EP3816960A1 - Method and apparatus for outputting alert messages - Google Patents
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- EP3816960A1 EP3816960A1 EP19206161.2A EP19206161A EP3816960A1 EP 3816960 A1 EP3816960 A1 EP 3816960A1 EP 19206161 A EP19206161 A EP 19206161A EP 3816960 A1 EP3816960 A1 EP 3816960A1
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- G08G1/144—Traffic control systems for road vehicles indicating individual free spaces in parking areas with means giving the indication of available parking spaces on portable or mobile units, e.g. personal digital assistant [PDA]
Definitions
- the present invention relates to a method for forecasting available parking spaces, in particular the forecasting of non-commercial motor vehicle parking spaces, or “on-street” parking spaces, in urban traffic areas on the basis of mobile radio data and other data sets.
- the invention also relates to an arrangement for forecasting available parking spaces, which is designed to carry out the method.
- the invention relates to a method based on a mobile terminal device for forecasting available parking spaces, as well as a mobile terminal device provided for carrying out the method and a computer program product.
- On-street parking spaces Due to increasing restriction and management, as well as due to the increased volume of traffic, non-commercial car parking spaces, the so-called "on-street” parking spaces, have become a scarce resource in city centers. Traffic searches for parking spaces pollute the environment and impair the quality of life. Around 30 percent of inner-city traffic is caused by looking for a parking space. Drivers produce around 1.3 to 1.5 kg of CO2 per search. The probability of finding a free parking space on a personal smartphone ("app") without a dedicated application is around 30 percent. With parking space search functions, it increases to around 80 percent. The availability of parking spaces is displayed in a desired area per street segment and an app navigates the driver directly in some cities. The use of cellular data for parking space forecast can be extended to the entire cellular area of one or different cellular providers.
- Available forecast services can be divided into two classes: first, the deterministic forecasts and second, the probability-based forecasts.
- the first class of deterministic forecasts includes all records of dedicated parking spaces via directly assigned sensors or equivalent status records. This type of recording is used in particular in managed parking spaces (e.g. multi-storey car parks). An occupancy image of the parking spaces viewed can be generated directly and online via portal connections. These systems require significant investments.
- the second class of probability-based forecasts is based on statistical evaluations and models. For this purpose, a statistical set of measured values must be available that ensures significance and thus allows probability interpretation. In addition to classic mathematical statistics, so-called "machine learning” tools are also used, ie mathematical algorithms that can derive rules or classifiers from large data sets. Statistical methods are used in particular when direct refinancing of sensor equipment is not possible, for example in free parking on the roadside.
- One possible static method is, for example, the generation of daily cycles, whereby the parking space availability is recorded over a longer period of time for a twenty-four-hour course of the day at suitable time intervals (e.g. every 10 minutes, every quarter hour, hourly) based on a local unit (e.g.
- the prediction is based on the assumption that if there was a certain probability of an available / free parking space at a certain time of day at a certain location in the past with sufficient confidence, there will also be a free parking space on another day in the future at this time of day is to be found.
- machine learning for example, there is a data set that assigns a probability interpretation to certain situations.
- data sources that are inherently related to the parking space occupancy situation (e.g. lane data from vehicle movements, camera data, calendar data, ultrasonic sensors, selective floor sensors, etc.).
- the machine learning tools now generate a mapping of this data to the verified situation, the so-called training.
- the trained model is applied to the current data situation and a forecast is generated in this way.
- the object of the underlying invention is to provide a method for forecasting available parking spaces that is particularly efficient or has low system costs, the accuracy of the forecast for available parking spaces being as high as possible and being determined quickly with the least possible computing effort.
- Another object of the invention is to provide a method based on a mobile terminal device for forecasting available parking spaces that is efficient, precise and fast.
- a mobile terminal device provided for carrying out the method and a corresponding computer program product are made available.
- the cells that have a comparatively high statistical significance are selected from the totality of the cells in the cell grid.
- a prognosis for the other cells of the cell grid can be made with sufficient statistical certainty. For example, it has been shown that for a city that has a cell grid with 250 cells, only 9 significant cells are sufficient to generate a prognosis for the parking space probability for all cells of the cell grid with sufficient accuracy.
- the statistical parking situation is calculated on the basis of the real-time data set, with only the traffic data of the significant cells being used for the real-time data set. Since the number of significant cells in the cell grid is significantly less than the number of all cells in the cell grid, significantly less traffic data has to be registered and processed to determine the real-time data set.
- the underlying method was able to reduce the system costs for the provision of traffic data in the form of cellular data by 90%.
- the system costs could be reduced because the number of times an application located on a mobile terminal device needs to access a server, the so-called "API calls", is lower as a result of the method.
- the individual steps are carried out on the basis of different data sets so that the traffic structure analysis can be carried out independently of the calculation of the statistical parking space situation and / or the sensor parking space situation.
- the available computer resources can be divided up as required.
- a longer first period of time can be used as the basis for the static data set without the computationally expensive traffic structure analysis having a negative effect on the computing time for calculating the statistical parking space situation or the sensor parking space situation.
- the real-time data record is used to calculate the statistical parking situation, which contains significantly less information because, on the one hand, it only contains the traffic data of the significant cells and the second time period can be selected to be shorter.
- less computing power and / or computing time is required as a result, so that the statistical parking lot situation can also be determined with sufficient accuracy on the basis of a real-time data set obtained shortly before the prognosis time.
- the statistical parking space situation determined on the basis of the real-time data set is used in combination with the sensor parking space situation for the probability prognosis.
- the sensor parking situation is determined using a sensor data record based on sensor data from the cells of the cell grid.
- the sensor data set is created independently of the other data sets and represents a direct measurement of the parking space situation.
- the sensor data have the advantage that they can be evaluated immediately and do not require any complex statistical calculation, so that the sensor data set is relatively up-to-date, i.e. it is available shortly before the prognosis time.
- a statistical parking space probability is preferably determined for at least one cell of the cell grid on the basis of the significant cells on the basis of the real-time data record.
- the statistical Parking space probability corresponds to a statistically significant probability of the availability of free parking spaces.
- a sensor parking space probability is preferably determined for at least one cell of the cell grid on the basis of the sensor data set. These values indicate the probability of a free / available parking space.
- the respective statistical parking space probability and the respective sensor parking space probability are preferably determined for each cell and used for the prognosis.
- a preferred embodiment of the invention is characterized in that, during the traffic structure analysis, the cells of the cell grid are identified on the basis of the static data set.
- the size, shape and / or position of the cells is particularly preferably determined on the basis of the vehicle density, street density and / or parking lot density.
- the reference area of the static data set is divided into a multiplicity of cells of a cell grid, the cells being able to vary in size, shape and / or position.
- the cells are defined in such a way that they cover the reference area of the static data set as completely as possible without overlapping.
- the cells of the cell grid are identified before the significant cells are selected.
- the cells of the cell grid preferably have a diameter of 50 to 5000 meters, particularly preferably 150 to 2500 meters.
- Another preferred embodiment of the invention is characterized in that the selection of the significant cells takes place on the basis of a main component analysis of the static data set. This corresponds to a dimension reduction.
- Principal component analysis is a well-known statistical method for structuring extensive data sets by approximating a large number of statistical variables using a smaller number of linear combinations that are as meaningful as possible (the "principal components").
- the selection of the significant cells on the basis of a principal component analysis has the advantage that known and can apply proven algorithms for the evaluation of the static data set.
- the static data record and the real-time data record are based on traffic data obtained from mobile radio data.
- the mobile radio data are based on a set of mobile terminals, in particular on a statistical one relevant sample.
- the localization of mobile devices which is carried out either by explicit GPS positioning or by logging into cellular radio cells, enables a very precise picture of the mobility patterns in an area under consideration.
- the high event density of mobile radio-based data records is preferably used in order to generate a particularly accurate image of the traffic situation.
- lane paths of the terminal devices in particular can be generated, these paths being able to be analyzed with suitable statistical filters.
- Road users are particularly preferably identified on the basis of their movement characteristics.
- Vehicles looking for parking spaces can also be identified based on their acceleration and braking behavior.
- the high event density of mobile radio data advantageously increases the accuracy of the statistical calculation.
- the use of cellular data for parking space forecast can be extended to the entire cellular area of one or different cellular providers.
- the static data set and the real-time data set can each be based on several data sets.
- cellular network data for the data records can come from different cellular network providers.
- a further embodiment of the invention is characterized in that the static data record is available offline, i.e. is based on traffic data from an upstream first period that is already stored on a storage medium and is not recorded immediately before the forecast time.
- the statistical data record particularly preferably comprises a reference area which is completely covered by the cells of the cell grid.
- the sensor data record is created on the basis of sensors that register events relevant to parking spaces, in particular an occupancy image is generated.
- the sensors are, for example, floor sensors, vehicle-based sensors, distance meters, cameras and / or infrastructure sensors. Through the Inexpensive and large-scale connection of sensor infrastructures, more and more areas of public life can be analytically recorded more and more extensively, including the environment of vehicle-based mobility.
- Sensor data must be differentiated into stationary units that register parking space occupancy at a location and mobile sensors (e.g. installed in motor vehicles) that detect parking space occupancy at the roadside.
- the sensor data record is created by a third party and made available for further use.
- Another embodiment of the invention is characterized in that the time periods on which the data records are based are different, the first time period of the static data record being before the second time period of the real-time data record and the third time period of the sensor data record.
- the second time period of the real-time data record is preferably also before the third time period of the sensor data record.
- the periods of time preferably have different temporal orders of magnitude, in particular the first period of the static data set being recorded years before the prognosis point in time and taking traffic data from years into account.
- the first period preferably begins one to two years before the forecast time and comprises a period of several months, ideally one year, in order to statistically record seasonal fluctuations in the traffic situation.
- the second period of the real-time data set begins preferably 1.5 to 5 hours before the forecast time, particularly preferably two to three hours, and comprises a period of at least one hour in order to obtain a statistically validated statement about the traffic balance in the cells under consideration.
- the third period of the sensor data record preferably begins 1 to 15 minutes before the prognosis time, particularly preferably 5 to 10 minutes, and collects the current image of the sensor data for the traffic area or reference area under consideration. It has been found that with these values it is advantageously possible to achieve as precise a prognosis as possible for the time periods.
- Another embodiment of the invention is characterized in that a suitable mathematical combination of the statistical parking space probability and the sensor parking space probability is formed in the probability prognosis.
- the forecast of available parking spaces for a cell is preferably the suitably weighted mean value of the statistical parking space probability and the sensor parking space probability.
- a correction / adaptation of the statistical calculation using actually available sensor data is thereby achieved with little computational effort.
- the method has a machine learning function in which a certain statistical parking lot situation is assigned to a certain sensor parking lot situation, in particular the traffic structure analysis, the calculation and / or the probability prognosis being adapted / corrected.
- the accuracy of the prognosis is improved by a machine learning function.
- the machine learning function includes the mapping of a vector of measured sensor data at a few explicit locations at a point in time to the probable parking space occupancy situation at the same point in time for the entire traffic area under consideration. This mapping then functions as a further, now mathematically generated data set for the previously described data fusion.
- Another embodiment of the invention is characterized in that a correction factor is used in the probability prognosis if there is a systematic difference between the statistical parking space probability and the sensor parking space probability. For example, in the averaging, the statistical parking space probability is multiplied by a correction factor if the statistical parking space probability systematically deviates from the sensor parking space probability.
- the correction factor is preferably variable and is adapted as a function of the difference between the probabilities.
- the arrangement is designed to carry out the aforementioned method.
- the arrangement has a storage unit for the static data record, a real-time processing unit for the real-time data record and a sensor communication unit for the sensor data record.
- the computer unit is intended to carry out the method steps that are carried out on the basis of the data records.
- the mobile radio data of the significant cells from the second time period are evaluated by means of the real-time processing unit in order to determine the real-time data record.
- the sensor communication unit receives the sensor data from the sensors that measure events relevant to parking spaces, for example floor sensors, vehicle-based sensors, distance meters, cameras and / or infrastructure sensors.
- the sensor data set is determined from the sensor data by means of the sensor communication unit.
- the computing unit determines the statistical parking space situation, in particular the statistical parking space probability, and the sensor parking space situation, in particular the sensor parking space probability.
- the units of the arrangement can be arranged spatially separated from one another or form a spatial unit.
- the processing unit is preferably a server on which the method steps are carried out and with which the other units communicate.
- the object on which the invention is based is moreover achieved by a computer program product which, when the program is executed by an arrangement, causes the latter to carry out the steps of the method described above.
- the arrangement with the storage unit, the real-time data processing unit, the sensor communication unit and the computer unit is controlled by the computer program product in such a way that it carries out the traffic structure analysis, the calculation of the statistical parking lot situation and the sensor parking lot situation as well as the probability prognosis for at least one cell of the cell grid.
- the method is based on the fact that a mobile terminal communicates with the arrangement described above, the forecast determined by the arrangement for available parking spaces for at least one cell being transmitted to the mobile terminal.
- the forecast is used by the mobile terminal to reproduce the parking space situation and / or to carry out a navigation to an available / free parking space.
- the respective forecast for available parking spaces is displayed in the form of a numerical value or a color scale for the cells in which the mobile terminal is located and for neighboring cells.
- the user of the mobile terminal can find the cells in which he is most likely to get a free parking space.
- the forecast can also be used, for example, by a navigation unit, the Navigation unit automatically guides the user to the cell in which the user is most likely to get a free parking space.
- the mobile terminal can for example be a smartphone, a tablet, a navigation device or on-board electronics, for example a head-up display.
- the object on which the invention is based is also achieved by a further computer program product which, when the program is executed by a mobile terminal, causes the latter to carry out the steps of the method described immediately above.
- the computer program product is an app that is executed on the mobile terminal and results in the mobile terminal communicating with the computing unit of the arrangement, the forecast for available parking spaces being transmitted to the mobile terminal.
- the transmitted forecast is used by the app to reproduce the parking situation and / or to navigate to an available / free parking space.
- Fig. 1a cells 1 of a cell grid 2 are shown.
- a specific reference area is covered by the cells 1 of the cell grid 2, which can be, for example, a city, a country or a traffic area, however defined.
- the cells 1 can have a different size or shape.
- the honeycomb shape shown is only an example.
- the cells 1 of the cell grid 2 preferably completely cover the relevant reference area, in particular without an overlap of neighboring cells 1.
- a cell 1 represents a selected area of the reference area in which, for example, parking lots 4 and streets 5 are located.
- Various road users are located in cell 1, for example vehicles 6a, 6b or pedestrians 6c.
- Using mobile radio data from road users 6a, 6b, 6c, their position can be determined as a function of time either by explicit GPS positioning or by booking in mobile radio cells. For example, lane formation is possible for road users 6a, 6b, 6c, with a path of the corresponding terminal being available as a data record. The large number of mobile terminals provides an accurate picture of the mobility pattern in the reference area.
- a probability-based prognosis for the availability of parking spaces can be created. Ideally, only cellular data from motor vehicles or from mobile devices located in vehicles are used for the parking space forecast. The data record is accordingly divided / split into the different types of road users beforehand.
- FIG Fig. 2 One embodiment of the method according to the invention for forecasting available parking spaces is shown in FIG Fig. 2 shown schematically.
- the method is based on a traffic structure analysis 11, a calculation 13 and a Probability prognosis 15. These method steps are carried out on the basis of different data sets 10, 12, 14.
- the time axis marked with t shows the time sequence of the implementation of the individual method steps 10, 12, 14, the probability prognosis 15 taking place at the prognosis time TP.
- the timeline is not true to scale.
- the traffic structure analysis 11 is carried out on the basis of a static data record 10.
- the static data record 10 is based on traffic data from a first time period T1, with traffic data from all cells 1 of the cell grid 2 being used as a basis.
- the first time period T1 is long before the forecast time TP and takes into account traffic data that have been recorded over a longer period of time.
- the first period T1 preferably begins one to two years before the point in time for the forecast and comprises a period of several months, ideally one year.
- the traffic structure analysis 11 is thus created on the basis of a data record which has a high statistical significance. In this way, seasonal fluctuations in traffic are recorded statistically.
- significant cells 3 are selected from the cells 1, cell grid 2.
- the significant cells 3 have a comparatively high statistical significance, so that, on the basis of the significant cells 3, a statistical prognosis for other cells 1, cell grid 2, can be made with sufficient statistical certainty.
- the selection of the significant cells 3 takes place on the basis of a principal component analysis of the static data set 10.
- the cells 1, cell grid 2 are identified on the basis of the static data set 10.
- the cells 1 are identified before the significant cells 3 are selected.
- the size, shape and / or position of the cells 1 is determined, this based on the vehicle density, street density and / or parking lot density he follows. For example, cells 1 in metropolitan areas are smaller than cells 1 in rural areas.
- the cells 1 become preferably defined in such a way that they do not overlap and cover the reference area under consideration as completely as possible.
- a real-time data record 12 and a sensor data record 14 are used for the calculation 13.
- the real-time data record 12 is formed by traffic data from the significant cells 3, the traffic data from a second time period T2 being used.
- traffic data are used that lie shortly before the prognosis time TP and have been recorded over a comparatively short time.
- the second period of time T2 preferably begins two to three hours before the prognosis time and comprises a period of at least one hour.
- the traffic data are the mobile radio data of the road users who are in the significant cells 3 in the second period of time T2.
- a statistical parking lot situation is determined on the basis of the real-time data record 12 for at least one of the cells 1 of the cell grid 2.
- a statistical parking space probability is preferably determined for the at least one cell 1, with the respective cell 1 being assigned a numerical value between 0 and 1, for example.
- the statistical parking space situation of the respective cell 1 is determined accordingly on the basis of the traffic data of the significant cells 3.
- a statistical method that is inverse to the main component analysis is used for the calculation. Because the real-time data record 12 is comparatively small, the statistical parking space situation can be calculated quickly and with less computational effort.
- the sensor data record 14 is based on sensor data from sensors that register events relevant to parking spaces. In terms of sensor data, a distinction is made between stationary sensors, which register parking space occupancy at a location, and mobile sensors installed, for example, on motor vehicles, which detect parking space occupancy at the roadside.
- sensor data are used that are before the forecast time TP.
- the third time period T3 preferably begins 5 to 10 minutes before the prognosis time and collects the current image of the sensor data for the traffic area under consideration.
- the sensor data are recorded for all or a selection of cells 1, cell grid 2.
- a sensor parking space situation is calculated on the basis of the sensor data record 14 for at least one of the cells 1 of the cell grid 2.
- a sensor parking space probability is preferably determined for at least one cell 1, a numerical value between 0 and 1 being assigned to the respective cell, for example.
- the probability prognosis 15 for available parking spaces is carried out at the prognosis time TP on the basis of the statistical parking space situation and the sensor parking space situation.
- a suitable mathematical combination of the statistical parking space probability and the sensor parking space probability is preferably formed in the probability prognosis 15 for at least one cell 1 of the cell grid 2. This is preferably a suitably weighted mean.
- the statistical calculation can be corrected in a simple manner by the actually present parking lot situation detected by means of the sensors.
- it has a machine learning function in which a specific statistical parking lot situation is assigned to a specific sensor parking space situation.
- the traffic structure analysis 11, the calculation 13 and / or the probability prognosis 15 are adapted or corrected by the machine learning function.
- the machine learning function generates a mapping of the statistical parking space situation to the sensor parking space situation, the so-called training. For use at the time of the forecast, the trained model is applied to the current data situation.
- a practical example of a machine learning function is that a correction factor is used in the probability prognosis 15 if there is a systematic difference between the statistical parking space probability and the sensor parking space probability. If, for example, it is established that the statistical parking space probability for a cell 1 is regularly twice as high as the sensor parking space probability, the statistical probability for this cell 1 is multiplied by a factor of 0.5.
- Fig. 3 shows a schematic representation of an arrangement 20 and a mobile terminal 30 for forecasting available parking spaces.
- the arrangement 20 has a storage unit 21 which is designed to store the static data record 10 and to make it available for further calculation, for example the traffic structure analysis 11.
- the arrangement 20 has a real-time data processing unit 22, which is designed to determine the real-time data record 12 from the traffic data of the significant cells 3.
- the real-time data processing unit 22 is able to read out and evaluate the mobile radio data of the road users 6a, 6b, 6c who are located in the significant cells 3 in the second time period T2.
- road users 6a, 6b, 6c in particular are identified on the basis of their movement characteristics.
- the arrangement 20 also has a sensor communication unit 23 which is set up to determine the sensor data record 14 from sensor data.
- the sensor communication unit 23 establishes a connection with the sensors present in the reference area and creates a sensor data record 14 immediately before the prognosis time TP.
- the traffic structure analysis 11, the calculation 13 and the probability prognosis 15 are carried out by means of a computing unit 24.
- the computing unit 24 is designed to identify the cells 1 of the cell grid 2 from the static data record 10 and the significant cells 3 of the cell grid 2 to select.
- the statistical parking space situation is calculated with the computing unit 24 on the basis of the real-time data record 12 and the sensor parking space situation is calculated on the basis of the sensor data record 14.
- the components of the arrangement 20 can be spatially separated or form a spatial unit.
- the arrangement 20 and / or the computing unit 24 is preferably a server.
- the mobile terminal device 30 is connected to the arrangement 20 via a network 25.
- the mobile terminal 30 is, for example, a smartphone, a navigation device or on-board electronics of a motor vehicle.
- the mobile terminal device 30 is designed to communicate with the arrangement 20, in particular its computing unit 24, and to receive a forecast of the available spaces of at least one of the cells 1 of the cell grid 2 from the arrangement 20.
- the forecast received from the arrangement 20 is used by the mobile terminal 30 to reproduce the parking space situation and / or to carry out a navigation for the user of the mobile terminal 30.
- a method is shown in which the forecast of available parking spaces is carried out by means of the arrangement 20 and the mobile terminal 30.
- a communication 40 is established or carried out between the mobile terminal 30 and the arrangement 20.
- the communication 40 there is a transmission 41 of the forecast of available parking spaces for at least one of the cells 1 of the cell grid 2 from the arrangement 20 to the mobile terminal 30.
- the parking space situation is reproduced by the mobile terminal 30 and / or used by means of the mobile terminal 30 to navigate a user.
- the current position is recorded by the mobile terminal 30 and the parking space situation of the corresponding cell 1 and / or the neighboring cells 1 is represented by numerical values or color coding.
- the method shown can be carried out by a program product or an app executed on the mobile terminal device 30.
Abstract
Verfahren zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen, umfassend die folgenden mittels einer Recheneinheit durchgeführten Schritte:- eine Verkehrsstrukturanalyse, bei der aus Zellen eines Zellengitters signifikante Zellen auf Grundlage eines durch Verkehrsdaten aus einem ersten Zeitraum gebildeten statischen Datensatzes ausgewählt werden;- eine Berechnung, bei der auf Grundlage eines durch Verkehrsdaten der signifikanten Zellen aus einem zweiten Zweitraum gebildeten Echtzeit-Datensatzes für zumindest eine der Zellen des Zellengitters eine statistische Parkplatzsituation ermittelt wird, und- bei der auf Grundlage eines durch Sensordaten der Zellen aus einem dritten Zeitraum gebildeten Sensor-Datensatzes für zumindest eine der Zellen des Zellengitterseine Sensorparkplatzsituation ermittelt wird; und- eine Wahrscheinlichkeitsprognose, bei der auf Grundlage der statistischen Parkplatzsituation und der Sensorparkplatzsituation für zumindest eine der Zellen des Zellengitters eine Prognose an verfügbaren Parkplätzen durchgeführt wird.A method for forecasting available parking spaces, comprising the following steps carried out by means of a computing unit: a traffic structure analysis in which significant cells are selected from cells of a cell grid on the basis of a static data set formed by traffic data from a first time period; a calculation in which on A statistical parking situation is determined on the basis of a real-time data set formed by traffic data of the significant cells from a second second space for at least one of the cells of the cell grid, and in which on the basis of a sensor data set formed by sensor data of the cells from a third period for at least one a sensor parking situation is determined for the cells of the cell grid; and a probability prognosis in which a prognosis of available parking spaces is carried out for at least one of the cells of the cell grid on the basis of the statistical parking space situation and the sensor parking space situation.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen, insbesondere die Prognose von nichtkommerziellen Kfz-Parkplätzen, respektive "on-street" Parkplätzen, in urbanen Verkehrsräumen auf Basis von Mobilfunkdaten und weiteren Datensätzen. Zudem betrifft die Erfindung auch eine Anordnung zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen, die zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist. Im Übrigen betriff die Erfindung ein auf einem mobilen Endgerät basierendes Verfahren zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen, sowie ein zur Ausführung des Verfahrens vorgesehenes mobiles Endgerät und ein Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a method for forecasting available parking spaces, in particular the forecasting of non-commercial motor vehicle parking spaces, or “on-street” parking spaces, in urban traffic areas on the basis of mobile radio data and other data sets. In addition, the invention also relates to an arrangement for forecasting available parking spaces, which is designed to carry out the method. In addition, the invention relates to a method based on a mobile terminal device for forecasting available parking spaces, as well as a mobile terminal device provided for carrying out the method and a computer program product.
Aufgrund zunehmender Restriktion und Bewirtschaftung, sowie wegen des erhöhten Verkehrsaufkommens sind nichtkommerzielle PKW-Parkplätze, die sogenannten "on-street" Parkplätze, in Innenstädten zu einer knappen Ressource geworden. Parksuchverkehre belasten die Umwelt und beeinträchtigen die Lebensqualität. So werden etwa 30 Prozent des innerstädtischen Verkehrs wird durch die Parkplatzsuche verursacht. Dabei produzieren Autofahrer pro Suche etwa 1,3 bis 1,5 kg CO2. Die Wahrscheinlichkeit, ohne dedizierte Applikation auf einem persönlichen Smartphone ("App") einen freien Parkplatz zu finden, liegt bei rund 30 Prozent. Mit Parkplatzsuchfunktionen erhöht sie sich auf rund 80 Prozent. Die Verfügbarkeit von Parkplätzen wird in einem gewünschten Bereich pro StraßenSegment angezeigt und eine App navigiert in einigen Städten den Fahrer auf direktem Wege dorthin. Die Nutzung von Mobilfunkdaten zur Parkplatzprognose lässt sich auf den gesamten Mobilfunkbereich eines oder verschiedener Mobilfunkprovider ausdehnen.Due to increasing restriction and management, as well as due to the increased volume of traffic, non-commercial car parking spaces, the so-called "on-street" parking spaces, have become a scarce resource in city centers. Traffic searches for parking spaces pollute the environment and impair the quality of life. Around 30 percent of inner-city traffic is caused by looking for a parking space. Drivers produce around 1.3 to 1.5 kg of CO2 per search. The probability of finding a free parking space on a personal smartphone ("app") without a dedicated application is around 30 percent. With parking space search functions, it increases to around 80 percent. The availability of parking spaces is displayed in a desired area per street segment and an app navigates the driver directly in some cities. The use of cellular data for parking space forecast can be extended to the entire cellular area of one or different cellular providers.
Verfügbaren Prognosedienste können in zwei Klassen eingeteilt werden: erstens die deterministischen Prognosen und zweites die wahrscheinlichkeitsbasierten Prognosen.Available forecast services can be divided into two classes: first, the deterministic forecasts and second, the probability-based forecasts.
In die erste Klasse der deterministischen Prognosen fallen alle Erfassungen dedizierter Parkplätze über direkt zugewiesene Sensoren oder äquivalente Zustandserfassungen. Diese Art der Erfassung kommt insbesondere in bewirtschafteten Parkräumen (z.B. Parkhäusern) zum Einsatz. Über Portalanbindungen kann ein Belegungsbild der betrachteten Parkplätze direkt und online generiert werden. Diese Systeme verlangen erhebliche Investitionen.The first class of deterministic forecasts includes all records of dedicated parking spaces via directly assigned sensors or equivalent status records. This type of recording is used in particular in managed parking spaces (e.g. multi-storey car parks). An occupancy image of the parking spaces viewed can be generated directly and online via portal connections. These systems require significant investments.
Die zweite Klasse der wahrscheinlichkeitsbasierten Prognosen beruht auf statistischen Auswertungen und Modellen. Hierfür muss eine statistische Gesamtheit von Messwerten vorliegen, die eine Signifikanz sicherstellt und so eine Wahrscheinlichkeitsinterpretation erlaubt. In Erweiterung der klassischen mathematischen Statistik kommen auch Werkzeuge des sogenannten "Machine Learning" zum Einsatz, also mathematische Algorithmen, die aus großen Datensätzen Regeln oder Klassifikatoren ableiten können. Statistische Methoden kommen insbesondere zum Einsatz, wenn eine direkte Refinanzierung von Sensorausrüstung nicht möglich ist, beispielsweise im freien Parken am Straßenrand. Ein mögliches statische Verfahren ist beispielsweise die Erzeugung von Tagesgängen, wobei bezogen auf eine örtliche Einheit (z.B. Straßensegment, Stadtquartier) über einen längeren Zeitraum für einen vierundzwanzigstündigen Tagesverlauf in geeigneten Zeitintervallen (z.B. alle 10 Minuten, viertelstündlich, stündlich) die Parkraumverfügbarkeit erfasst wird. Die Vorhersage besteht dann auf der Annahme, dass wenn zu einem bestimmten Tageszeit an einem bestimmten Ort in der Vergangenheit mit hinreichender Konfidenz eine bestimmte Wahrscheinlichkeit für einen verfügbaren/freien Parkplatz bestanden hat, auch an einem anderen Tag in der Zukunft zu dieser Tageszeit ein freier Parkplatz zu finden ist.The second class of probability-based forecasts is based on statistical evaluations and models. For this purpose, a statistical set of measured values must be available that ensures significance and thus allows probability interpretation. In addition to classic mathematical statistics, so-called "machine learning" tools are also used, ie mathematical algorithms that can derive rules or classifiers from large data sets. Statistical methods are used in particular when direct refinancing of sensor equipment is not possible, for example in free parking on the roadside. One possible static method is, for example, the generation of daily cycles, whereby the parking space availability is recorded over a longer period of time for a twenty-four-hour course of the day at suitable time intervals (e.g. every 10 minutes, every quarter hour, hourly) based on a local unit (e.g. street segment, city district). The prediction is based on the assumption that if there was a certain probability of an available / free parking space at a certain time of day at a certain location in the past with sufficient confidence, there will also be a free parking space on another day in the future at this time of day is to be found.
Beim Machine Learning liegt beispielsweise ein Datensatz vor, der bestimmten Situationen eine Wahrscheinlichkeitsinterpretation zuweist. Zudem liegen Datenquellen vor, die einen inhärenten Bezug zur Parkraumbelegungssituation haben (z.B. Spurdaten von Fahrzeugbewegungen, Kameradaten, Kalenderdaten, Ultraschallsensoren, selektive Bodensensoren, etc.). Die Werkzeuge des Maschinellen Lernens erzeugen nun eine Abbildung dieser Daten auf die verifizierte Situation, das sogenannte Trainieren. Für die Anwendung zur Ausführungszeit wird das trainierte Modell auf die aktuelle Datenlage angewandt und so eine Prognose generiert.In machine learning, for example, there is a data set that assigns a probability interpretation to certain situations. In addition, there are data sources that are inherently related to the parking space occupancy situation (e.g. lane data from vehicle movements, camera data, calendar data, ultrasonic sensors, selective floor sensors, etc.). The machine learning tools now generate a mapping of this data to the verified situation, the so-called training. For the When used at execution time, the trained model is applied to the current data situation and a forecast is generated in this way.
Zum Machine Learning sind im vorliegenden Kontext folgende Eigenschaften wichtig. Die Art und Weise, wie im Machine Learning eine Klassifikation von Input-Daten vorgenommen wird, bleibt immer opak; eine direkte Interpretation versagt sich. Daraus folgt, dass explizit verfügbares Wissen immer eine höhere Qualität besitzt als algorithmisch-statistische Schlüsse. Des weiteren haben Verfahren des Machine Learning Schwierigkeiten mit der Berücksichtigung von Daten auf verschiedenen Zeitskalen; dies betrifft im vorliegenden Kontext die Gegenüberstellung von validierten Tagesgängen (s.o.) und kurzfristigen Phänomenen (z.B. 15 min). Wird die Grundgesamtheit nicht richtig gewählt, werden Scheingenauigkeiten auf der Kurzfristskala erzeugt.The following properties are important for machine learning in the present context. The way in which input data is classified in machine learning always remains opaque; a direct interpretation fails. It follows that explicitly available knowledge always has a higher quality than algorithmic-statistical conclusions. Furthermore, machine learning methods have difficulties with the consideration of data on different time scales; In the present context, this concerns the comparison of validated daily cycles (see above) and short-term phenomena (e.g. 15 min). If the population is not chosen correctly, sham inaccuracies are generated on the short-term scale.
Aufgabe der zugrundeliegenden Erfindung ist es ein Verfahren für die Prognose von verfügbaren Parkplätzen zur Verfügung zu stellen, das besonders effizient ist, bzw. geringe Systemkosten aufweist, wobei die Genauigkeit der Prognose für verfügbare Parkplätze möglichst hoch ist und schnell mit möglichst geringem Rechenaufwand ermittelt wird. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Verfügung zu stellen, die das Verfahren ausführen kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein auf einem mobilen Endgerät basierendes Verfahren zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen zur Verfügung zu stellen, das effizient, präzise und schnell ist. Hinzu kommt die Zurverfügungstellung eines zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen mobilen Endgerätes und eines entsprechenden Computerprogrammprodukts.The object of the underlying invention is to provide a method for forecasting available parking spaces that is particularly efficient or has low system costs, the accuracy of the forecast for available parking spaces being as high as possible and being determined quickly with the least possible computing effort. In addition, it is an object of the invention to provide an arrangement which can carry out the method. Another object of the invention is to provide a method based on a mobile terminal device for forecasting available parking spaces that is efficient, precise and fast. In addition, a mobile terminal device provided for carrying out the method and a corresponding computer program product are made available.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen, umfassend die folgenden mittels einer Recheneinheit durchgeführten Schritte:
- eine Verkehrsstrukturanalyse, bei der aus Zellen eines Zellengitters signifikante Zellen auf Grundlage eines durch Verkehrsdaten aus einem ersten Zeitraum gebildeten statischen Datensatzes ausgewählt werden;
- eine Berechnung, bei der auf Grundlage eines durch Verkehrsdaten der signifikanten Zellen aus einem zweiten Zweitraum gebildeten Echtzeit-Datensatzes für zumindest eine der Zellen des Zellengitters eine statistische Parkplatzsituation, insbesondere eine statistische Parkplatzwahrscheinlichkeit, ermittelt wird, und
- bei der auf Grundlage eines durch Sensordaten der Zellen aus einem dritten Zeitraum gebildeten Sensor-Datensatzes für zumindest eine der Zellen des Zellengitters eine Sensorparkplatzsituation, insbesondere eine Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit, ermittelt wird; und
- eine Wahrscheinlichkeitsprognose, bei der auf Grundlage der statistischen Parkplatzsituation, insbesondere der statistischen Parkplatzwahrscheinlichkeit, und der Sensorparkplatzsituation, insbesondere der Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit, für zumindest eine der Zellen des Zellengitters eine Prognose an verfügbaren Parkplätzen durchgeführt wird.
- a traffic structure analysis, in which significant cells are selected from cells of a cell grid on the basis of a static data set formed by traffic data from a first time period;
- a calculation in which a statistical data set is generated for at least one of the cells of the cell grid on the basis of a real-time data set formed by traffic data of the significant cells from a second second space Parking lot situation, in particular a statistical parking space probability, is determined, and
- in which, on the basis of a sensor data record formed by sensor data of the cells from a third period of time, a sensor parking situation, in particular a sensor parking probability, is determined for at least one of the cells of the cell grid; and
- a probability prognosis in which, on the basis of the statistical parking space situation, in particular the statistical parking space probability, and the sensor parking space situation, in particular the sensor parking space probability, a forecast of available parking spaces is carried out for at least one of the cells of the cell grid.
Bei der Verkehrsstrukturanalyse werden aus der Gesamtheit der Zellen des Zellengitters die Zellen ausgewählt, die eine vergleichsweise hohe statistische Signifikanz haben. Auf Grundlage der signifikanten Zellen lässt sich mit einer hinreichenden statistischen Sicherheit eine Prognose für die anderen Zellen des Zellengitters erstellen. Beispielsweise hat sich gezeigt, dass für eine Stadt, die ein Zellengitter mit 250 Zellen aufweist, lediglich 9 signifikante Zellen ausreichen, um für alle Zellen des Zellengitters mit hinreichender Genauigkeit eine Prognose für die Parkplatzwahrscheinlichkeit zu erstellen. Die Berechnung der statistischen Parkplatzsituation wird auf Grundlage des Echtzeit-Datensatzes durchgeführt, wobei für den Echtzeit-Datensatz ausschließlich die Verkehrsdaten der signifikanten Zellen herangezogen werden. Da die Anzahl der signifikanten Zellen des Zellengitters deutlich geringer ist als die Anzahl aller Zellen des Zellengitters, müssen für die Bestimmung des Echtzeit-Datensatzes deutlich weniger Verkehrsdaten registriert und verarbeitet werden. Dies führt vorteilhafterweise zu einer erheblichen Steigerung der Effizienz und damit zur Reduzierung von Systemkosten. Beispielsweise konnten in einem Test durch das zugrundeliegende Verfahren die Systemkosten für die Bereitstellung von Verkehrsdaten in Form von Mobilfunkdaten um 90% reduziert werden. Insbesondere konnten die Systemkosten reduziert werden, weil die Anzahl der erforderlichen Zugriffe einer auf einem mobilen Endgerät befindlichen Anwendung auf einen Server, der sogenannten "API Calls", durch das Verfahren geringer ist.In the traffic structure analysis, the cells that have a comparatively high statistical significance are selected from the totality of the cells in the cell grid. On the basis of the significant cells, a prognosis for the other cells of the cell grid can be made with sufficient statistical certainty. For example, it has been shown that for a city that has a cell grid with 250 cells, only 9 significant cells are sufficient to generate a prognosis for the parking space probability for all cells of the cell grid with sufficient accuracy. The statistical parking situation is calculated on the basis of the real-time data set, with only the traffic data of the significant cells being used for the real-time data set. Since the number of significant cells in the cell grid is significantly less than the number of all cells in the cell grid, significantly less traffic data has to be registered and processed to determine the real-time data set. This advantageously leads to a considerable increase in efficiency and thus to a reduction in system costs. For example, in a test, the underlying method was able to reduce the system costs for the provision of traffic data in the form of cellular data by 90%. In particular, the system costs could be reduced because the number of times an application located on a mobile terminal device needs to access a server, the so-called "API calls", is lower as a result of the method.
Die einzelnen Schritte werden auf Grundlage unterschiedlicher Datensätze durchgeführt, so dass die Verkehrsstrukturanalyse unabhängig von der Berechnung der statistischen Parkplatzsituation und/oder der Sensorparkplatzsituation durchgeführt werden kann. Auf diese Weise lassen sich die verfügbaren Rechnerressourcen bedarfsgerecht einteilen. Für die Verkehrsstrukturanalyse kann beispielsweise ein längerer erster Zeitraum als Grundlage für den statischen Datensatz verwendet werden, ohne dass sich die rechenaufwendige Verkehrsstrukturanalyse negativ auf die Rechenzeit der Berechnung der statistischen Parkplatzsituation oder der Sensorparkplatzsituation auswirkt. Für die Berechnung der statistischen Parkplatzsituation wird demgegenüber der Echtzeit-Datensatz verwendet, der deutlich weniger Informationen enthält, weil er zum einen nur die Verkehrsdaten der signifikanten Zellen enthält und der zweite Zeitraum kürzer gewählt werden kann. Vorteilhafterweise wird dadurch weniger Rechenleistung und/oder Rechenzeit benötigt, so dass auch auf Grundlage eines kurz vor dem Prognosezeitpunkt gewonnenen Echtzeit-Datensatzes die statistische Parkplatzsituation mit hinreichender Genauigkeit ermittelt werden kann.The individual steps are carried out on the basis of different data sets so that the traffic structure analysis can be carried out independently of the calculation of the statistical parking space situation and / or the sensor parking space situation. In this way, the available computer resources can be divided up as required. For the traffic structure analysis, for example, a longer first period of time can be used as the basis for the static data set without the computationally expensive traffic structure analysis having a negative effect on the computing time for calculating the statistical parking space situation or the sensor parking space situation. In contrast, the real-time data record is used to calculate the statistical parking situation, which contains significantly less information because, on the one hand, it only contains the traffic data of the significant cells and the second time period can be selected to be shorter. Advantageously, less computing power and / or computing time is required as a result, so that the statistical parking lot situation can also be determined with sufficient accuracy on the basis of a real-time data set obtained shortly before the prognosis time.
Für die Wahrscheinlichkeitsprognose wird die auf Grundlage des Echtzeit-Datensatzes ermittelte statistische Parkplatzsituation in Kombination mit der Sensorparkplatzsituation verwendet. Die Sensorparkplatzsituation wird anhand eines Sensor-Datensatzes ermittelt, der auf Sensordaten der Zellen des Zellengitters basiert. Der Sensor-Datensatz wird unabhängig von den anderen Datensätzen erstellt und repräsentiert eine direkte Messung der Parkplatzsituation. Die Sensordaten haben den Vorteil, dass sie unmittelbar auswertbar sind und keiner aufwendigen statistischen Berechnung bedürfen, so dass der Sensor-Datensatz relativ aktuell ist, also kurz vor dem Prognosezeitpunkt vorliegt. Durch die Kombination der statistischen Parkplatzsituation mit der Sensorparkplatzsituation lässt sich vorteilhafterweise eine höhere Genauigkeit bei der Prognose an verfügbaren Parkplätzen erzielen.The statistical parking space situation determined on the basis of the real-time data set is used in combination with the sensor parking space situation for the probability prognosis. The sensor parking situation is determined using a sensor data record based on sensor data from the cells of the cell grid. The sensor data set is created independently of the other data sets and represents a direct measurement of the parking space situation. The sensor data have the advantage that they can be evaluated immediately and do not require any complex statistical calculation, so that the sensor data set is relatively up-to-date, i.e. it is available shortly before the prognosis time. By combining the statistical parking space situation with the sensor parking space situation, it is advantageously possible to achieve a higher level of accuracy in the forecast of available parking spaces.
Bevorzugt wird für zumindest eine Zelle des Zellengitters ausgehend von den signifikanten Zellen auf Grundlage des Echtzeit-Datensatzes eine statistische Parkplatzwahrscheinlichkeit ermittelt. Die statistische Parkplatzwahrscheinlichkeit entspricht einer statistisch signifikanten Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein freier Parkplätze. Zudem wird bevorzugt für zumindest eine Zelle des Zellengitters auf Grundlage des Sensor-Datensatzes ein Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit ermittelt. Diese Werte geben die Wahrscheinlichkeit für einen freien/verfügbaren Parkplatz an. Vorzugsweise werden jeweils für eine Zelle die jeweilige statistische Parkplatzwahrscheinlichkeit und die jeweilige Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit ermittelt und für die Prognose verwendet.A statistical parking space probability is preferably determined for at least one cell of the cell grid on the basis of the significant cells on the basis of the real-time data record. The statistical Parking space probability corresponds to a statistically significant probability of the availability of free parking spaces. In addition, a sensor parking space probability is preferably determined for at least one cell of the cell grid on the basis of the sensor data set. These values indicate the probability of a free / available parking space. The respective statistical parking space probability and the respective sensor parking space probability are preferably determined for each cell and used for the prognosis.
Eine bevorzuge Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Verkehrsstrukturanalyse die Zellen des Zellengitters auf Grundlage des statischen Datensatzes identifiziert werden. Besonders bevorzugt wird die Größe, Form und/oder Position der Zellen anhand der Fahrzeugdichte, Straßendichte und/oder Parkplatzdichte bestimmt. Beispielsweise wird das Bezugsgebiet des statischen Datensatzes in eine Vielzahl von Zellen eines Zellengitters aufgeteilt, wobei die Zellen in Größe, Form und/oder Position variieren können. Insbesondere werden die Zellen so definiert, dass sie das Bezugsgebiet des statischen Datensatzes ohne Überlappungen möglichst vollständig abdecken. Die Identifizierung der Zellen des Zellengitters erfolgt vor der Auswahl der signifikanten Zellen. Vorteilhafterweise wird dadurch die Genauigkeit und die Effizienz der Prognose erhöht, weil die Zellen bereits so definiert werden können, dass bestimmte Zellen eine höhere statistische Signifikanz aufweisen. Bevorzugt weise die Zellen des Zellengitters einen Durchmesser vom 50 bis 5000 Metern auf, besonders bevorzugt 150 bis 2500 Meter.A preferred embodiment of the invention is characterized in that, during the traffic structure analysis, the cells of the cell grid are identified on the basis of the static data set. The size, shape and / or position of the cells is particularly preferably determined on the basis of the vehicle density, street density and / or parking lot density. For example, the reference area of the static data set is divided into a multiplicity of cells of a cell grid, the cells being able to vary in size, shape and / or position. In particular, the cells are defined in such a way that they cover the reference area of the static data set as completely as possible without overlapping. The cells of the cell grid are identified before the significant cells are selected. This advantageously increases the accuracy and the efficiency of the prognosis because the cells can already be defined in such a way that certain cells have a higher statistical significance. The cells of the cell grid preferably have a diameter of 50 to 5000 meters, particularly preferably 150 to 2500 meters.
Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswahl der signifikanten Zellen anhand einer Hauptkomponentenanalyse des statischen Datensatzes erfolgt. Diese entspricht einer Dimensionsreduktion. Bei der Hauptkomponentenanalyse handelt es sich um ein bekanntes statistisches Verfahren zur Strukturierung von umfangreichen Datensätze, indem eine Vielzahl statistischer Variablen durch eine geringere Zahl möglichst aussagekräftiger Linearkombinationen (den "Hauptkomponenten") genähert wird. Die Auswahl der signifikanten Zellen anhand einer Hauptkomponentenanalyse hat den Vorteil, dass dadurch bekannte und bewährte Algorithmen zur Auswertung des statischen Datensatzes angewendet wenden können.Another preferred embodiment of the invention is characterized in that the selection of the significant cells takes place on the basis of a main component analysis of the static data set. This corresponds to a dimension reduction. Principal component analysis is a well-known statistical method for structuring extensive data sets by approximating a large number of statistical variables using a smaller number of linear combinations that are as meaningful as possible (the "principal components"). The selection of the significant cells on the basis of a principal component analysis has the advantage that known and can apply proven algorithms for the evaluation of the static data set.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung werden zur Verkehrsstrukturanalyse explizite Rahmenbedingungen, bzw. explizites Modelwissen, mit einer statistischen Auswertung verknüpft. Beispiele für explizites Modellwissen, respektive explizite Rahmenbedingungen, im betrachteten Sachgebiet städtischer Verkehrsflüsse sind:
- Fahrzeuge können (in einem statistisch relevanten Sinn; Unfälle oder Diebstähle fallen hier nicht ins Gewicht) weder erzeugt noch vernichtet werden. Dies bedeutet, dass bei geeigneter Wahl von Bezugsgebiet und Zeitintervall die Gesamtbilanz der Fahrzeuge Null ist (also alle Pendler im Mittel zu ihren Wohnungen zurückkehren oder alle Büroarbeitsplätze im Mittel abends verlassen werden).
- Fahrzeug, die aus einem Betrachtungsgebiet herausfahren, müssen in ein benachbartes Betrachtungsgebiet einfahren.
- Die Veränderung von Verkehrsstärken ist in einem statistischen Sinne stetig, Sprungverhalten von entsprechenden mathematischen Funktionen treten in der Realität nicht auf.
- Die Transportkapazität eines Straßensegments hat eine obere Grenze, die beispielsweise durch die geltende Höchstgeschwindigkeit, eine mittlere Fahrzeuglänge und den mittleren Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug gegeben ist.
- Der am Straßenrand verfügbare freie Parkraum (sofern nicht explizit bekannt oder über Verkehrsregelung eingeschränkt) hat eine berechenbare obere Grenze.
- Vehicles can (in a statistically relevant sense; accidents or thefts are irrelevant here) neither be created nor destroyed. This means that with a suitable choice of reference area and time interval, the overall balance of the vehicles is zero (i.e. all commuters return to their homes on average or all office workplaces are left on average in the evening).
- Vehicles driving out of a viewing area must enter an adjacent viewing area.
- The change in traffic volumes is constant in a statistical sense, and jump behavior of corresponding mathematical functions does not occur in reality.
- The transport capacity of a road segment has an upper limit, which is given, for example, by the applicable maximum speed, an average vehicle length and the average distance to the vehicle in front.
- The free parking space available at the roadside (unless explicitly known or restricted by traffic regulations) has a calculable upper limit.
Eine weitere Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der statische Datensatz und der Echtzeit-Datensatz auf Verkehrsdaten basieren, die aus Mobilfunkdaten gewonnen werden. Die Mobilfunkdaten basieren auf einer Gesamtheit von mobilen Endgeräten, insbesondere auf einer statistisch relevanten Stichprobe. Die Lokalisierung von mobilen Endgeräten, die entweder durch explizite GPS-Positionierung oder über die Einbuchung in Mobilfunkzellen erfolgt, ermöglicht ein sehr genaues Bild der Mobilitätsmuster in einem betrachteten Gebiet. Vorzugsweise wird die hohe Ereignisdichte von mobilfunkbasierten Datensätzen genutzt, um ein besonders akkurates Abbild der Verkehrssituation zu generieren. Auf Grundlage von Mobilfunkdaten lassen sich insbesondere Spurpfade der Endgeräte erzeugen, wobei diese Pfade mit geeigneten statistischen Filtern analysierbar sind. Besonders bevorzugt werden Verkehrsteilnehmer anhand ihrer Bewegungscharakteristik identifiziert werden. Auch lassen sich nach Parkplätzen suchende Fahrzeuge anhand ihres Beschleunigungs- und Abbremsverhaltens identifizieren. Vorteilhafterweise wird durch die hohe Ereignisdichte von Mobilfunkdaten die Genauigkeit der statistischen Berechnung erhöht. Die Nutzung von Mobilfunkdaten zur Parkplatzprognose lässt sich auf den gesamten Mobilfunkbereich eines oder verschiedener Mobilfunkprovider ausdehnen. Der statische Datensatz und der Echtzeit-Datensatz können jeweils auf mehreren Datensätzen beruhen. Insbesondere können Mobilfunkdaten für die Datensätze von unterschiedlichen Mobilfunkprovidern stammen.Another embodiment of the invention is characterized in that the static data record and the real-time data record are based on traffic data obtained from mobile radio data. The mobile radio data are based on a set of mobile terminals, in particular on a statistical one relevant sample. The localization of mobile devices, which is carried out either by explicit GPS positioning or by logging into cellular radio cells, enables a very precise picture of the mobility patterns in an area under consideration. The high event density of mobile radio-based data records is preferably used in order to generate a particularly accurate image of the traffic situation. On the basis of mobile radio data, lane paths of the terminal devices in particular can be generated, these paths being able to be analyzed with suitable statistical filters. Road users are particularly preferably identified on the basis of their movement characteristics. Vehicles looking for parking spaces can also be identified based on their acceleration and braking behavior. The high event density of mobile radio data advantageously increases the accuracy of the statistical calculation. The use of cellular data for parking space forecast can be extended to the entire cellular area of one or different cellular providers. The static data set and the real-time data set can each be based on several data sets. In particular, cellular network data for the data records can come from different cellular network providers.
Eine weitere Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der statische Datensatz off-line vorliegt, d.h. auf Verkehrsdaten eines vorgelagerten ersten Zeitraums beruht, die bereits auf einem Speichermedium abgespeichert sind, und nicht erst noch unmittelbar vor dem Prognosezeitpunkt aufgenommen werden. Besonders bevorzugt umfasst der statistische Datensatz ein Bezugsgebiet, welches durch die Zellen des Zellengitters vollständig abgedeckt ist. Vorteilhaferweise können so bereits vorhandene Verkehrsdaten verwendet werden, um die Verkehrsstrukturanalyse durchzuführen - eine langwierige Aufzeichnung von Verkehrsdaten entfällt. Somit erlaubt die Erfindung eine Kombination struktureller off-line Analyse mit Echtzeitdaten.A further embodiment of the invention is characterized in that the static data record is available offline, i.e. is based on traffic data from an upstream first period that is already stored on a storage medium and is not recorded immediately before the forecast time. The statistical data record particularly preferably comprises a reference area which is completely covered by the cells of the cell grid. In this way, existing traffic data can advantageously be used to carry out the traffic structure analysis - there is no need for tedious recording of traffic data. Thus, the invention allows a combination of structural off-line analysis with real-time data.
Eine weitere Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Sensor-Datensatz auf Grundlage von Sensoren erstellt, die parkplatzrelevante Ereignisse registrieren, insbesondere wird ein Belegungsbild erzeugt. Bei den Sensoren handelt es sich beispielsweise um Bodensensoren, fahrzeugbasierte Sensoren, Abstandmeter, Kameras und/oder Infrastruktursensoren. Durch die kostengünstige und massenhafte Anbindung von Sensorinfrastrukturen können immer mehr Bereiche des Öffentlichen Lebens immer flächendeckender analytisch erfasst werden, darunter auch das Umfeld der kraftfahrzeuggebundenen Mobilität. Sensordaten sind zu unterscheiden in ortsfeste Einheiten, die Parkplatzbelegungen an einem Ort registrieren und mobilen Sensoren (z.B. in Kraftfahrzeugen verbauten), die eine Parkraumbelegung am Straßenrand erfassen. Beispielsweise wird der Sensor-Datensatz von einem Drittanbieter erstellt und zur weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt.Another embodiment of the invention is characterized in that the sensor data record is created on the basis of sensors that register events relevant to parking spaces, in particular an occupancy image is generated. The sensors are, for example, floor sensors, vehicle-based sensors, distance meters, cameras and / or infrastructure sensors. Through the Inexpensive and large-scale connection of sensor infrastructures, more and more areas of public life can be analytically recorded more and more extensively, including the environment of vehicle-based mobility. Sensor data must be differentiated into stationary units that register parking space occupancy at a location and mobile sensors (e.g. installed in motor vehicles) that detect parking space occupancy at the roadside. For example, the sensor data record is created by a third party and made available for further use.
Eine weitere Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Zeiträume auf denen die Datensätze basieren, unterschiedlich sind, wobei der erste Zeitraum des statischen Datensatzes vor dem zweiten Zeitraum des Echtzeit-Datensatzes und dem dritten Zeitraum des Sensor-Datensatzes liegt. Bevorzugt liegt der zweite Zeitraum des Echtzeit-Datensatzes zudem vor dem dritten Zeitraum des Sensor-Datensatzes. Vorzugsweise weisen die Zeiträume unterschiedliche zeitliche Größenordnungen auf, wobei insbesondere der erste Zeitraum des statischen Datensatzes Jahre vor dem Prognosezeitpunkt aufgezeichnet worden ist und Verkehrsdaten von Jahren berücksichtigt. Bevorzugt beginnt der erste Zeitraum ein bis zwei Jahre vor dem Prognosezeitpunkt und umfasst einen Zeitraum von mehreren Monaten, idealerweise einem Jahr, um saisonale Schwankungen im Verkehrsgeschehen statistisch zu erfassen. Der zweite Zeitraum des Echtzeit-Datensatzes beginnt bevorzug 1,5 bis 5Stunden vor dem Prognosezeitpunkt, besonders bevorzugt zwei bis drei Stunden, und umfasst einen Zeitraum von mindestens einer Stunde, um eine statistisch validierte Aussage über die Verkehrsbilanzen in den betrachteten Zellen zu erhalten. Der dritte Zeitraum des Sensor-Datensatzes beginnt bevorzugt 1 bis 15 Minuten vor dem Prognosezeitpunkt, besonders bevorzugt 5 bis 10 Minuten, und erhebt das aktuelle Bild der Sensordaten für das betrachtete Verkehrsgebiet, respektive Bezugsgebiet. Es hat sich herausgestellt, dass sich bei diesen Werten für die Zeiträume vorteilhafterweise eine möglichst präzise Prognose erzielen lässt.Another embodiment of the invention is characterized in that the time periods on which the data records are based are different, the first time period of the static data record being before the second time period of the real-time data record and the third time period of the sensor data record. The second time period of the real-time data record is preferably also before the third time period of the sensor data record. The periods of time preferably have different temporal orders of magnitude, in particular the first period of the static data set being recorded years before the prognosis point in time and taking traffic data from years into account. The first period preferably begins one to two years before the forecast time and comprises a period of several months, ideally one year, in order to statistically record seasonal fluctuations in the traffic situation. The second period of the real-time data set begins preferably 1.5 to 5 hours before the forecast time, particularly preferably two to three hours, and comprises a period of at least one hour in order to obtain a statistically validated statement about the traffic balance in the cells under consideration. The third period of the sensor data record preferably begins 1 to 15 minutes before the prognosis time, particularly preferably 5 to 10 minutes, and collects the current image of the sensor data for the traffic area or reference area under consideration. It has been found that with these values it is advantageously possible to achieve as precise a prognosis as possible for the time periods.
Eine weitere Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Wahrscheinlichkeitsprognose eine geeignete mathematische Kombination aus der statistischen Parkplatzwahrscheinlichkeit und der Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit gebildet wird. Bevorzugt ist die Prognose an verfügbaren Parkplätzen für eine Zelle der geeignet gewichtete Mittelwert der statistischen Parkplatzwahrscheinlichkeit und der Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit ist. Vorteilhafterweise wird dadurch mit wenig Rechenaufwand eine Korrektur/Anpassung der statistischen Berechnung durch tatsächlich vorliegende Sensordaten erreicht.Another embodiment of the invention is characterized in that a suitable mathematical combination of the statistical parking space probability and the sensor parking space probability is formed in the probability prognosis. The forecast of available parking spaces for a cell is preferably the suitably weighted mean value of the statistical parking space probability and the sensor parking space probability. Advantageously, a correction / adaptation of the statistical calculation using actually available sensor data is thereby achieved with little computational effort.
Eine weitere Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Verfahren eine Maschinenlernfunktion aufweist, bei der einer bestimmten Sensorparkplatzsituation eine bestimmte statistische Parkplatzsituation zugeordnet wird, insbesondere wobei die Verkehrsstrukturanalyse, die Berechnung und/oder die Wahrscheinlichkeitsprognose angepasst/korrigiert werden. Vorteilhaferweise wird durch eine Maschinenlernfunktion die Genauigkeit der Prognose verbessert. In einer beispielhaften Ausprägung der Erfindung beinhaltet die Maschinenlernfunktion die Abbildung eines Vektors von gemessenen Sensordaten an wenigen expliziten Orten zu einem Zeitpunkt auf die wahrscheinliche Parkplatzbelegungssituation zum selben Zeitpunkt für das gesamte betrachtete Verkehrsgebiet. Diese Abbildung fungiert dann als weiterer, nunmehr mathematisch erzeugter Datensatz für die zuvor beschriebene Datenfusion.Another embodiment of the invention is characterized in that the method has a machine learning function in which a certain statistical parking lot situation is assigned to a certain sensor parking lot situation, in particular the traffic structure analysis, the calculation and / or the probability prognosis being adapted / corrected. Advantageously, the accuracy of the prognosis is improved by a machine learning function. In an exemplary embodiment of the invention, the machine learning function includes the mapping of a vector of measured sensor data at a few explicit locations at a point in time to the probable parking space occupancy situation at the same point in time for the entire traffic area under consideration. This mapping then functions as a further, now mathematically generated data set for the previously described data fusion.
Eine weitere Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Wahrscheinlichkeitsprognose ein Korrekturfaktor verwendet wird, wenn ein systematischer Unterschied zwischen der statistischen Parkplatzwahrscheinlichkeit und der Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit vorliegt. Beispielsweise wird bei der Mittelwertbildung die statistische Parkplatzwahrscheinlichkeit mit einem Korrekturfaktor multipliziert, wenn die statistische Parkplatzwahrscheinlichkeit systematisch von der Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit abweicht. Bevorzugt ist der Korrekturfaktor variabel und wird in Abhängigkeit der Differenz zwischen den Wahrscheinlichkeiten angepasst.Another embodiment of the invention is characterized in that a correction factor is used in the probability prognosis if there is a systematic difference between the statistical parking space probability and the sensor parking space probability. For example, in the averaging, the statistical parking space probability is multiplied by a correction factor if the statistical parking space probability systematically deviates from the sensor parking space probability. The correction factor is preferably variable and is adapted as a function of the difference between the probabilities.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird zudem durch eine Anordnung zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen gelöst, umfassend:
- eine Speichereinheit, die dazu ausgebildet ist einen durch Verkehrsdaten aus einem ersten Zeitraum gebildeten statischen Datensatz zu speichern;
- eine Echtzeitdatenverarbeitungseinheit, die dazu ausgebildet ist durch Verkehrsdaten signifikanter Zellen aus einem zweiten Zweitraum einen Echtzeit-Datensatz zu bestimmen;
- eine Sensorkommunikationseinheit, die dazu ausgebildet aus Sensordaten aus einem dritten Zeitraum einen Sensor-Datensatz zu bestimmen; und eine
- Rechnereinheit, die dazu ausgebildet ist die Verfahrensschritte des vorgenannten Verfahrens auszuführen.
- a storage unit which is designed to store a static data set formed by traffic data from a first time period;
- a real-time data processing unit which is designed to determine a real-time data set from traffic data of significant cells from a second second space;
- a sensor communication unit which is designed to determine a sensor data set from sensor data from a third time period; and a
- Computer unit which is designed to carry out the method steps of the aforementioned method.
Die Anordnung ist dazu ausgebildet, das vorgenannte Verfahren durchzuführen. Dafür weist die Anordnung eine Speichereinheit für den statischen Datensatz, eine Echtzeitverarbeitungseinheit für den Echtzeit-Datensatz und eine Sensorkommunikationseinheit für den Sensor-Datensatz auf. Die Rechnereinheit ist dafür vorgesehen die Verfahrensschritte, die auf Grundlage der Datensätze durchgeführt werden, auszuführen. Mittels der Echtzeitverarbeitungseinheit werden die Mobilfunkdaten der signifikanten Zellen aus dem zweiten Zeitraum ausgewertet, um den Echtzeit-Datensatz zu bestimmen. Die Sensorkommunikationseinheit erhält die Sensordaten von den Sensoren, die parkplatzrelevante Ereignisse messen, beispielsweise Bodensensoren, fahrzeugbasierte Sensoren, Abstandmeter, Kameras und/oder Infrastruktursensoren. Aus den Sensordaten wird mittels der Sensorkommunikationseinheit der Sensor-Datensatz bestimmt. Die Recheneinheit ermittelt auf Grundlage der Datensätze die statistische Parkplatzsituation, insbesondere die statistische Parkplatzwahrscheinlichkeit, und die Sensorparkplatzsituation, insbesondere die Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit. Die Einheiten der Anordnung können räumlich getrennt voneinander angeordnet sein oder eine räumliche Einheit bilden. Vorzugsweise ist die Recheneinheit ein Server auf dem die Verfahrensschritte ausgeführt werden und mit dem die anderen Einheiten kommunizieren.The arrangement is designed to carry out the aforementioned method. For this purpose, the arrangement has a storage unit for the static data record, a real-time processing unit for the real-time data record and a sensor communication unit for the sensor data record. The computer unit is intended to carry out the method steps that are carried out on the basis of the data records. The mobile radio data of the significant cells from the second time period are evaluated by means of the real-time processing unit in order to determine the real-time data record. The sensor communication unit receives the sensor data from the sensors that measure events relevant to parking spaces, for example floor sensors, vehicle-based sensors, distance meters, cameras and / or infrastructure sensors. The sensor data set is determined from the sensor data by means of the sensor communication unit. On the basis of the data sets, the computing unit determines the statistical parking space situation, in particular the statistical parking space probability, and the sensor parking space situation, in particular the sensor parking space probability. The units of the arrangement can be arranged spatially separated from one another or form a spatial unit. The processing unit is preferably a server on which the method steps are carried out and with which the other units communicate.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird im Übrigen durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, das bei der Ausführung des Programms durch eine Anordnung diese veranlasst, die Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens auszuführen. Durch das Computerprogrammprodukts wird die Anordnung mit der Speichereinheit, der Echtzeitdatenverarbeitungseinheit, der Sensorkommunikationseinheit und der Rechnereinheit so gesteuert, dass diese die Verkehrsstrukturanalyse, die Berechnung der statistischen Parkplatzsituation und der Sensorparkplatzsituation sowie die Wahrscheinlichkeitsprognose für zumindest eine Zelle des Zellengitters ausführt.The object on which the invention is based is moreover achieved by a computer program product which, when the program is executed by an arrangement, causes the latter to carry out the steps of the method described above. The arrangement with the storage unit, the real-time data processing unit, the sensor communication unit and the computer unit is controlled by the computer program product in such a way that it carries out the traffic structure analysis, the calculation of the statistical parking lot situation and the sensor parking lot situation as well as the probability prognosis for at least one cell of the cell grid.
Die Aufgabe der zugrundeliegenden Erfindung wird zudem durch ein Verfahren zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen gelöst, welches die folgenden mittels der Rechnereinheit und eines mobilen Endgerätes durchgeführten Schritte umfasst:
- Kommunikation des mobilen Endgerätes mit der Recheneinheit der zuvor beschriebenen Anordnung;
- Übermittlung von der Prognose an verfügbaren Parkplätzen für zumindest eine der Zellen des Zellengitters von der Recheneinheit zum mobilen Endgerät;
- Verwendung der Prognose an verfügbaren Parkplätzen für zumindest eine der Zellen des Zellengitters zur Wiedergabe einer Parkplatzsituation und/oder zur Navigation eines Nutzers des mobilen Endgerätes.
- Communication of the mobile terminal with the computing unit of the arrangement described above;
- Transmission of the forecast of available parking spaces for at least one of the cells of the cell grid from the computing unit to the mobile terminal;
- Use of the forecast of available parking spaces for at least one of the cells of the cell grid to reproduce a parking space situation and / or to navigate a user of the mobile terminal.
Das Verfahren basiert darauf, das ein mobiles Endgerät mit der zuvor beschriebenen Anordnung kommuniziert, wobei die von der Anordnung bestimmte Prognose für verfügbare Parkplätze für zumindest einer Zelle an das mobile Endgerät übermittelt wird. Die Prognose wird vom mobilen Endgerät verwendet, um die Parkplatzsituation wiederzugeben und/oder eine Navigation zu einem verfügbaren/freien Parkplatz durchzuführen. Beispielsweise wird für die Zellen in der sich das mobile Endgerät befindet und für benachbarte Zellen die jeweilige Prognose für verfügbare Parkplätze in Form eines nummerischen Wertes oder einer Farbskalierung angezeigt. Anhand dieser Information kann der Nutzer des mobilen Endgerätes die Zellen finden, in denen er am wahrscheinlichsten einen freien Parkplatz bekommt. Die Prognose kann aber beispielsweise auch von einer Navigationseinheit verwendet werden, wobei die Navigationseinheit den Nutzer automatisch zu der Zelle führt, in der der Nutzer am wahrscheinlichsten einen freien Parkplatz bekommt. Das mobile Endgerät kann beispielsweise ein Smartphone, ein Tablet, ein Navigationsgerät oder eine Kfz-Bordelektronik, beispielsweise ein Head-Up-Display, sein.The method is based on the fact that a mobile terminal communicates with the arrangement described above, the forecast determined by the arrangement for available parking spaces for at least one cell being transmitted to the mobile terminal. The forecast is used by the mobile terminal to reproduce the parking space situation and / or to carry out a navigation to an available / free parking space. For example, the respective forecast for available parking spaces is displayed in the form of a numerical value or a color scale for the cells in which the mobile terminal is located and for neighboring cells. Using this information, the user of the mobile terminal can find the cells in which he is most likely to get a free parking space. However, the forecast can also be used, for example, by a navigation unit, the Navigation unit automatically guides the user to the cell in which the user is most likely to get a free parking space. The mobile terminal can for example be a smartphone, a tablet, a navigation device or on-board electronics, for example a head-up display.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird zudem durch ein weiteres Computerprogrammprodukt gelöst, das bei der Ausführung des Programms durch ein mobiles Endgerät dieses veranlasst, die Schritte des unmittelbar zuvor beschriebenen Verfahrens auszuführen.The object on which the invention is based is also achieved by a further computer program product which, when the program is executed by a mobile terminal, causes the latter to carry out the steps of the method described immediately above.
Beispielsweise ist das Computerprogrammprodukt eine App, die auf dem mobilen Endgerät ausgeführt wird und dazu führt, dass das mobile Endgerät mit der Recheneinheit der Anordnung kommuniziert, wobei die Prognose für verfügbare Parkplätze an das mobile Endgerät übermittelt wird. Die übermittelte Prognose wird von der App verwendet, um die Parkplatzsituation wiederzugeben und/oder eine Navigation zu einem verfügbaren/freien Parkplatz durchzuführen.For example, the computer program product is an app that is executed on the mobile terminal and results in the mobile terminal communicating with the computing unit of the arrangement, the forecast for available parking spaces being transmitted to the mobile terminal. The transmitted forecast is used by the app to reproduce the parking situation and / or to navigate to an available / free parking space.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert:
- Fig. 1a:
- zeigt eine schematische Darstellung eines durch Zellen gebildeten Zellengitters,
- Fig. 1b:
- zeigt eine schematische Darstellung einer Zelle eines Zellengitters.
- Fig. 2:
- zeigt schematisch die von einer Recheneinheit durchgeführten Verfahrensschritte zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen und die Datensätze auf denen diese basieren,
- Fig. 3:
- zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung mit der Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist das in
Fig. 2 dargestellte Verfahren auszuführen, und - Fig. 4:
- zeigt schematisch die von einem mobilen Endgerät durchgeführten Verfahrensschritte zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen.
- Fig. 1a:
- shows a schematic representation of a cell grid formed by cells,
- Fig. 1b:
- shows a schematic representation of a cell of a cell grid.
- Fig. 2:
- shows schematically the process steps carried out by a computing unit for forecasting available parking spaces and the data sets on which these are based,
- Fig. 3:
- FIG. 11 shows a schematic representation of an arrangement with the computing unit which is set up for the purpose of
Fig. 2 perform the procedures outlined above, and - Fig. 4:
- shows schematically the method steps carried out by a mobile terminal device for forecasting available parking spaces.
Nachfolgend werden Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Die vorliegende Offenbarung ist dabei nicht auf die konkret genannten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr lassen sich die hier genannten Merkmale beliebig zu erfindungsgemäßen Ausführungsformen kombinieren, sofern dies nachfolgend nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist.Features of the present invention are explained below on the basis of preferred embodiments. The present disclosure is not limited to the specifically mentioned combinations of features. Rather, the features mentioned here can be combined as desired to form embodiments according to the invention, unless this is expressly excluded below.
In
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prognose von verfügbaren Parkplätzen ist in
Die Verkehrsstrukturanalyse 11 wird auf Grundlage eines statischen Datensatzes 10 durchgeführt. Der statische Datensatz 10 basiert auf Verkehrsdaten aus einen ersten Zeitraum T1, wobei Verkehrsdaten aus allen Zellen 1 des Zellengitters 2 zugrunde gelegt werden. Der erste Zeitraum T1 liegt lange vor dem Prognosezeitpunkt TP und berücksichtigt Verkehrsdaten, die über längere Zeit aufgezeichnet worden. Vorzugsweise beginnt der erste Zeitraum T1 ein bis zwei Jahre vor dem Prognosezeitpunkt und umfasst einen Zeitraum von mehreren Monaten, idealerweise einem Jahr. Somit wird die Verkehrsstrukturanalyse 11 auf Grundlage eines Datensatzes erstellt, der eine hohe statistische Aussagekraft aufweist. Auf diese Weise werden saisonale Schwankungen im Verkehrsgeschehen statistisch erfasst.The
Bei der Verkehrsstrukturanalyse 11 werden auf Grundlage des statischen Datensatzes 10 aus den Zellen 1 Zellengitters 2 signifikante Zellen 3 ausgewählt. Die signifikanten Zellen 3 weisen eine vergleichsweise hohe statistische Signifikanz auf, so dass sich auf Grundlage der signifikanten Zellen 3 eine statistische Prognose für anderen Zellen 1 Zellengitters 2 mit hinreichender statistischer Sicherheit erstellen lässt. Die Auswahl der signifikanten Zellen 3 erfolgt anhand einer Hauptkomponentenanalyse des statischen Datensatzes 10.In the
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden bei der Verkehrsstrukturanalyse 11 die Zellen 1 Zellengitters 2 auf Grundlage des statischen Datensatzes 10 identifiziert. Die Identifizierung der Zellen 1 erfolgt dabei vor der Auswahl der signifikanten Zellen 3. Im Rahmen der Identifizierung der Zellen 1 des Zellengitters 2 wird die Größe, Form und/oder Position der Zellen 1 festgelegt, wobei dieser anhand der Fahrzeugdichte, Straßendichte und/oder Parkplatzdichte erfolgt. Beispielsweise weisen Zellen 1 in Ballungsräumen eine geringere Größe auf, als Zellen 1 in ländlichen Räumen. Die Zellen 1 werden vorzugsweise so definiert, dass sie sich nicht überlappen und das betrachtete Bezugsgebiet möglichst vollständig abdecken.In a preferred embodiment of the invention, in the
Für die Berechnung 13 werden ein Echtzeit-Datensatz 12 und ein Sensor-Datensatz 14 verwendet.A real-
Der Echtzeit-Datensatz 12 ist durch Verkehrsdaten der signifikanten Zellen 3 gebildet, wobei die Verkehrsdaten aus einem zweiten Zeitraum T2 herangezogen werden. Für den Echtzeit-Datensatz 12 werden Verkehrsdaten herangezogen, die kurz vor dem Prognosezeitpunkt TP liegen und über eine vergleichsweise kurze Zeit aufgezeichnet worden sind. Bevorzugt beginnt der zweite Zeitraum T2 zwei bis drei Stunden vor dem Prognosezeitpunkt und umfasst einen Zeitraum von mindestens einer Stunde.. Als Verkehrsdaten fungieren die Mobilfunkdaten der Verkehrsteilnehmer, die sich in dem zweiten Zeitraum T2 in den signifikanten Zellen 3 befinden. Dadurch lässt sich die Datenmenge der verwenden Daten für den Echtzeit-Datensatz 12 signifikant reduzieren, so dass die Effizienz des Prognoseverfahrens verbessert wird, bzw. die Systemkosten reduziert werden.The real-
Bei der Berechnung 13 wird auf Grundlage des Echtzeit-Datensatzes 12 für zumindest eine der Zellen 1 des Zellengitters 2 eine statistische Parkplatzsituation ermittelt. Vorzugsweise wird für die zumindest eine Zelle 1 eine statistische Parkplatzwahrscheinlichkeit ermittelt, wobei der jeweiligen Zelle 1 beispielsweise ein numerischer Wert zwischen 0 und 1 zugewiesen wird. Die Ermittlung der statistischen Parkplatzsituation der jeweiligen Zelle 1 erfolgt dementsprechend auf Grundlage der Verkehrsdaten der signifikanten Zellen 3. Zur Berechnung wird ein zur Hauptkomponentenanalyse inverses statistisches Verfahren verwendet. Dadurch, dass der Echtzeit-Datensatz 12 vergleichsweise klein ist, lässt sich die statistische Parkplatzsituation schnell und mit weniger Rechenaufwand berechnen.In the
Der Sensor-Datensatz 14 basiert auf Sensordaten von Sensoren, die parkplatzrelevante Ereignisse registrieren. Bei den Sensordaten unterscheidet man ortsfeste Sensoren, die eine Parkplatzbelegung an einem Ort registrieren, und mobile beispielsweise an Kraftfahrzeugen verbaute Sensoren, die eine Parkplatzbelegung am Straßenrand erfassen. Für den Sensor-Datensatz 14 werden Sensordaten herangezogen, vor dem Prognosezeitpunkt TP liegen. Bevorzugt beginnt der dritte Zeitraum T3 5 bis 10 Minuten vor dem Prognosezeitpunkt und erhebt das aktuelle Bild der Sensordatenlagen für das betrachtete Verkehrsgebiet. Die Sensordaten werden für alle oder eine Auswahl an Zellen 1 Zellengitters 2 erfasst.The
Bei der Berechnung 13 wird auf Grundlage des Sensor-Datensatzes 14 für zumindest eine der Zellen 1 des Zellengitters 2 eine Sensorparkplatzsituation berechnet. Vorzugsweise wird für zumindest eine Zelle 1 eine Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit ermittelt, wobei der jeweiligen Zelle beispielsweise ein numerischer Wert zwischen 0 und 1 zugeordnet wird. Durch Verwendung der aktuellen Sensordaten durch die Berechnung der Sensor Parkplatzsituation lässt sich die Genauigkeit der Prognose für verfügbare Parkplätze verbessern, weil zusätzlich zur statistischen Berechnung die tatsächlich vorliegende Situation berücksichtigt wird.In the
Die Wahrscheinlichkeitsprognose 15 für verfügbare Parkplätze wird zum Prognosezeitpunkt TP auf Grundlage der statistischen Parkplatzsituation und der Sensorparkplatzsituation durchgeführt. Vorzugsweise wird bei der Wahrscheinlichkeitsprognose 15 zumindest für eine Zelle 1 des Zellengitters 2 eine geeignete mathematische Kombination der statistischen Parkplatzwahrscheinlichkeit und der Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit gebildet. Bevorzugt handelt es sich dabei um einen geeignet gewichteten Mittelwert. Dadurch lässt sich die statistische Berechnung auf einfache Weise durch die mittels der Sensoren erfasste tatsächlich vorliegende Parkplatzsituation korrigieren.
In einer nicht dargestellten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verfügt dieses über eine Maschinenlernfunktion, bei der einer bestimmten Sensorparkplatzsituation eine bestimmte statistische Parkplatzsituation zugeordnet wird. Insbesondere wird durch die Maschinenlernfunktion die Verkehrsstrukturanalyse 11, die Berechnung 13 und/ oder die Wahrscheinlichkeitsprognose 15 angepasst oder korrigiert. Die Maschinenlernfunktion erzeugt eine Abbildung der statistischen Parkplatzsituation auf die Sensorparkplatzsituation, das sogenannte Tainieren. Für die Anwendung zum Prognosezeitpunkt wird das trainierte Modell auf die aktuelle Datenlage angewendet.The
In an embodiment of the method according to the invention, which is not shown, it has a machine learning function in which a specific statistical parking lot situation is assigned to a specific sensor parking space situation. In particular, the
Ein praktisches Beispiel für eine Maschinenlernfunktion ist, dass bei der Wahrscheinlichkeitsprognose 15 ein Korrekturfaktor verwendet wird, wenn ein systematischer Unterschied zwischen der statistischen Parkplatzwahrscheinlichkeit und der Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit vorliegt. Wird beispielsweise festgestellt, dass für einen Zelle 1 die statistische Parkplatzwahrscheinlichkeit regelmäßig doppelt so hoch ist wie die Sensorparkplatzwahrscheinlichkeit, wird die statistische Wahrscheinlichkeit für diese Zelle 1 mit einem Faktor von 0,5 multipliziert.A practical example of a machine learning function is that a correction factor is used in the
Das mobile Endgerät 30 ist über ein Netzwerk 25 mit der Anordnung 20 verbunden. Bei dem mobilen Endgerät 30 handelt es sich beispielsweise um ein Smartphone, ein Navigationsgerät oder eine Bordelektronik eines Kraftfahrzeugs. Das mobile Endgerät 30 ist dazu ausgebildet mit der Anordnung 20, insbesondere deren Recheneinheit 24, zu kommunizieren und eine Prognose an verfügbaren Plätzen zumindest einer der Zellen 1 des Zellengitters 2 von der Anordnung 20 zu erhalten. Die von der Anordnung 20 erhaltenen Prognose wird mittels des mobilen Endgerätes 30 dazu verwendet die Parkplatzsituation wiederzugeben und/oder eine Navigation des Nutzers des mobilen Endgerätes 30 durchzuführen.The mobile
In
Von den Verfahren, der Anordnung und dem Programmprodukt profitieren Parkplatzsuchende, Städte sowie Umwelt gleichermaßen. Autofahrer kommen schneller und entspannter ans Ziel. Kommunen optimieren den Verkehr und steigern so die Attraktivität der Innenstädte für Anwohner, Handel und Touristik. Zudem wird die Luft weniger mit Schadstoffen belastet.Those looking for a parking space, cities and the environment all benefit from the procedure, the arrangement and the program product. Drivers get to their destination faster and more relaxed. Municipalities optimize traffic and thus increase the attractiveness of inner cities for residents, trade and tourism. In addition, the air is less polluted with pollutants.
- 11
- Zellecell
- 22
- ZellengitterCell grid
- 33
- signifikante Zellesignificant cell
- 44th
- Parkplatzparking spot
- 55
- Straßeroad
- 6a6a
- Verkehrsteilnehmer / Kfz (parkplatzsuchend)Road user / vehicle (looking for a parking space)
- 6b6b
- Verkehrsteilnehmer / Kfz (nicht parkplatzsuchend)Road users / vehicles (not looking for a parking space)
- 6c6c
- Verkehrsteilnehmer/ FußgängerRoad users / pedestrians
- 1010
- statischer Datensatzstatic data set
- 1111
- VerkehrsstrukturanalyseTraffic structure analysis
- 1212th
- Echtzeit-DatensatzReal-time data set
- 1313th
- Berechnungcalculation
- 1414th
- Sensor-DatensatzSensor data set
- 1515th
- WahrscheinlichkeitsprognoseProbability forecast
- 2020th
- Anordnungarrangement
- 2121
- SpeichereinheitStorage unit
- 2222nd
- EchtzeitdatenverarbeitungseinheitReal-time data processing unit
- 2323
- SensorkommunikationseinheitSensor communication unit
- 2424
- RechnereinheitComputing unit
- 2525th
- Netzwerknetwork
- 3030th
- mobiles Endgerätmobile device
- 4040
- Kommunikationcommunication
- 4141
- Übermittlung der PrognoseTransmission of the forecast
- 4242
- Verwendung (Wiedergabe/Navigation)Use (playback / navigation)
- T1T1
- erster Zeitraumfirst period
- T2T2
- zweiter Zeitraumsecond period
- T3T3
- dritter Zeitraumthird period
- TPTP
- PrognosezeitpunktForecast time
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EP19206161.2A EP3816960B1 (en) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Method and apparatus for outputting alert messages |
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EP3816960B1 EP3816960B1 (en) | 2024-02-21 |
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US20170191849A1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-07-06 | Sap Se | Parking availability system |
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- 2019-10-30 EP EP19206161.2A patent/EP3816960B1/en active Active
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