n = 0 Diskrete Merkmale 2
Projekt Beitrag zur Stellplatzbelegung (Ideensammlung) Induktionsschleife (mit Achsdetektion) (an Ein-/Ausfahrt) Anzahl der Fahrzeuge, Identifikation von Fahrzeugen Anzahl der Achsen Magnetfeldsensoren (an Ein-/Ausfahrt) Anzahl der Fahrzeuge, Identifikation von Fahrzeugen Magnetfeldsensoren zur individuellen Belegung Laserscanner Anzahl der Fahrzeuge, Identifikation von Fahrzeugen über Höhenprofil oder diskrete Merkmale, Anzahl der Achsen, Sensorfusion u.a. 22
B Betrag, ohne Offset Ende Magnetfeldsensor Messung 9 Laserscanner 6 5 4 3 2 0 550 500 450 Samples 400 350 300.5 2 2.5 3 Sensor 3.5 4 4.5 5 23
Telematik im Straßenverkehr / Magnetfeldsensor M. Toth Honeywell HMR 2300 Messbereich Auflösung Abtastrate Schnittstelle Messprinzip -200 T... 200 T 0, nt 0... 54 Samples/s RS-232 / RS-485 AMR (Anisotropic Magnetoresistive) Messprinzip AMR: - Nickel-Eisen (Permalloy) Dünnschicht auf Silicium - Ausgeführt als Widerstandsstreifen - Widerstandständerung von 2-3% im Magnetfeld - 4 Sensoren in einer Wheatstonebrücke in jeder Achse 24