Digitale tweeling van kruispunt moet verkeer veiliger en vlotter maken

Elke automobilist kent het: minutenlang wachten voor een rood stoplicht terwijl er geen ander voertuig te bekennen is. Of juist het omgekeerde — een bestuurder die te laat remt en een fietser bijna over het hoofd ziet. Onderzoekers van het Amerikaanse National Laboratory of the Rockies (NLR) denken dat slimmere kruispunten dit soort situaties kunnen voorkomen. Ze ontwikkelden IPC-Fusion, een open-source toolkit die data van camera's, radar en lidar combineert tot een realtime digitale tweeling van een kruispunt.

Kruispunten zijn de zwakke schakel

Verkeer is in de Verenigde Staten verantwoordelijk voor meer dan 40.000 doden per jaar en zo'n 300 miljard dollar aan economische schade, blijkt uit cijfers die de onderzoekers aanhalen. Kruispunten spelen daarin een onevenredig grote rol: ze zijn goed voor bijna een kwart van alle verkeersdoden en de helft van alle verkeersgewonden. Volgens de Amerikaanse Federal Highway Administration kan het slimmer afstellen van verkeerslichten de vertraging met 15 tot 40 procent verminderen en het brandstofverbruik met tot 10 procent verlagen. Toch bleef dat lastig, omdat camera's, radar en lidar van verschillende fabrikanten vaak niet met elkaar praten.

IPC-Fusion moet die scheiding opheffen. Het systeem gebruikt kunstmatige intelligentie, machine learning en klassieke statistiek om de signalen van uiteenlopende sensoren samen te voegen tot één samenhangend beeld van auto's, fietsers en voetgangers. Elke waargenomen weggebruiker krijgt daarbij niet alleen een positie, maar ook een betrouwbaarheidsscore — hoe zeker het systeem is van die waarneming. Dat laatste is volgens onderzoeker Stan Young een belangrijke verbetering ten opzichte van eerdere pogingen tot sensorfusie bij kruispunten.

Van proef in Colorado naar bredere uitrol

Het systeem draait op kleine computers die direct bij het kruispunt staan, in plaats van in een ver datacenter, waardoor de digitale tweeling voortdurend kan bijwerken. In de praktijk kan het bijvoorbeeld één wachtende auto bij een verder leeg kruispunt detecteren en de lichten daarop aanpassen, voetgangers extra oversteektijd geven bij drukte, of juist waarschuwen bij hard remmen en het negeren van rood licht. Zulke signalen kunnen wegbeheerders helpen gevaarlijke locaties gerichter aan te pakken.

NLR testte en valideerde de technologie op operationele kruispunten in Colorado Springs en Lakewood, met een combinatie van lidar, radar en AI-camera's. Na afronding van die proeven is het lab nu in gesprek met een grote leverancier van verkeerssystemen om IPC-Fusion breder beschikbaar te maken voor gemeenten en wegbeheerders. Om te voorkomen dat steden vastzitten aan één leverancier, werkt het systeem met gestandaardiseerde koppelingen waarmee nieuwe sensoren eenvoudig kunnen worden toegevoegd. Daarnaast maakte het onderzoeksteam een openbare dataset met verkeersgegevens van de geteste kruispunten, waarmee ook andere onderzoekers kunnen verder bouwen aan slimmere verkeerssystemen.