Bluetooth: oogje op de individuele mobilist (VK7/2012)

Menno Wagenaar en Wim Geerligs, Goudappel Coffeng

We zijn een bewegende antenne aan het worden. Telefoons, Ipads of TomToms zenden continu Bluetooth-signalen uit die derden kunnen opvangen voor onderzoek, zoals naar mobiliteitsgedrag. ‘Gedetailleerd actueel inzicht tot op de m2 zonder dure meetopstelling’,  beloven leveranciers en dat klinkt goed en vooral goedkoop. Maar maken ze die claim ook waar? Wat betekent Bluetooth nu echt voor verkeerskundig onderzoek, buiten en ook binnen de bebouwde kom? Een proef op de som in Leeuwarden.

Zo’n 45 tot 55 procent van de mobilisten reist tegenwoordig al met een Bluetooth-signaal. Deze signalen hebben een functie in de draadloze korte-afstandcommunicatie tussen apparaten, zoals headsets, of bestandsuitwisselingen. Deze signalen zijn ook op te vangen met antennes voor (verkeerskundig) onderzoek.   

Combinatie van efficiënte data-inwinning met ‘identificatie’
Het opvangen van Bluetooth-signalen op en langs de weg voorziet in een basisbehoefte van verkeerskundig onderzoek: tellen van voorbijkomend verkeer (intensiteiten). Bluetooth is dus een soort telslang - met de bijbehorende voordelen van flexibiliteit en prijs - en voegt daar ‘identificatie’ aan toe. Elk apparaat zendt namelijk een uniek nummer uit; het Mac-adres.

Identificatie maakt het mogelijk afgelegde routes te meten. En dat opent de weg naar herkomst-bestemmingsanalyes en reistijdanalyses, waarvoor voorheen de, duurdere, kentekenherkenning met camera’s of menselijke waarneming werden ingezet. Dat Bleutooth met de combinatie van sterke punten buiten de bebouwde kom kon worden ingezet, was bekend uit eerder onderzoek van MAPtm en de VID[1]. Maar deze toepassingen beperken zich voornamelijk tot snelwegen en autowegen. Vraag is hoe effectief Bluetooth is voor verkeerskundig onderzoek binnen de bebouwde kom, in het bijzonder als alternatief voor visuele waarnemingen.

Het onderzoek
Het onderzoek is door Goudappel Coffeng uitgevoerd in samenwerking met de gemeente Leeuwarden en Connection Systems. Deze laatste plaatste gedurende drie weken op vier locaties in Leeuwarden drie type bluetooth-ontvangers, zowel binnen als buiten de bebouwde kom.

De meetlocaties in Leeuwarden:  
1.  Drachtsterweg zuidzijde 
2.  Drachtsterweg noordzijde 
3.  Kruising Aldiansdijk/Henri Dunantweg 
P.  Parkeerplaats Wijbrand de Geesstraat (niet op de kaart)

Er zijn zo twee trajecten gecreëerd om te analyseren, met zowel rustige, als drukke situaties. Op de rustige locaties/trajecten werd geëxperimenteerd met de sterkte van een signaal en met het inzetten van meerdere apparaten tegelijk. De drukke locaties/trajecten waren van belang om uit te zoeken wat de verstorende invloed van andere signalen kan zijn. Daarnaast is een meetopstelling opgesteld bij een parkeerterrein. Tot slot installeerde Connection Systems een gelijktijdige videoregistratie als vorm van referentiemeting. Hieronder de resultaten van drie experimenten in het bijzonder. 

Experiment 1: Bepalen registratiegraad Bluetooth voor intensiteiten
Op twee locaties op de Drachtsterweg zijn Bluetooth-ontvangers geplaatst, met een onderlinge afstand van circa 1 km. Op de noordelijke locatie is het verkeer tevens opgenomen met videoregistratie, zodat de intensiteit kon worden bepaald. Tussen beide ontvangers zijn geen ‘ontsnappingsmogelijkheden’, zodat in principe beide ontvangers alle passerende signalen moeten oppikken. Vervolgens zijn de waarnemingen met elkaar vergeleken. 

Resultaten:

• De gemiddelde penetratiegraad over de gemeten periode is 46 procent. Dat wil zeggen: tegen 100 op de video waargenomen voertuigen zijn 46 verschillende Mac-adressen geregistreerd.
• De penetratiegraad per kwartier is redelijk stabiel, zie figuur 1 hieronder.
• Met deze penetratiegraad is de voertuig-intensiteit  te schatten, zie figuur 2 hieronder. 

Figuur 1: vergelijking van aantal videowaarnemingen versus bluetooth-waarnemingen

Figuur 2: schatting van de intensiteit op basis van 46%-penetratiegraad 

 
Experiment 2: Bepalen registratiegraad Bluetooth voor Herkomst/Bestemming
In dit experiment zijn de Mac-registraties op de twee meetlocaties uit experiment 1 met elkaar vergeleken. In principe moeten beide ontvangers dezelfde verzameling Mac-adressen waarnemen, want er kunnen geen auto’s ‘ontsnappen’ op het traject (anders dan keren op de weg). Een match van 100 procent werd dus verwacht. 

Resultaten: 
 

• De verwachte match van 100 procent trad niet op. Er is ruis, zie tabel I, hieronder.
• Voor de lage score voor ontvanger 1 (slechts 70 procent) is een logische verkeerskundige verklaring: de oost-westverbinding N31.
• De match op ontvanger 2 (92,5 procent) is ten opzichte van huidige technieken acceptabel. 

Tabel 1 : Indicatie gemiste/onterechte bluetooth-waarnemingen op het gemeten traject 

Experiment 3: Vergelijken van verschillende Bluetooth-ontvangers voor reistijdmeting
In dit experiment is op meetlocatie 2 een ontvanger geplaatst (Drachtsterweg noordzijde) en op locatie 3 (Kruising Aldiansdijk/Henri Dunantweg) zijn drie verschillende ontvangers op dezelfde plek geplaatst. Vervolgens zijn van de Mac-adressen die op zowel locatie 2 als op locatie 3 zijn waargenomen, de reistijden bepaald van 2 naar 3. De afstand van Drachtsterweg naar Aldiansdijk/Dunantweg bedraagt 3,7 km. Reistijden langer dan een bepaalde ondergrens zijn weggelaten onder de aanname dat er voor dat voertuig sprake was van een tussentijdse stop. 

Resultaten: 

• Er bestaan aanzienlijke verschillen tussen de verschillende typen ontvangers (zie tabel 2 hieronder)
• Het verschil tussen de uitkomsten bedroeg 17 procent. De snelste uitkomst kwam op 261 seconden. De langzaamste uitkomst was 307 seconden. 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

Tabel 2:  Gemiddelde doorrijtijd (seconden) per type Bluetooth-ontvanger onderscheiden naar maximaal geaccepteerde doorrijtijd.

Uit de verschillende experimenten is een aantal conclusies getrokken. Op drie conclusies wordt hieronder dieper ingegaan.  

Conclusie 1: de meetopstelling komt nogal nauw
Apparatuur op straat is altijd kwetsbaar voor verstoring. Bluetooth-ontvangers zijn daarop geen uitzondering. Sterker nog: er is geconstateerd dat er onderzoeksperioden zijn uitgevallen omdat er gedurende langere tijd geen signalen konden worden opgevangen die er wel hadden moeten zijn. Een Bluetooth-onderzoek vergt dus een langere doorlooptijd dan bijvoorbeeld een telslang om tot een voldoende grote (betrouwbare) dataverzameling te komen.  

Een tweede leerervaring was de correlatie tussen type ontvanger en bruikbaarheid van opgevangen data. Ontvangers vangen binnen hun bereik alle signalen op, dus ook signalen die worden uitgezonden vanuit andere wegvakken en gebouwen, zoals kantoren of ziekenhuizen. De reikwijdte kan daarentegen wel worden beïnvloed met zogenaamde richtstralers, die net als een videocamera een bepaalde kant opkijken en met rondstralers die een cirkelvormig gebied afdekken. Van dit laatste type is de grootte van het bestreken gebied instelbaar: de straal van de cirkel.  

Elk type ontvanger heeft ook zijn eigen karakteristiek en het hangt erg van het meetdoel af welk type ontvanger, in welke opstelling, bruikbaar is. Richtstralers zien bijvoorbeeld makkelijker passages over het hoofd, terwijl bij rondstralers de kans groot is dat er juist passages worden waargenomen die er niet zijn geweest, althans niet op het betreffende wegvak.  

Conclusie 2: binnen de bebouwde kom komen de zwaktes extra tot uiting
Van te voren werd gewaarschuwd en verondersteld  dat Bluetooth niet geschikt zou zijn binnen de bebouwde kom. De kans op verstoring zou te groot zijn en de precisie te laag. Die zwaktes worden inderdaad door het onderzoek bevestigd: de initiële meetwaarden wemelden van signalen die niets met passanten te maken. Ook blijken meervoudige registraties bij Bluetooth heel normaal. Denk hierbij aan voertuigen die stil gaan staan om iemand te laten in- of uitstappen of de aanwezigheid van een tankstation. In tegenstelling tot een telslang of een video geeft Bluetooth alleen aan dát er een apparaat geteld is, maar niet precies waar dat apparaat zich bevindt (spreiding van meetpunt).

Ook de richting van verplaatsing wordt niet gemeten. Bij het meten van de reistijden, bedraagt de onzekerheidsmarge dan ook al snel meer dan een gemeten effect. Oftewel: daar heb je niets aan. Op snelwegen wordt dat opgelost met afstand: zet de apparaten ver uit elkaar (minimaal 5 kilometer). Binnen de bebouwde kom leidt een dergelijke maaswijdte tot allerlei neveneffecten in de meting, veroorzaakt door kruisingen, bestemmingen halverwege of korte stops.  

Na deze eerste fase van het onderzoek, stelden de onderzoekers zich de vraag of ze inderdaad de beperktheid van Bluetooth voor verkeerskundig onderzoek hadden herbevestigd. Pleister op de wonde was weliswaar dat ‘het voorkomen dat slechte ideeën worden uitgevoerd, de meest waardevolle uitkomst van een onderzoek kan zijn’. Toch hadden de onderzoekers zich er meer van voorgesteld en besloten verder te speuren.  

Zij hadden de beschikking over de volledige ruwe data uit de ontvangers van de Bluetooth-signalen. Bluetooth leidt tot een grote verzameling records die als volgt zijn opgebouwd:

• timestamp (yyyy-mm-dd hh-mm-ss)
• device address (een reeks van 12 hexadecimale getallen)
• signaalsterkte
• device class (een zescijferig getal)

De device class geeft aan wat het type apparaat is, bijvoorbeeld telefoon, in-car systeem of leverancier. De verkeerskundig cruciale differentiatie - voertuigtype, eigen voertuig of passagier, wandelaar - valt hier echter niet mee maken. Ook de signaalsterkte is een relatief overbodig gegeven omdat het signaal geen betrouwbare inschatting geeft over de feitelijke afstand van het waargenomen apparaat ten opzichte van het meetpunt.  

De kracht van Bluetooth is het device-adres. Dit nummer identificeert het waargenomen apparaat. Elke waarneming van het apparaat leidt tot een nieuw record, die via het device adress aan elkaar gekoppeld kunnen worden tot een reeks waarnemingen van één en hetzelfde apparaat; en daarmee van een zich verplaatsende mobilist. Door de combinatie videoregistratie én methodologische kennis, en na slimme filtering van genoemde reeksen, bleken er wel degelijk betrouwbare inzichten te ontstaan. Zo bleek het mogelijk om in te zoomen op autoverplaatsingen door alle ‘in-car’-signalen te bekijken. Ook werden er algoritmes gevonden die bij meerdere waarnemingen op één en dezelfde ontvanger, de beste indicatie van reistijd geeft. 

Conclusie 3: toegevoegde waarde, onder voorwaarden
Bluetooth kan wel degelijk een effectief verkeersonderzoek vormen binnen de bebouwde kom. Voor parkeeronderzoek - parkeerduur, parkeerdruk, herkomstanalyse - zijn er weliswaar vooralsnog goedkopere en betere alternatieven aanwezig, maar naar verwachting kan Bluetooth worden ingezet voor verkennend onderzoek naar herkomst/bestemmingsverbanden, voor (fiets- en loop-)intensiteiten en voor het bepalen van reistijden op langere, binnenstedelijke afstand.  

De voordelen hiervan zijn: lagere kosten, vooral bij langere meetperioden en bij veel meetpunten. Daarbij doemt ook de mogelijkheid op om ook het natransport bij het onderzoek te betrekken: het volgen van de automobilist, of zijn passagier, die als voetganger verder gaat.

Bluetooth past daarmee in de tendens om individuele mobilisten te willen volgen, in plaats van voertuigen. Daarmee zou deze techniek inzicht kunnen geven in:  Hoeveel mensen maken gebruik van een bepaalde verbinding? Hoeveel zijn er aanwezig op pleinen tijdens evenementen? Wat zijn de meest intensieve looproutes? De groeiende ‘evenementisering’ van Nederland vraagt steeds meer aandacht voor crowd control. Loopstroomvoorspellingen worden ook steeds crucialer met de opkomst van intensieve verkeersknooppunten. In de toekomst lijkt de omslag ‘voertuig - mens’ belangrijker te worden en kunnen de ‘antennegebaseerde meettechnieken’, zoals Bluetooth en GSM, een steeds grotere rol gaan spelen. 

Voor de huidige verkeerskundige praktijk is het met name van belang goed op de voorwaarden voor betrouwbaarheid te letten. Dat betekent: een passende antenne-opstelling, de juiste keuze voor het type ontvanger en een goede installatie en controle. Daarnaast is het van belang wat langer te meten dan gebruikelijk en soms ook additionele onderzoekstechnieken in te zetten voor ijking. De belangrijkste voorwaarde zit in het natraject: het slim filteren van de datastroom. 

Slotconclusie
Bluetooth is interessant, maar brengt niet de revolutie die de folders van leveranciers van apparatuur doen beloven. Er is zeker winst te boeken in flexibiliteit en kosten, zeker als het gaat om onderzoek waar herkenning van passanten gewenst is. Ook biedt het mogelijkheden om breder verkennend aan de gang te gaan: hoe rijdt verkeer door een gebied? Maar het is geen kant- en klare meetoplossing. Bluetooth lijkt daarmee effectief als extra gereedschap in de rijk gevulde gereedschapskist van de geoefende verkeersonderzoeker.  

Literatuur

[1] http://www.mapzine.nl/v02/nl/bluetooth.html en Uploads/2010/10/B50-Een-nieuwe-manier-van-verkeerswaarneming-Bluetoothx.pdf

 
Auteur: Joske van Lith