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,per.hoeg@dtu.dkThomasSickNielsen,thomas.sick.nielsen@gmail.comAllanOlsen,allan@paretoit.dkDanmarksTekniskeUniversitet(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.