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Quantitative Fehleranalyse bei videobasierten VKS-Abstandsmessungen mit Präzisions-GPS-Inertialsystem bestätigt korrekte Funktionsweise eindrucksvoll

23.10.2013

Zur videobasierten Abstands- und Geschwindigkeitsmessung von Kraftfahrzeugen kommen von der PTB zugelassene Verkehrs-Kontrollsysteme (VKS) der Fa. VIDIT zum Einsatz. In einer Gemeinschaftskooperation mit dem Zulassungsinhaber und der Fa. DTC konnte erstmalig die Messabweichung des VKS unter den Bedingungen realer Fahrmanöver bestimmt werden.

Das PC gestützte VKS basiert auf der Einzelbildauswertung einer digitalisierten Videoaufzeichnung einer Verkehrssituation. Grundlage der Abstandsmessung ist die Erfassung der beiden im Videobild abgebildeten Fahrzeugpositionen durch manuelles Anvisieren mit einer Messlinie. Mit Hilfe von auf der Fahrbahn angebrachten Markierungen (Pass- und Kontrollpunkte) und unter Verwendung einer individuellen Messstellendatei kann aus den Positionen der Messlinie der Fahrzeugabstand anhand eines mathematischen Verfahrens ermittelt werden. Die zur Geschwindigkeitsmessung benötigte Zeitinformation wird vom VKS-System automatisch anhand der ermittelten Zahl der Videovollbilder zwischen zwei Verkehrssituationen bei feststehendem Videobildtakt (40 ms) ermittelt.

Bei den Geschwindigkeitsmessgeräten erfolgen die Zulassungsprüfungen unter Verwendung hochgenauer PTB-Referenzanlagen durch Vergleichsmessungen im realen Straßenverkehr. Beim VKS hingegen wurde die Korrektheit der Abstandsmessung mit Hilfe von festen Referenzpunkten verifiziert, ein für Fachleute leicht nachvollziehbares Vorgehen. Es fehlte jedoch bislang für die breite Öffentlichkeit ein anschaulicher und leicht nachvollziehbarer Überallestest zu diesem Verfahren. Aus diesem Grund wurde die Messabweichung jetzt auch unter den Bedingungen realer Fahrmanöver zweier Versuchsfahrzeuge mit Abbrems- und Beschleunigungsphasen detailliert analysiert. Die verwendeten Versuchsfahrzeuge waren jeweils mit hochwertigen DGPS-Inertialsystemen der Fa. Oxford Technical Solutions Ltd. ausgestattet (siehe Bild 1), wodurch sich der als Referenz herangezogene Wert des Abstandes zwischen den beiden Fahrzeugen mit einer Messunsicherheit von 3 cm bestimmen ließ. Zusätzlich wurde die Ortsposition des Fz. Hintermanns relativ zum vorderen VKS-Passpunkt mit einer relativen Unsicherheit von 2 cm bestimmt. Hierdurch wurde die spätere Zeitsynchronisation der Referenzabstände (10 ms Messtakt) mit den vom VKS-System ermittelten Abstandsdaten ermöglicht.

Bild 1: Bestimmung des Referenzabstandes zwischen den verwendeten beiden Versuchsfahrzeugen (Relativposition) und des Abstandes zum vorderen VKS-Passpunkt (Absolutposition).

Der Vergleich mit der im Bild 2 dunkelblau dargestellten Referenzlinie zeigt, dass die bei Verwendung des VKS ermittelten Fahrzeugabstände im gesamten Messbereich (Fahrzeugposition bis zu 200 m vom vorderen Passpunkt entfernt) zu Gunsten des Betroffenen ausfallen. Da das VKS die manuell anvisierten Messlinien jeweils systematisch um ein Pixel vergrößert, ergeben sich für weiter entfernte Fahrzeugpositionen erwartungsgemäß größere Abweichungen als für den Nahbereich. Bild 3 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des in Bild 2 rot umrahmten Nahbereichs. Auch hier fallen die VKS-Abstände ausnahmslos stets zu Gunsten des Betroffenen aus. Die hellblaue Kurve zeigt den physikalischen Abstandswert, der sich aus den Abständen der Stoßstangen der beteiligten Fahrzeuge ergibt, d.h. unter Beachtung der Fahrzeugüberhänge.

Bild 2: Vergleich der vom VKS gelieferten Abstände zweier Fahrzeuge mit den von den eingesetzten DGPS-Inertialsystemen gelieferten Referenzdaten (Darstellung des gesamten VKS-Messbereichs).

Bild 3: Vergleich der vom VKS gelieferten Abstände zweier Fahrzeuge mit den von den eingesetzten DGPS-Inertialsystemen gelieferten Referenzdaten (Darstellung im VKS-Nahbereich).

Insgesamt konnten die mit einem sehr hohen messtechnischen Aufwand durchgeführten Vergleichsmessungen eindrucksvoll bestätigen, dass die VKS-Abstandswerte unter allen Umständen, auch bei Berücksichtigung weiterer Einflussfaktoren (z.B. statistische Schwankungen bei Mehrfachauswertungen), stets großzügig zu Gunsten des Betroffenen ausfallen.

Ansprechpartner:

Frank Märtens, FB 1.3, AG 1.31, E-Mail: frank.maertens@ptb.de