copenhagen its: forsøg med wifi-baseret positionering på h ... · udgangspunktet for konsortiets...
TRANSCRIPT
General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.
Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research.
You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain
You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.
Downloaded from orbit.dtu.dk on: Nov 29, 2020
Copenhagen ITS: Forsøg med wifi-baseret positionering på H.C. Andersens Boulevard
Høeg, Per; Nielsen, Thomas Sick; Olsen, Allan
Published in:Trafik & Veje
Publication date:2017
Document VersionPeer reviewed version
Link back to DTU Orbit
Citation (APA):Høeg, P., Nielsen, T. S., & Olsen, A. (2017). Copenhagen ITS: Forsøg med wifi-baseret positionering på H.C.Andersens Boulevard. Trafik & Veje, 2017(8), 39-52.
1
CopenhagenITS:Forsøgmedwifi-baseretpositioneringpåH.C.AndersensBoulevardPerHøeg,[email protected],[email protected],[email protected](DTU)
AbstractIsamarbejdemedKøbenhavnsKommuneafprøvedeCITSkonsortietpotentialetiwifi-baseretpositioneringmedenforsøgsstrækningpåH.C.AndersensBoulevardivintermånederne2014-2015.Wifi-positioneringengiveretnytdatagrundlagfortrafikogbylivsundersøgelser,herunderf.eks.etgrundlagforatfølgebådeopholdogtrafikmedfokuspåretningogbevægelse/hastighed.Udviklingsbehovetknyttersigtil,hvilkenpræcisiondetermuligtatopnåsamthvaddererden’optimale’efterbehandlingafdataforatunderstøtteanalyser.
IntroduktionIefteråret2013iværksatteKøbenhavnsKommuneetoffentligt-privatinnovationsforløb(OPI)forudforetstørreudbudrettetmodanvendelseafIntelligenteTrafikSystemer(ITS).Ønsketvaratfåetstærkereogetmereinnovativtselektionsgrundlagfor,samtkonkreteeksemplerpå,hvadITSkanbrugestilimodernetrafikstyringogtrafikinformationsflow.Citelum,LeapcraftogDTUdannedeCITSkonsortietmedhenblikpåatlaveetkonceptforITS.Idenefterfølgendeperiodeblevkonceptudarbejdetitætsamarbejdemellemdetovirksomheder,KøbenhavnsKommuneogforskerefraDTU.Udgangspunktetforkonsortietsarbejdevarsmartcitiesfyrtånsprojektet’CopenhagenConnecting’,somKøbenhavnskommunehavdeudvikletisamarbejdemedDTUisommeren2013,hvorsensoreranvendestilatmonitoreretrafikistorbyen.ITSudfordringeniKøbenhavnersomimangeandreeuropæiskestorbyer,atmanharmangeforskelligetyperaftrafikkanterienmiddelalderligby-struktur.Samtidigønskermanatfremmecyklismeogoffentligtrafikudenforstorreduktionimobilitetenibyenforbiler,busserogtungekøretøjer.Måletvarderfor,monitoreringafbådecyklister,fodgængereogkøretøjermedhenblikpåatskabeetnytdatagrundlagforplanlægningogløsninger.EtandetmålforCITSkonsortietvarafprøvningafmulighederneiwifi-baseretpositioneringafsmartphonesvedhjælpafmac-adressersomidentifikationsmarkøripositions-oghastighedsbestemmelsen.Meddenstoreudbredelseafsmartphones(ca.80%afbefolkningen)rummerwifi-baserettrackingetstortpotentialefortrafikogbylivsundersøgelser.EtlignendesystemsomanvendtiCITSprojekteterinstalleretiKøbenhavnsLufthavntiltætheds-ogflow-monitoreringafsmartphones.Andrestederanvendesennogetsimplereteknik,hvorkunantalafsmartphonestællesinærhedenafwifi-accesspunktet.DetvarønsketatgennemføreenegentligdemonstrationafteknologienpåH.C.AndersensBoulevardiKøbenhavnforbedreatkunneidentificereteknikkenspotentialerogudfordringer.Forsøgsperiodenstraktesigfraoktober2014tilfebruar2015.
2
ForsøgsopstillingH.C.AndersensBoulevardvar,somenafbyensmesttrafikeredegadermedetstortvolumenafbådebiler,busser,cyklisteroggående,oplagtsomdemonstrationsplatformforprojektet.StrækningenlangsTivoli,fraRådhusettilStormgade,blevvalgtaflogistiskegrunde.Detopsattes6Ciscoaccess-punkter,3påhversideafvejenilysmaster,dervarforbundetmedstrømforsyningtil24-timersdrift.Udoveraccess-punktetinstalleredesihverboksellermålepunktenrealtidskrypteringsenhedoget4Ghigh-speedmodemtilkommunikationenafdetenkeltespunktsobservationer.Alledatasamledespåenfællesserver,somstodfordekrypteringenafdataogberegningenaftider,positioneroghastighederfordenenkelteenhedmedmac-adressensomidentifikationsparameterenidatabasen.Næstestepidatabehandlingenbestodiatanonymiseredeobserveredeenhedersmac-identifikationmedenenvejsikke-reversibelmatematiskmetode.Database-nøgleforprocessenvargjortkonstantoverdetpågældendedøgn.Detvilsige,atenhedernesbevægelsesmønster(meddetanonymedatabase-id)derforkunvarkendtindenfordetsammedøgn.
Billede1:CITSforsøgsområdetpåH.C.AndersensBoulevardDetskaliforholdtilforsøgsopstillingenbemærkes,atadgangentilaccess-punkterne(udlåntafCisco)itoppenaflysmasterne,ogdebegrænsedemulighederforatdækkeomkostningernevedeventuelleopgraderinger,samtstrømforsyningentilboksene,ihøjgradvarmedtilatafgrænse,hvadderkunneladesiggøreatafprøve.Enlængerestrækning(enddeknapt200meterCITSopstillingendækkede)villekunnegivebedremålingerafhastigheds-flowogretningsændringerforwifi-enheder/smartphones,derbevægersigpåstrækningenogdermedforbedregrundlagetfortrafikanalyserpåbaggrundafdata.
3
Billede2:Boksenopsatilysmasternemedaccess-punkt,krypteringsboksog4Ghigh-speedwifi-modem
Billede3:CyklisterpåH.C.AndersensBoulevard
4
Hvadfortællerdata?Somendelafforsøgetharvibl.a.setpåhvadderoverhovedetkommermedidataogihvilkengrad,dataunderstøtterinddelingiogstatistikoverbevægelsesretningerogmønster.Figur1angiverdetsamledeantalafmonitoreredewifi-enhederpr.timeoveren15-dagesperiode.Myldretiderneogdenmindretrafikomnattenertydeligifigurenogbeskrevetvedencykliskdøgnbevægelse.
Figur1:Antalregistreredewifi-enhederitimen(forperioden26.december2014til9.januar2015).Deskraveredeområderigråtangiverweekender.Udoveratsepåantalletafwifi-enhederiområdet,somCITSprojektetdækkede,analyseredesogså,hvorofteenenhedblevmålttilatforladezonen,kommeigenellerbliveiCITSzonen.Figur2viser(forden2.februar2015)hvormangewifi-enheder,dererregistrereténellerfleregangepr.ophold/besøgizonen.Etstortantalwifi-enhedererkunobservereténgangpr.ophold.Forklaringenpådetteenedatapunktpr.wifi-enhederformentligtatzonenpassereshurtigtog/elleratenhedenkommunikerermedwifi-antennernemedenlavfrekvens.Etstørreantalwifi-enhedererdogobserveretmellem10og200gangeitimenitidsrummet8:30-15:00(sedengrønnekurveifigur2).Dettehængernoksammenmedenrækkestationæreaktiviteterizonen-herunderaktiviteterindenforalmindeligarbejdstidiforsøgsområdet.Denmørkeblåkurveifigur2,derrepræsenterer5til10nyemac-adresseritimen,topperitidsperioden7:00-18:00oghængersammendetdagligetrafikflowpåH.C.AndersensBoulevard-overlejretafmyldretrafikiperioderne:6:30-8:00,10:30-11:30og17:00-18:30.
5
Figur2:Antalobservationerafwifi-enheder/smartphonesoveretdøgniCITSzonensomfunktionafhyppighedenitilstedeværelsenafdenenkeltesmartphone.Påfigurens2.aksetælleshvermac-adressekun1ganghvisdenikkeforladerzonen.Deregistreredemac-adressererinddeltigrupperefterhvormangegangedeerregistreretiforbindelsemedetbesøgizonen(1,2,3,4,5-10,hhv.10-200registreringerpr.besøgizonen)-ogantalletafbesøgendemac-adresserfrahvergruppeersummeretfortimebånd.Forwifi-enheder,derindenforsammeopholderobserveretfleregangeerdergrundlagforatvurderebevægelsesretningen.Figur3visertæthedenafobservationerigaderummetmedfarverefterbevægelsesretningmodellervækfrarådhuset,samtpåtværsafH.C.AndersensBoulevard.Bemærkf.eks.attværgåendebevægelserisærkanhenførestilområdetvedfodgængerfeltetogsekundærttilområdetvedKøbenhavnsRådhus.
6
Figur3:Tæthedenafobserveredewifi-enhederfortrebevægelsesretninger:til/fraRådhuspladsenogpåtværsafH.C.AndersensBoulevard.
PåvejmodenflydendeflowstatistikIforholdtilITSoganvendelseindenfortrafikplanlægningerdetetcentraltspørgsmålihvilkengradwifi-positioneringenkananvendestilatskabeenflow-statistik,dernærmersigdetvikenderfraalmindeligesnit-tællinger.Enforeløbigkonklusionpådetteer,atwifi-registreringenfårformegetmed,ogatdererbehovforatfiltrerepåenhedernesretningforatnærmesigtrafikkenivejenslængderetning.Desudenerderenudfordringipræcistatfåidentificerettrafiktypenudfrabevægelseskarakteristikaidata.DetteblevikkeundersøgtistørredetaljegradiCITSprojektet.Dataunderstøtterimidlertid,vedflereobservationerafsammeenhed,nyeinformationeromenhedensposition,positionsændring,hastighedogretningoverspecifikketidsintervaller.Detgiverenmereindgåendeforståelseafkarakteristikaitrafik-flow’etogenbedrestatistiskbeskrivelseafdettotaleflow.Enfrasorteringafstationæreogsemi-stationæreenhederogtværgåendebevægelserlederderfortiletmålfortrafikkenderliggernærmereenklassisktrafiktælling.Ifigur4erdataopdeltefteropholdstidizonen,bevægelseslængde,samtgennemsnits-ogmaksimumshastigheder.Detskalbemærkesatinddelingenertentativ,fordidenerbaseretpåetlilleforsøgsområdeogbegrænsedemulighederforattestehvorledesf.eks.buspassagerershastighedsprofilskaldetekteresidatabasen.Etstørreforsøgsområdevilgivefleremålingerafalleparametreogdermedetsikreregrundlagforatvurderedeenkeltetrafiktyper.Nogetudviklingsarbejdeomkringklassifikationenogvalideringenmådogpåregnes.
7
CITShardemonstreretetudviklingsbehov,herunderogsåetbehovforatudviklemetodertilløbendeatkalibrerewifi-baseretmonitoreringmedandredatatyper.Kalibreringsbehovetopstårdelsfordiresultatetvilafhængeaf,hvorstorendelafbefolkningen,derharsmartphones,befolkningensbrugafdisseenheder,samtændringerfraproducenternessideaftransmissionenafIEEE’probe’-signaler.
Figur4:Inddelingafwifi-monitoreretflowivejenslængderetningefterhastighedersvarendetilcykler,fodgængereogmotoriserettrafik.Observationernestammerfraden2.februar2015.Dendominerendetrafiktypepåvejstrækningen,dækketafCITS-projektet(figur4),ermotoriseredekøretøjer.Trafiktypenhartotydeligetoppe,derindikerernæstenenfordoblingaftrafikkenimyldretidsperioderne.Sammetrafiktæthedsforløberogsågældendeforfodgængerne,somsikkertogsåindeholderantalletafpersonerioffentligebusser.Mængdenafcyklersesattoppeommorgenenomkringentimetidligereenddetertilfældetforbilerne.Registreringerfraden2.februar2015(figur4)gavca.40.000smartphonesibevægelselangsmedvejen.Dettekansammenlignesmedetflow,jævnførandrekilder,påca.38.000biler,540busser,2.500-5.000fodgængere,samt6.000-12.000cykler–svarendetiletstedimellem47.000og56.000personeridøgnetoverdenmåltestrækning.Antalletaffodgængereogcyklistererusikre,daderikkeeksisterermanuelletællingerpåstrækningenpåH.C.AndersensBoulevard.Inddragermanisammenligningen,atkunca.75%afalledanskereharsmartphones,giverdetindtrykaf,attrafikkenmegetgodtkanbeskrivesmedetwifi-baseretsystemsomanvendtiCITS.Dogerderbehovforatkende’korrektionsfaktorerne’bedre–herunderikkemindstvariationenoverdøgnetsomfølgeafhøjereellerlaverehastighederiobservationsområdet.
8
Figur5:Sammenligningaftrafiktællingerogwifi-observationeropgjortakkumuleretoverentime(frakl.3:00tilkl.24:00).StandardtrafiktællingerneerhenholdsvisfraH.C.AndersensBoulevard(den23.september2014-blåkurve)ogfraÅboulevarden(februar2010-grønkurve).Denrødekurveangiverwifi-trafiktællingernefraH.C.AndersensBoulevard(den7.februar2015).
KonklusionCITS-projektetgennemførtessometeksempelpåensamarbejdsmodelforinnovation(OPI)iintelligentetrafiksystemer(ITS)mellemoffentligeogprivateinteresser.IdeenbagOPIer,atdenpådenenesideskaltilgodesevirksomhedernes,byensoguniversitetetskollektiveforretningsmodel,ogsamtidigskabemersalgforvirksomhederne,bedretilpassedeogeffektiveprodukterforoffentligeinstitutioner/kommunen,samtskabeværdiforbyensborgereogbrugereidereshverdag.CITSdemonstrerede,atdetermuligtatudvikleetavancerettrafikmonitoreringssystemmedmangenyeinformationernårdatabaserespåopsamlingafwifi-signaler.Mindrepræcisemetoderbliveralleredebrugttilfodgængermålinger.Enmerepræcismetode,somanvendtiCITSprojektet,kanformentligtgiveomkostningseffektiveinformationeromflowforalletrafikarterforstoreområderogpåalletidspunkterafdøgnet.Oplysningernekanbrugestilindikatoreroglive-dashboards,derigenkaninformereinteressenter,borgere,samtplanlægningomnyeintelligentemåderatinformereogstyretrafiksystemeristorbyer.