Diplomarbeit mit Bluetooth Detektion: Möglichkeiten und ...· Bibliographischer Nachweis Gaby Schmietendorf

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    Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“ Institut für Verkehrstelematik

    Professur für Verkehrsleitsysteme und Prozessautomatisierung

     

     

     

    Diplomarbeit 

     

    Verkehrsdatenerfassung mit Bluetooth‐Detektion: 

    Möglichkeiten und Grenzen 

     

     

     

    eingereicht von Gaby Schmietendorf 

    geboren am 07. Juni 1985 in Berlin 

     

     

     

    Verantwortlicher Hochschullehrer:  Prof. Dr.‐Ing. Jürgen Krimmling 

    Betreuer:  

     

    Dipl.‐Ing. Matthias Körner (TU‐Dresden) 

    Dr. Peter Wagner (DLR) 

    Abgabedatum:  15.07.2011 

       

     

     

    ………………………………………………………………  Gaby Schmietendorf 

     

  • Bibliographischer Nachweis 

     

    Gaby Schmietendorf 

     

    Verkehrsdatener fassung mit Bluetoothdetektion: Mögl i chkei ten und Grenzen

     

    Technische Universität Dresden, Diplomarbeit, 2011 

    174 Seiten, 63 Literaturangaben, 56 Abbildungen, 16 Tabellen, 9 Formeln, 18 Anlagen, 1 CD 

     

    Technische Universität Dresden 

    Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“ 

    Institut für Verkehrstelematik 

    Professur für Verkehrsleitsysteme und Prozessautomatisierung 

     

     

    Autorenreferat 

     

    Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz der Bluetooth‐Technologie als Ver‐ kehrsdetektor zur Erfassung von Verkehrsströmen. Sie legt die Eigenschaften und Charakte‐ ristiken  dieser  Technik  dar  und  stellt  diese  in  den  Kontext  gängiger Detektionsverfahren.  Anhand der Betrachtung qualitativer Anforderungsaspekte  sowie potentieller Einsatzberei‐ che werden  Stärken  und  Schwächen  der  Technologie  und  somit  die  Eignung  für  die  Ver‐ kehrserfassung  auf  theoretischer  Ebene  analysiert.  Der  Vergleich  zu  anderen  Detektoren  ermöglicht  die  Einordnung  in  den  Gesamtkomplex  der  Verkehrserfassungssysteme.  Eine  praktische Umsetzung ermöglicht schließlich die empirisch gestützte Validierung der theore‐ tischen  Erkenntnisse  und  kennzeichnet  die  Möglichkeiten  und  Grenzen  der  Bluetooth‐ Technologie  im Praxiseinsatz. Mit Hilfe der theoretisch und praktisch gewonnenen Erkennt‐ nisse dieser Arbeit wird die Eignung der Bluetooth‐Detektion für Anwendungen im Straßen‐ verkehrsmanagement verdeutlicht. 

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  • Verkehrsdatenerfassung mit Bluetoothdetektion:     Diplomarbeit  Möglichkeiten und Grenzen    Gaby Schmietendorf 

    Technische Universität Dresden     

    Thesen zur Diplomarbeit 

    1. Bluetooth  als  Industriestandard  erfährt  im  Kontext  endnutzerbezogener  Geräte  des Informations‐ und Telekommunikationssektors eine zunehmende Verbreitung. 

    2. Die Funktionsweise der Bluetooth‐Technologie erlaubt den Einsatz  innerhalb der  Verkehrserfassung. 

    3. Die Nutzung eines frei verfügbaren, eindeutigen Identifikationsmerkmals impliziert  die Fahrzeugerkennung trotz Unabhängigkeit fahrzeugseitig zu installierender Ein‐ richtungen. 

    4. Mit Hilfe der Nutzung des Bluetooth‐spezifischen  Inquiry‐Vorgangs können Fahr‐ zeuge anhand mitgeführter elektronischer Geräte identifiziert werden. 

    5. Die Bluetooth‐Detektion erlaubt lediglich die Erfassung eines prozentualen Anteils  der Gesamtverkehrsstärke. 

    6. Sowohl die Aktivierung der Bluetooth‐Schnittstelle im Fahrzeug mitgeführter Gerä‐ te  als  auch  die  Detektionsreichweite  begrenzt  die Wahrscheinlichkeit  der  Fahr‐ zeugerfassung. 

    7. Die Geschwindigkeit der  zu detektierenden Fahrzeuge hat maßgeblichen Einfluss  auf die Menge der Erfassungen. 

    8. Bluetooth‐Detektoren  sind  für den  Einsatz  an  Straßen mit bestimmten Mindest‐ verkehrsmengen geeignet. 

    9. Eine  Richtungsunterscheidung  ist  nur  unter  zu  Hilfenahme mehrerer  örtlich  ge‐ trennter Bluetoothdetektoren möglich. 

    10. Mehrere  Fahrspuren eines  Fahrstreifens  können nicht  getrennt  voneinander be‐ trachtet werden. 

    11. Der fehlende Positionsbezug eines erfassten Fahrzeuges innerhalb des Detektions‐ bereichs  impliziert Ungenauigkeiten  in  der  Bestimmung  streckenbezogener  Ver‐ kehrskenngrößen wie z.B. Reisezeiten. 

    12. Bluetooth bietet die Möglichkeit zur Erstellung fahrzeugbezogener Bewegungspro‐ file, womit ggf. datenschutzrechtliche Risiken (speziell bei parallelen Funkkanälen)  einhergehen. 

    13. Die  Erstellung  von  Bewegungsprofilen mit Hilfe  der Bluetooth‐Detektion  erlaubt  die Aufnahme netzweiter Quelle‐Ziel‐Relationen. 

    14. Die analytische Aufbereitung der erhobenen Datensätze  ist  insbesondere bei der  Bluetooth‐Detektion entscheidend für die erzielbaren Ergebnisse. 

  • Verkehrsdatenerfassung mit Bluetoothdetektion:     Diplomarbeit  Möglichkeiten und Grenzen    Gaby Schmietendorf 

    Technische Universität Dresden     

    15. Kurz‐ und Mittelfristige Verkehrserhebungen an bisher nicht ausgestatteten Stra‐ ßen können von der Bluetooth‐Detektion profitieren. 

    16. Die Bluetooth‐Detektion besitzt hinsichtlich der Montage und Instandhaltung ent‐ scheidende Vorteile gegenüber gängigen Detektionsverfahren. 

    17. Eine Detektion kann auch bei Unabhängig von Stromversorgungs‐ und Datenüber‐ tragungsinfrastrukturen erfolgen. 

    18. Die Bluetooth‐Detektion stellt aufgrund verfügbarer Produkte des Massenmarktes  eine kostengünstige Alternative zu anderen Detektionsarten dar. 

     

     

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    Technische Universität Dresden    i 

    Inhaltsverzeichnis 

     

    Abbildungsverzeichnis 

    Tabellenverzeichnis 

    Abkürzungsverzeichnis 

     

    1  Einleitung ........................................................................................................................... 1 

    1.1  Motivation................................................................................................................. 1 

    1.2  Zielstellung ................................................................................................................ 1 

    1.3  Aufbau der Arbeit...................................................................................................... 2 

    2  Grundlagen zur Verkehrserfassung ................................................................................... 5 

    2.1  Verkehrsablauf .......................................................................................................... 5 

    2.2  Verkehrserhebungen................................................................................................. 5 

    2.3  Automatische Verkehrsdatenerfassung.................................................................... 7 

    2.4  Verkehrsdetektoren .................................................................................................. 7 

    2.5  Qualitätsanforderungen.......................................................................................... 10 

    3  Grundlagen zur Funktechnik Bluetooth........................................................................... 15 

    3.1  Industriestandard.................................................................................................... 15 

    3.2  Bluetooth‐Protokollstapel und ‐Profile................................................................... 16 

    3.3  Bluetooth‐Topologie ............................................................................................... 19 

    3.4  Bluetooth‐Technologie............................................................................................ 21 

    3.5  Informationsübertragung........................................................................................ 25 

    3.6  Verbindungsaufbau ................................................................................................. 29 

    3.7  Reichweite............................................................................................................... 33 

    3.8  Datenschutz und Sicherheitsmaßnahmen .............................................................. 35 

    3.9  Einschränkungen ..................................................................................................... 38 

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    Technische Universität Dresden    ii 

    4  Bluetooth als Detektionssystem im Verkehrsbereich ..................................................... 41 

    4.1  Die Bluetooth‐Technologie Detektion .................................................................... 41 

    4.1.1  Aufbau ...............................................................