EP1295273B1 - Verfahren zur erfassung von verkehrslagedaten - Google Patents

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EP1295273B1
EP1295273B1 EP01955212A EP01955212A EP1295273B1 EP 1295273 B1 EP1295273 B1 EP 1295273B1 EP 01955212 A EP01955212 A EP 01955212A EP 01955212 A EP01955212 A EP 01955212A EP 1295273 B1 EP1295273 B1 EP 1295273B1
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EP
European Patent Office
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route
terminals
traffic
terminal
base stations
Prior art date
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EP01955212A
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English (en)
French (fr)
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EP1295273A1 (de
Inventor
Michael Alger
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Vodafone Holding GmbH
Original Assignee
Vodafone Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vodafone Holding GmbH filed Critical Vodafone Holding GmbH
Publication of EP1295273A1 publication Critical patent/EP1295273A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1295273B1 publication Critical patent/EP1295273B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
    • G08G1/0137—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions for specific applications
    • G08G1/0141—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions for specific applications for traffic information dissemination
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
    • G08G1/0108—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions based on the source of data
    • G08G1/012—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions based on the source of data from other sources than vehicle or roadside beacons, e.g. mobile networks
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
    • G08G1/0125—Traffic data processing
    • G08G1/0133—Traffic data processing for classifying traffic situation

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting traffic situation data in one Traffic infrastructure network, that of a cellular mobile network with a variety of Base stations is covered and in which a variety of vehicles moves, the each with an operating mobile terminal for the mobile network, in particular a mobile phone, wherein information about Signal transit times between the terminals and the base stations detected and the Estimation of the current location of individual terminals are used.
  • TDMA mobile radio systems is the duration of each wireless connection between the mobile terminal and the Base stations of the mobile network for the purpose of adjusting the terminal synchronization, So determines the phase of the TDMA frame at the terminal. Because the Runtime of the signal is representative of the distance between the terminal and the respective base station can in principle a very simple location determination occur when the distances to several base stations are known. Consequently there is a possibility to determine the current geographical position of the respective terminal relative to the known geographical positions of the Base stations.
  • the location can thus also without the use of a GPS system, however, the accuracy is due to the limited resolution (about 500 m) generally lower. Especially in metropolitan areas would be due this limited accuracy no unique assignment of a mobile terminal, that is in a vehicle on a road, possible to this road.
  • EP-A-0412286 mentions the propagation time measurements of the emission at least describes three transmitters. This corresponds to the known GPS used Triangulation.
  • WO 9810307 is still a method for locating a mobile terminal in which the signal propagation times are first measured to map a pattern. These patterns are saved as a "Signature" file. The position of the terminal is then determined using this pattern of at least one base station. With a Capturing traffic situation data in a traffic network has nothing to do.
  • Object of the present invention is a method of the type mentioned in such a way that despite the limited resolution in the Position determination of a mobile terminal in a mobile network a very Reliable detection of the traffic situation on certain traffic routes Traffic network can be ensured without the use of special Facilities directed to the collection of traffic data in which the Vehicles using traffic routes is required.
  • a calibration phase of a In the calibration phase the database for the Implementation of the actual use phase is laid in which the current Recording of the traffic situation data takes place.
  • An essential feature of the invention is that at least for a part of the individual traffic routes of the traffic route network at least for selected base stations of the traffic network superimposed Cellular cellular network characteristic patterns of values for the Signal propagation times relative to the respective base station during movement of a terminal along the route of the respective traffic route are representative determined and permanently (database). The storage of these values can be done in the respective base station or in any central office for several or all Base stations take place together. In the following, these values become simplistic referred to by the term signal propagation times.
  • the current signal transit times are more selected Terminals that are in the transmission area of the respective base station, with the compared stored patterns. As far as doing so significant matches can be decided with great certainty, on which traffic route the respective terminal is currently located or on which traffic route it is currently was moved. This decision then provides the basis for the required Information about the traffic situation assessment.
  • a terminal When a terminal is detected, its pattern at current signal delays with none of the stored characteristic pattern, then it is a terminal that e.g. carried by a pedestrian away from a traffic route or on a previously the traffic situation monitoring not underlying route is on the way.
  • each base station has a has unique identifier, so that by appending this identifier to the given value of the term is given a unique assignment.
  • the characteristic patterns determined in the calibration phase can be, for example through statistical analysis of a variety of moving over the roads Terminals that are located in vehicles, for example, win. If many Vehicles traveling the same route must be in terms of Signal delays result in values that are a very strong match demonstrate. Since each location of a route is a typical value of signal transit time to belongs to each base station, must be in each sequence of values a variety of Values are located in the same way in the value sequences for terminal devices occur that have traveled the same distance. When the signal transit times in certain predetermined time intervals, is the number of for a course certain values determined depending on the particular Speed at which the terminal covers the distance. The value sequence Therefore, for the sake of comparability, it has to be reduced to one Standard speed compressed or pulled apart.
  • traffic situation data can be achieved by adding, in addition to the Signal transit times of the terminals selected for observation also include information recorded and temporarily stores the time of the detected signal transit times.
  • the size of signal propagation times can be determined by the timing information and the assignment of the values of the Signal transit times to geographical locations (with appropriate intervals derive from each other sizes that are responsible for the speed of movement of the respective terminal along the associated traffic route are representative. With Determining the current speed is a meaningful quantity for Assessment of the traffic situation.
  • the evaluation of the measured values determined according to the invention can basically be made within a base station. But it can also be beneficial Development of the invention, a traffic situation center be provided for a Variety of base stations is responsible and to which the information obtained to get redirected. This can be done appropriately in such a way that in each case in The base stations already preprocessing and compression of the data volume is made and that priority only in case of detection of anomalies in the Traffic situation of each observed sub-area of the traffic route network one Forwarding to the traffic management center takes place.
  • a large Percentage of terminals used to obtain information about Traffic situation assessment selected is expediently a large Percentage of terminals used to obtain information about Traffic situation assessment selected. For example, if only 10 devices in one are active in such area, are expediently all in the observation included. If, however, the number of terminals operated in such a Subarea considerably larger, then a restriction to a small one Percentage completely sufficient. So you can, for example, at 100 devices in 20% of the same area and 1,000 terminals in that area Restrict area to 5%, for example to drive up the hill. In principle, then, the percentage of the selected Devices may be the smaller the larger the number of terminals in one observed sub-area of the traffic route network is.
  • the inventive method can be in a GSM mobile network apply.
  • the spatial resolution in the position determination according to the invention Method can be improved by the fact that the smallest measuring unit, which in the Determination of the signal propagation times in the respective mobile radio network is used, is reduced.
  • this measuring unit is for example 3.69 ⁇ s. This corresponds to a simple, since the signal transit time includes the round trip Distance of about 550 m.
  • the inventive method is less about the exact location of a individual mobile terminal, but rather the counting and tracking of a sufficient number of terminals located in a limited area (e.g. a road section) are present and move accordingly. It lies a great advantage of the present invention is that the required Communication costs can be kept extremely low.
  • the Essential evaluations can namely in the respective base stations be executed, in which anyway for the operation of the mobile network, the Signal transit times must be determined.
  • the emergence of communication costs can be limited to the cases in which the evaluation in a base station pointing to the existence of an atypical traffic situation which points to the head office must be forwarded.
  • the figure shows a detail of three base stations BS1, BS2, BS3 one Mobile network, in whose coverage area a main street and a side street run, with the side street opens into the main street.
  • concentric Circles are the increasing signal propagation times in the respective transmission area of the Base stations BS1, BS2, BS3 shown
  • the individual circles are ascending with the numbers 1 to 5, while the position of the base station itself with the Number 0 is Occupied
  • the area of the first circle includes the places where the signal propagation time is less than 3.69 ⁇ s.
  • the step from one circle to the next corresponds to a simple one Distance of about 550 m.
  • a terminal located in the territory of the three base stations moves, so one of the movement corresponding sequence of signal delays with respect to the three base stations that use the road typical, i. is unique.
  • Each measurement point along the road comes with a value pair of three individual terms related to each one of the three base stations. For example, if a terminal carried in a vehicle is on the vehicle Main street at the junction of the side street, so would for this measuring point the Value pair (5, 4, 5) can be determined.
  • the terminal is relative to the base station BS1 in the circle 5, with respect to the base station BS2 in the circle 4 and with respect to the base station BS3 in the circle 5.
  • the "term coordinate" of the base station 1 remains for short time at the value 5 and then gradually increases.
  • the "runtime coordinate" with respect to the base station 2 briefly from the value of 4 and persists for a longer time at the value 5, while the "runtime coordinate" with respect to the base station 3 first changes from 5 to 4 and then on for a long time the value 3 remains. In this way, you can enter the geographical route Characteristic pattern of values corresponding to terms or maturities be assigned.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Verkehrslagedaten in einem Verkehrswegenetz, das von einem zellularen Mobilfunknetz mit einer Vielzahl von Basisstationen überdeckt ist und in dem sich eine Vielzahl von Fahrzeugen bewegt, die jeweils mit einem in Betrieb befindlichen mobilen Endgerät für das Mobilfunknetz, insbesondere einem Mobiltelefon, versehen sind, wobei Informationen über Signallaufzeiten zwischen den Endgeräten und den Basisstationen erfasst und zur Abschätzung des aktuellen Aufenthaltsorts einzelner Endgeräte benutzt werden.
Es sind zahlreiche Verfahren zur Erfassung von Verkehrslagedaten bekannt, bei denen diese Daten durch Fahrzeuge, die im Sinne einer Stichprobenfahrzeugflotte am Straßenverkehr teilnehmen, aufgenommen und unter Angabe der aktuellen Fahrzeugposition an eine Zentrale mittels Mobilfunk weitergemeldet werden. Die an die Zentrale übermittelten Daten beinhalten üblicherweise Informationen zur Position des Fahrzeugs und dessen Geschwindigkeit. Die Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition erfolgt dabei im Fahrzeug selbst, indem beispielsweise ein Navigationssatellitensystem (z.B. GPS) benutzt wird. Da eine verlässliche Verkehrslageerfassung eine große Zahl von Fahrzeugen der Stichprobenfahrzeugflotte erfordert, ergibt sich ein erheblicher Aufwand für die Durchführung des Datenverkehrs zwischen den Fahrzeugen und der Zentrale. Zur Begrenzung dieses Aufwandes ist es beispielsweise aus der EP 0 715 285 B1 bekannt, den Fahrzeugen der Stichprobenfahrzeugflotte von der Zentrale aus Vorgaben dafür zu geben, unter welchen Bedingungen überhaupt eine Datenübertragung aus den Fahrzeugen zur Zentrale vorgenommen werden soll, so dass weitgehend eine Beschränkung des Datenverkehrs auf die Fälle von Störungen des Verkehrsflusses erfolgen kann.
Dennoch bringt dieses Verfahren nicht nur eine beträchtliche Belastung der Kanäle des benutzten Mobilfunknetzes mit sich, sondem erfordert darüber hinaus auch eine spezielle Geräteausstattung in den einzelnen Fahrzeugen der Stichprobenfahrzeugflotte.
Aus der DE 198 36 178 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Lokalisierung von Mobiltelefonen in einem Mobilfunknetz durch Triangulation aufgrund von Signallaufzeiten zwischen dem Mobiltelefon zu mehreren Basisstationen, in deren Sendebereich sich das Mobiltelefon aufhält. In sogenannten TDMA-Mobilfunksystemen wird die Laufzeit jeder Funkverbindung zwischen dem mobilen Endgerät und den Basisstationen des Mobilfunknetzes zum Zwecke der Justierung der Endgeräte-Synchronisation, also der Phase des TDMA-Rahmens am Endgerät bestimmt. Da die Laufzeit des Signals repräsentativ ist für die Entfernung zwischen dem Endgerät und der jeweiligen Basisstation kann im Grundsatz eine sehr einfache Ortsbestimmung erfolgen, wenn die Entfernungen zu mehreren Basisstationen bekannt sind. Somit besteht eine Möglichkeit zur Bestimmung der aktuellen geographischen Position des jeweiligen Endgeräts relativ zu den bekannten geographischen Positionen der Basisstationen. Die Ortung kann somit grundsätzlich auch ohne den Einsatz eines GPS-Systems erfolgen, allerdings ist die Genauigkeit wegen der begrenzten Auflösung (ca. 500 m) im Allgemeinen geringer. Insbesondere in Ballungsgebieten wäre aufgrund dieser begrenzten Genauigkeit keine eindeutige Zuordnung eines mobilen Endgeräts, das sich in einem Fahrzeug auf einer Straße befindet, zu dieser Straße möglich.
in der DE 198 36 089 A1 wird ein Verfahren zur Ermittlung dynamischer Verkehrsinformationen beschrieben, bei dem die in einem Verkehrswegenetz aufgestellten Basisstationen eines Mobilfunknetzes anhand der empfangenen Signalstärke den jeweiligen Abstand zu einem mobilen Endgerät schätzen und über die Änderung der Signalstärke auf Bewegungen des mobilen Endgeräts schließen. Die Auflösung dieses Verfahren ist vergleichsweise grob und daher insbesondere für Verkehrsnetze mit großer Verkehrswegedichte weniger geeignet. Vorteilhaft ist aber bei diesem Verfahren ebenfalls der Umstand, dass in den einzelnen Fahrzeugen keine speziellen Endgeräte verfügbar sein müssen, sondern die Anwesenheit beispielsweise eines in Betrieb befindlichen mobilen Telefons im Fahrzeug ausreicht.
Ferner sei erwähnt die EP-A-0412286, die Laufzeitmessungen der Ausstrahlung wenigstens dreier Sender beschreibt. Dies entspricht dem im GPS verwendeten bekannten Triangulierungsverfahren.
Aus der WO 9810307 ist noch ein Verfahren zur Lokalisierung eines mobilen Endgerätes bekannt, in dem die Signallaufzeiten zuerst gemessen werden, um ein Muster abzubilden. Dabei werden diese Muster als "Signature"-Date gespeichert. Die Position des Endgerätes wird dann mit Hilfe dieses Musters von mindestens einer Basisstation ermittelt. Mit einer Erfassung von Verkehrslagedaten in einem Verkehrswegenetz, hat dies nichts zu tun.
Ein weiteres Verfahren zur Verkehrslagedatenerfassung mittels Mobilfunknetzen ist aus der DE 196 38 798 A1 bekannt. Dort wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Betriebsparameter im Mobilfunknetz, z.B. die Anzahl von Handovers an der Grenze zweier Zellen auf einer Straße, gezielt ausgewertet werden. Die ausgewerteten Betriebsparameter beziehen sich auf betriebliche Abläufe und Zustände in dem Mobilfunknetz und korrelieren mit gewissen Verkehrszuständen im Verkehrswegenetz. In einer Initialisierungsphase werden über längere Zeit Daten gesammelt und zu "Profilen" verarbeitet. In der Nutzungsphase werden die aktuell erfassten Betriebsparameter des Mobilfunknetzes mit diesen Profilen verglichen und festgestellte Abweichungen, die auf nicht normale Verkehrszustände hindeuten, an eine Verkehrsleitzentrale gemeldet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, dass die Auflösung bei der Auswertung von Handovers an Zellgrenzen nicht zuverlässig reproduzierbar ist. Außerdem sind die Zellgrenzen naturgemäß ortsfest angeordnet und bieten somit keinen Verfahrenansatz, der mit einer Verkehrslagedatenerfassung mittels einer Stichprobenfahrzeugflotte vergleichbar wäre. Zellgrenzen lassen sich nicht überall eindeutig auf bestimmte Straßensegmente abbilden, so dass dieses bekannte Verfahren nur örtlich begrenzt und außerhalb von Ballungsräumen sinnvoll einsetzbar erscheint.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass trotz der begrenzten Auflösung bei der Positionsermittlung eines mobilen Endgeräts in einem Mobilfunknetz eine sehr zuverlässige Erfassung der Verkehrslage auf bestimmten Verkehrswegen eines Verkehrswegenetzes gewährleistet werden kann, ohne dass der Einsatz spezieller Einrichtungen, die auf die Erfassung von Verkehrslagedaten gerichtet sind, in den die Verkehrswege benutzenden Fahrzeugen erforderlich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Eichphase von einer Nutzungsphase unterschieden werden, wobei in der Eichphase die Datenbasis für die Durchführung der eigentlichen Nutzungsphase gelegt wird, in der die laufende Erfassung der Verkehrslagedaten erfolgt. Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, dass zumindest für einen Teil der einzelnen Verkehrswege des Verkehrswegenetzes zumindest für ausgewählte Basisstationen des dem Verkehrswegenetz überlagerten zellularen Mobilfunknetzes charakteristische Muster von Werten, die für die Signallaufzeiten bezüglich der jeweiligen Basisstation bei Bewegung eines Endgeräts entlang dem Streckenverlauf des jeweiligen Verkehrswegs repräsentativ sind, ermittelt und dauerhaft (Datenbank) gespeichert werden. Die Speicherung dieser Werte kann in der jeweiligen Basisstation oder auch in einer beliebigen Zentrale für mehrere oder alle Basisstationen gemeinsam erfolgen. Im folgenden werden diese Werte vereinfachend mit dem Begriff Signallaufzeiten bezeichnet. Dabei ist klar, dass es sich nicht notwendigerweise um echte Zeitwerte handelt, sondern es können auch Werte sein, die solchen Zeitwerten entsprechen. Bei der Bewegung eines Endgerätes entlang eines Verkehrsweges ergibt sich für jeden beliebigen Punkt ein ganz bestimmter Wert der Signallaufzeit zwischen dem Endgerät und einer ausgewählten Basisstation des Mobilfunknetzes, der im Allgemeinen sehr gut reproduzierbar ist. Somit kann im Grundsatz jedem Ort eines Verkehrsweges eine bestimmte Signallaufzeit zu einer ausgewählten Basisstation zugeordnet werden. Dabei ergibt sich für den geometrischen Streckenverlauf eines Verkehrsweges im Grundsatz jeweils ein charakteristisches Muster von Signallaufzeiten zu einer Basisstation. Derartige charakteristische Muster oder ersatzweise auch eine für ein solches Muster repräsentative Wertefolge werden im zweiten Schritt der Eichphase des erfindungsgemäßen Verfahrens auf den Streckenverlauf der jeweiligen Verkehrswege abgebildet. Durch die während der Eichphase zusammengestellte Datenbank ergeben sich also für die einzelnen Verkehrswege charakteristische Muster von Signallaufzeiten, die auf den Streckenverlauf der jeweiligen Verkehrswege abgebildet werden und diesen somit eindeutig zugeordnet sind, so dass sie gleichsam "Referenzstrecken" darstellen.
In der Nutzungsphase des Verfahren, in der die aktuellen Verkehrsinformationen gewonnen werden sollen, werden die aktuellen Signallaufzeiten ausgewählter Endgeräte, die sich im Sendegebiet der jeweiligen Basisstation befinden, mit den gespeicherten Mustern verglichen. Soweit sich dabei signifikante Übereinstimmungen ergeben, kann mit großer Sicherheit entschieden werden, auf welchem Verkehrsweg sich das jeweilige Endgerät aktuell befindet oder auf welchem Verkehrsweg es gerade bewegt wurde. Diese Entscheidung liefert dann die Basis für die erforderlichen Informationen zur Verkehrslagebeurteilung. Wenn ein Endgerät festgestellt wird, dessen Muster an aktuellen Signallaufzeiten mit keinem der gespeicherten charakteristischen Muster übereinstimmt, dann handelt es sich um ein Endgerät, das z.B. von einem Fußgänger abseits eines Verkehrsweges mitgeführt oder auf einer bisher der Verkehrslageübenwachung nicht unterliegenden Wegstrecke unterwegs ist.
Bezüglich der Signallaufzeiten ist noch anzumerken, dass jede Basisstation eine eindeutige Kennung besitzt, so dass durch Anhängen dieser Kennung an den jeweiligen Wert der Laufzeit eine eindeutige Zuordnung gegeben ist.
Die in der Eichphase ermittelten charakteristischen Muster lassen sich beispielsweise durch statistische Auswertungen einer Vielzahl von über die Verkehrswege bewegten Endgeräten, die sich beispielsweise in Fahrzeugen befinden, gewinnen. Wenn viele Fahrzeuge dieselbe Strecke befahren, müssen sich dabei hinsichtlich der Signallaufzeiten Folgen von Werten ergeben, die eine sehr starke Übereinstimmung zeigen. Da jedem Ort einer Wegstrecke ein typischer Wert der Signallaufzeit zur jeweiligen Basisstation zukommt, müssen sich in jeder Wertefolge eine Vielzahl von Werten befinden, die in gleicher Weise auch in den Wertefolgen für Endgeräte auftreten, die dieselbe Strecke zurückgelegt haben. Wenn die Signallaufzeiten in bestimmten vorgegebenen Zeitabständen erfasst werden, ist die Anzahl der für eine bestimmte Strecke ermittelten Werte selbstverständlich abhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit, mit der das Endgerät die Wegstrecke zurücklegt. Die Wertefolge muss daher für die Herstellung der Vergleichbarkeit gleichsam auf eine Normgeschwindigkeit komprimiert oder auseinander gezogen werden. Bildlich gesprochen bedeutet dies, dass bei einer hohen Bewegungsgeschwindigkeit des Endgeräts eine weniger dichte und bei einer niedrigen Geschwindigkeit eine dichtere Folge von Messpunkten vorliegt. In graphischer Hinsicht entsprechen diese Messpunkte (Signallaufzeiten) in ihrer Gesamtheit dem geographischen Streckenverlauf des jeweiligen Verkehrswegs. Abweichungen der tatsächlichen Signallaufzeit von der Signallaufzeit, die der tatsächlichen Entfernung eines Messortes an der Wegstrecke von der jeweiligen Basisstation entsprechen, führen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch nicht zu Fehlern, da das Verfahren nicht auf die unmittelbare Berechnung von Entfernungen zurückgreift, sondern den vorstehend beschriebenen Mustervergleich durchführt. Abweichungen von den theoretischen Signallaufzeiten ergeben sich nämlich insbesondere durch ortsfeste Störeinflüsse, die in gleicher Weise das charakteristische Muster wie auch die aktuellen Messungen beeinflussen. Insoweit werden die Auswirkungen entsprechender Verzerrungen der Einzelwerte automatisch eliminiert.
Statt der Durchführung statistischer Auswertungen zur Bildung der charakteristischen Muster ist es auch möglich, diese Muster durch fortlaufende Erfassung der für ein einzelnes bewegtes Endgerät gemessenen Signallaufzeiten, das zweckmäßigerweise in einem Messfahrzeug entlang der Verkehrswege bewegt wird, im jeweiligen Sendegebiet einer Basisstation zu ermitteln. Man muss also jeweils nur die interessierenden Verkehrswege des Wegstreckennetzes mit einem in Betrieb befindlichen Endgerät des Mobilfunknetzes befahren und die Signallaufzeiten aufzeichnen. Der Vorteil dabei ist, dass bereits während der Datenaufzeichnung des charakteristischen Musters eine eindeutige Zuordnung zu der jeweils befahrenen Straße vorgenommen werden kann. Bei Bedarf lassen sich selbstverständlich auch entsprechende Signallaufzeitwerte für besonders neuralgische Punkte oder Streckenabschnitte auf die zugehörigen geographischen Positionen abbilden.
Obschon eine einfache Entfemungsangabe von einer Basisstation noch keine eindeutige Ortposition definiert, wird durch eine Vielzahl von entsprechenden Messwerten der Signallaufzeit zu einer einzelnen Basisstation dennoch ein charakteristisches Muster erzeugt, das im allgemeinen typisch ist für eine einzige ganz bestimmte Wegstrecke. In Sonderfällen, bei denen bezüglich der jeweiligen Basisstation symmetrische Streckenverläufe unterschiedlicher Straßen vorliegen; kann die Eindeutigkeit allerdings nicht gewährleistet werden. Die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aber erheblich verbessert, wenn zwei oder mehr Basisstationen für die Bildung des charakteristischen Musters der Signallaufzeiten herangezogen werden. Zweckmäßigerweise werden für einen bestimmten Streckenverlauf jeweils unmittelbar benachbarte Basisstationen ausgewählt für die Musterbildung. Den einzelnen Ortpositionen entlang des Wegstreckenverlaufs, d.h. den jeweiligen Aufenthaltsorten des Endgeräts werden dabei entsprechend der Anzahl der berücksichtigten Basisstationen jeweils Wertepaare mit einer entsprechenden Anzahl von Einzelwerten je Position zugeordnet. Insoweit stellen diese Wertepaare die Koordinaten eines entsprechend vielachsigen Koordinatensystems dar.
Die Richtung, mit der ein Endgerät entlang einer Wegstrecke bewegt wird, kann an der Reihenfolge leicht erkannt werden, in der die einzelnen "Wegpunkte" des jeweils zugehörigen charakteristischen Musters passiert werden. Die Tatsache, dass sich die Endgeräte entlang einer bestimmten Wegstrecke bewegen, lässt im Hinblick auf die Verkehrslagebeurteilung zumindest die Aussage zu, dass die entsprechende Wegstrecke in der festgestellten Bewegungsrichtung grundsätzlich befahrbar ist. Wertet man zusätzlich die Anzahl der sich in einem Streckenabschnitt bewegenden Endgerät aus, lassen sich Hinweise auf die Verkehrsdichte gewinnen, insbesondere wenn hierzu repräsentative historische Werte zum Vergleich zur Verfügung stehen. Eine besonders gute Aussagefähigkeit der erfindungsgemäß ermittelbaren Verkehrslagedaten lässt sich jedoch dadurch erreichen, dass man zusätzlich zu den Signallaufzeiten der zur Beobachtung ausgewählten Endgeräte auch Informationen über den Zeitpunkt der ermittelten Signallaufzeiten erfasst und zeitweilig speichert. Da die Größe der Signallaufzeiten, insbesondere wenn sie für mehrere Basisstationen ermittelt wurden, einem bestimmten Ort auf der jeweiligen Wegstrecke entspricht, lassen sich anhand der Zeitpunktinformationen und der Zuordnung der Werte der Signallaufzeiten zu geographischen Orten (mit entsprechenden Abständen voneinander) Größen ableiten, die für die Geschwindigkeit der Bewegung des jeweiligen Endgeräts entlang des zugeordneten Verkehrsweges repräsentativ sind. Mit der Ermittlung der aktuellen Geschwindigkeit ist eine aussagefähige Größe zur Beurteilung der Verkehrslage gegeben.
Die Auswertung der erfindungsgemäß ermittelten Messwerte kann grundsätzlich innerhalb einer Basisstation vorgenommen werden. Es kann aber auch in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eine Verkehrslagezentrale vorgesehen sein, die für eine Vielzahl von Basisstationen zuständig ist und an die die gewonnenen Informationen weitergeleitet werden. Dies kann zweckmäßig in der Weise geschehen, dass jeweils in den Basisstationen bereits eine Vorverarbeitung und Verdichtung des Datenvolumens vorgenommen wird und dass vorrangig nur bei Feststellung von Anomalien in der Verkehrslage des jeweils beobachteten Teilgebiets des Verkehrswegenetzes eine Weitermeldung an die Verkehrslagezentrale erfolgt.
Bei einer kleinen Anzahl von Endgeräten, die sich in einem Teilgebiet des Verkehrswegenetzes aktuell aufhalten, wird zweckmäßigerweise ein großer Prozentsatz der Endgeräte zur Gewinnung von Informationen zur Verkehrslagebeurteilung ausgewählt. Wenn beispielsweise nur 10 Endgeräte in einem solchen Gebiet aktiv sind, werden zweckmäßigerweise alle in die Beobachtung einbezogen. Ist dagegen die Anzahl der betriebenen Endgeräte in einem solchen Teilgebiet erheblich größer, dann kann eine Beschränkung auf einen kleinen Prozentsatz völlig ausreichen. So kann man sich beispielsweise bei 100 Endgeräten in demselben Gebiet auf einen Anteil von 20% und bei 1.000 Endgeräten in diesem Gebiet beispielsweise auf 5% beschränken, um den Rechenaufwand nicht unnötig in die Höhe zu treiben. Grundsätzlich gilt also, dass der Prozentsatz der ausgewählten Geräte um so kleiner sein darf, je größer die Anzahl der Endgeräte in einem beobachteten Teilgebiet des Verkehrswegenetzes ist.
Sollten in einem Fahrzeug, das sich in dem beobachteten Wegstreckennetz bewegt, mehrere in Betrieb befindliche Endgeräte vorhanden sein und diese für die Beobachtung ausgewählt worden sein, so ist dies leicht daran erkennbar, dass die ermittelten Laufzeitwerte und auch die damit erfassten Tageszeitinformationen für solche Geräte gleich ist. Hierdurch wird im Prinzip eine höhere Verkehrsdichte vorgetäuscht. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass im Fall der vollständig oder nahezu zeitgleichen Erfassung mehrerer Endgeräte mit demselben charakteristischen Muster der Signallaufzeiten lediglich eines dieser Endgeräte für die Auswertung berücksichtigt wird.
Vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren in einem GSM-Mobilfunknetz anwenden.
Die räumliche Auflösung bei der Positionsbestimmung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich dadurch verbessern, dass die kleinste Messeinheit, die bei der Ermittlung der Signallaufzeiten im jeweiligen Mobilfunknetz zugrunde gelegt wird, verringert wird. Im GSM-Standard beträgt diese Messeinheit beispielsweise 3, 69 µs. Dies entspricht, da die Signallaufzeit den Hin- und Rückweg beinhaltet, einer einfachen Distanz von etwa 550 m.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht es weniger um die exakte Ortung eines einzelnen Mobilfunkendgeräts, sondern vielmehr um die Zählung und Verfolgung einer ausreichenden Anzahl von Endgeräten, die in einem räumlich begrenzten Gebiet (z.B. einem Straßenabschnitt) anwesend sind und sich entsprechend bewegen. Dabei liegt ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass die erforderlichen Kommunikationskosten außerordentlich niedrig gehalten werden können. Die wesentlichen Auswertungen können nämlich in den jeweiligen Basisstationen ausgeführt werden, in denen ohnehin für den Betrieb des Mobilfunknetzes die Signallaufzeiten bestimmt werden müssen. Das Entstehen von Kommunikationskosten kann auf die Fälle beschränkt werden, in denen die Auswertung in einer Basisstation auf das Vorliegen einer atypischen Verkehrssituation hindeutet, die an die Zentrale weitergeleitet werden muss.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der einzigen Figur dargestellten schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt ausschnittsweise drei Basisstationen BS1, BS2, BS3 eines Mobilfunknetzes, in deren Sendegebiet eine Hauptstraße und eine Nebenstraße verlaufen, wobei die Nebenstraße in die Hauptstraße mündet. In Form konzentrischer Kreise sind die zunehmenden Signallaufzeiten im jeweiligen Sendegebiet der Basisstationen BS1, BS2, BS3 dargestellt Die einzelnen Kreise sind aufsteigend mit den Ziffern 1 bis 5 bezeichnet, während die Position der Basisstation selbst mit der Ziffer 0 belegt ist Bei einer kleinsten Einheit für die Signallaufzeit von 3,69 µs für den GSM-Standard bedeutet dies, dass das Gebiet des ersten Kreises die Orte umfasst, an denen die Signallaufzeit kleiner als 3,69 µs, ist. Im Gebiet des nächsten konzentrischen Kreises 2 liegen die Signallaufzeiten jeweils im Bereich von ein- bis zweimal 3,69 µs usw. Somit entspricht der Schritt von einem Kreis zum nächst größeren einer einfachen Distanz von etwa 550 m. Ein Endgerät, das sich im Gebiet der drei Basisstationen bewegt, wird also eine der Bewegung entsprechende Folge von Signallaufzeiten bezüglich der drei Basisstationen erzeugen, die für den benutzen Straßenverfauf typisch, d.h. eindeutig ist. Jedem Messpunkt entlang der Straße kommt ein Wertepaar von drei einzelnen Laufzeiten bezogen auf jeweils eine der drei Basisstationen zu. Befindet sich ein in einem Fahrzeug mitgeführtes Endgerät beispielsweise auf der Hauptstraße an der Abzweigung der Nebenstraße, so würde für diesen Messpunkt das Wertepaar (5; 4; 5) ermittelt werden. Das bedeutet, dass sich das Endgerät bezüglich der Basisstation BS1 im Kreis 5, bezüglich der Basisstation BS2 im Kreis 4 und bezüglich der Basisstation BS3 im Kreis 5 befindet. Wenn nun das Fahrzeug in die Nebenstraße einbiegt, verharrt die "Laufzeitkoordinate" der Basisstation 1 zunächst für kurze Zeit auf dem Wert 5 und steigt dann sukzessive weiter an. Gleichzeitig ändert sich die "Laufzeitkoordinate" bezüglich der Basisstation 2 kurzzeitig von dem Wert 4 und verharrt für längere Zeit auf dem Wert 5, während die "Laufzeitkoordinate" bezüglich der Basisstation 3 zunächst von 5 auf 4 ändert und dann für längere Zeit auf dem Wert 3 verharrt. Auf diese Weise kann dem geographischen Streckenverlauf ein charakteristisches Muster.von Laufzeiten oder den Laufzeiten entsprechenden Werten zugeordnet werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Erfassung von Verkehrslagedaten in einem Verkehrswegenetz, das von einem zellularen Mobilfunknetz mit einer Vielzahl von Basisstationen überdeckt ist und in dem sich eine Vielzahl von Fahrzeugen bewegt, die jeweils mit einem in Betrieb befindlichen mobilen Endgerät für das Mobilfunknetz versehen sind, wobei informationen über Signallaufzeiten zwischen den Endgeräten und den Basisstationen erfasst und zur Abschätzung des aktuellen Ausfenthaltsorts einzeiner Endgeräte benutzt werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest für einen Teil der einzelnen Verkehrswege des Verkehrswegenetzes zumindest für ausgewählte Basisstationen charakteristische Muster von Werten , die für die Signallaufzeiten bezüglich der jeweiligen Basisstation bei Bewegung eines Endgeräts entlang dem Streckenverlauf des jeweiligen Verkehrswegs repräsentativ sind, ermittelt und dauerhaft gespeichert werden,
    dass das jeweilige charakteristische Muster oder eine für dieses Muster repräsentative Wertefolge auf den Streckenverfauf des jeweiligen Verkehrswegs abgebildet wird ,
    dass zur Gewinnung aktueller Verkehrslageinformationen die Signallaufzeiten ausgewählter Endgeräte, die sich im Sendegebiet der jeweiligen Basisstation befinden, erfasst und mit den gespeicherten Mustem verglichen werden, wobei anhand des Vergleichs entschieden wird, auf welchem Verkehrsweg sich das jeweilige Endgerät aktuell befindet oder auf welchem Verkehrsweg es bewegt wurde,
    dass daraus informationen zur Verkehrslagebeurteilung gewonnen werden und
    dass die charakteristischen Muster durch fortlaufende Erfassung der für ein einzelnes, vorzugsweise mittels eines Fahrzeugs bewegtes Endgerät gemessenen Signallaufzeiten im jeweiligen Sendegebiet einer Basisstation ermittelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet dass die charakteristischen Muster durch statistische Auswertungen der Signallaufzeiten einer Vielzahl von über die Verkehrswege bewegten Endgeräten gewonnen werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristischen Muster der Signallaufzeiten aus den Werten bezüglich mehrerer benachbarter Basisstationen gebildet werden, wobei dem jeweiligen Aufenthaltsort des Endgeräts jeweils ein entsprechendes Wertepaar im Sinne der Koordinaten eines vielachsigen Koordinatensystems zugeordnet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Signallaufzeiten der ausgewählten Endgeräte auch Informationen über den Zeitpunkt der Ermittlung dieser Signallaufzeiten erfasst und zeitweilig gespeichert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Zeitpunktinformationen und der Zuordnung der Werte der Signallaufzeiten zum Streckenverlauf Größen abgeleitet werden, die für die Geschwindigkeit der Bewegung des Endgeräts entlang des jeweils zugeordneten Verkehrswegs repräsentativ sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die gewonnenen Informationen an eine für eine Vielzahl von Basisstationen zuständige Verkehrslagezentrale weitergemeldet werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen vorrangig nur bei Feststellung von Anomalien in der Verkehrslage des jeweils beobachteten Teilgebiets des Verkehrswegenetzes weitergemeldet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei einer kleinen Anzahl von Endgeräten, die sich in einem Teilgebiet des Verkehrswegenetzes aktuell aufhalten, ein großer Prozentsatz der Endgeräte zur Gewinnung von Informationen zur Verkehrslagebeurtellung ausgewählt wird, während bei einer entsprechend großen Anzahl von Endgeräten nur ein kleiner Prozentsatz ausgewählt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der in einer Zeiteinheit im Bereich eines Verkehrsweges sich bewegenden Endgeräte als Kriterium für die Verkehrslagebeurteilung mit herangezogen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der vollständig oder nahezu zeitgleichen Erfassung mehrerer Endgeräte mit demselben charakteristischen Muster der Signallaufzeiten lediglich eines dieser Endgeräte für die Auswertung berücksichtigt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass es in einem GSM-Mobilfunknetz angewendet wird.
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