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Will
man die regelmäßig auftretenden
Verkehrsstauungen und Stockungen, insbesondere auf Ein- und Ausfallstraßen bzw.
zu Zeiten erhöhter
Reisetätigkeit
dahingehend verbessern, daß ein
besserer Verkehrsfluß gegeben
ist, ist es zwingend erforderlich, möglichst aussagekräftige Informationen über die
Verkehrsdichte zu erhalten.
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Um
Informationen über
die Verkehrsdichte zu erhalten, ist es auf Autobahnen bekannt, diese
mit stationären
Erfassungsgeräten,
sei es Induktionsschleifen oder kamerabasierte Erfassungssysteme, zu
versehen, die die Anzahl der am Verkehr teilnehmenden Fahrzeuge
erfaßt
und diese mit der Erfassungszeit korreliert. Diese ermittelte Größe wird
als Verkehrsdichte an Verkehrsleitzentralen und ähnliches zur Verfügung gestellt.
Diese Systeme sind nicht geeignet, eine flächendeckende und kostengünstige Erfassung
der Verkehrsdichte sicherzustellen.
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Aus
der
DE 196 38 070
A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung des zurückgelegten
Fahrweges eines Fahrzeuges anhand einer Karte zu entnehmen. Dabei
werden von einem Fahrzeug mit einem Mobilkommunikationsmodul Informationen
zum Übertragungszeitpunkt
und Positionsinformationen aus dem Übergang von einer Mobilkommunikationszelle
zu einer anderen übertragen,
aufgezeichnet und ausgewertet. Dieses Verfahren ermöglicht eine
fahrzeugindividuelle Rekonstruktion des Fahrweges und ermöglicht keine
Abschätzung
von Verkehrsdichten.
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Aus
der
WO 99/44183 A1 ist
ein Verfahren zur Verkehrsdichtenabschätzung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 bekannt. Mit Hilfe dieses beschriebenen Verfahrens lassen sich
nur begrenzt verlässliche
Aussagen über
die Verkehrsdichte gewinnen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren, ein System bzw. eine Auswerteeinheit
zur Bestimmung der Verkehrsdichte anzugeben, die relativ geringe
Infrastrukturkosten zeigen, weitgehend flächendeckend eingesetzt werden
können
und eine verlässliche
Information zur Verkehrsdichte gewinnen lassen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das
Verfahren zur Verkehrsdichtenabschätzung mit den im Anspruch 1
angegebenen Merkmalen, das System und die Auswerteeinheit zur Be stimmung
der Verkehrsdichte mit den Merkmalen der Ansprüche 5 und 6 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Verkehrsdichtenabschätzung
macht sich die Erkenntnis zunutze, daß eine Vielzahl von Fahrzeugen
mit Funkgeräten,
sogenannten Handys, die Teil eines zellularen Funknetzes sind, versehen
sind und daß die Dichte
der Funkgeräte
als Maß zur
Bestimmung der Verkehrsdichte herangezogen werden kann. Senden diese
Funkgeräte
Funksignale aus, werden sie über das
Funknetz, das regelmäßig in sogenannte
Funkzellen aufgeteilt ist, weitergeleitet. In dem Funknetz kann
nun eine Auswerteeinheit angeordnet werden, die Informationen aus
den gesendeten Funksignalen der Funkgeräte empfängt, daraus Positionsinformationen
ableitet und diese mit einer Funkzeit abspeichert. Aus den abgespeicherten
Positionsinformationen sowie Funkzeit werden erfindungsgemäß Funkinformationen
bestimmter räumliche
Bereiche zusammengefaßt
und unter Verwendung der Funkzeiten eine Funkgerätedichte und damit eine Verkehrsdichte
für diesen
Bereich bestimmt. Diese für
diesen Bereich bestimmte Verkehrsdichte wird anschließend zur
Ausgabe oder Weiterleitung zur Verfügung gestellt. Diese Information
kann an eine Verkehrsleitzentrale weitergegeben werden, die dann
die Verkehrsteilnehmer über
sich anbahnende oder über
tatsächlich
vorhandene Verkehrstauungen oder Stockungen informiert und entsprechende
Vorkehrungen zur entsprechenden Ampelführung oder geänderten
Geschwindigkeitsbegrenzung trifft oder durch Vorschlagen gezielter
Umgehungswege für
die Verkehrsteilnehmer Einfluß auf
die Verkehrsflüsse nimmt.
Dadurch gelingt es, die Verkehrsströme gleichmäßiger zu verteilen und dadurch
die unerwünschten
Stauungen und Stockungen des Verkehrs zu verhindern. Damit erhöht sich
der Gesamtdurchsatz des Verkehrs, die Verkehrsteilnehmer kommen früher und
sicherer zu ihrem Ziel und die Belastung der Verkehrswege im Sinne
von Zerstörung
oder Abnutzung der Verkehrswege ist gleichmäßiger verteilt.
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Es
hat sich bewährt,
die Auswerteeinheit dahingehend auszubilden, daß sie in der Lage ist, Funksignale
von stationären
Funkgeräten
oder Handys von Funksignalen mobiler Funkgeräte zu unterscheiden und bei
der Bestimmung der Verkehrsdichte nur die Funksignale der mobilen
Funkgeräte
heranzuziehen. Dadurch gelingt es, die Aussagekraft der Verkehrsdichtenabschätzung erheblich
zu verbessern. Die Unterscheidung der Funksignale von stationären Geräten gegenüber den
Funksignalen von mobilen Geräten
kann dadurch erfolgen, daß die
mobilen Geräte
anhand von An- und Abmeldevorgängen
der Zellen des Funknetzes oder anhand von direkt übertragenen
Positionsinformationen, die vorzugsweise von einer Positionsbestimmungseinheit
ermittelt wurden, un terschieden werden. Die Positionsbestimmungseinheit
kann Teil eines Navigationsgerätes
eines Fahrzeuges sein, die mit dem Funkgerät des Fahrzeugführers oder
Mitfahrers verbunden ist. Stellt die Auswerteeinheit eine Veränderung
der Position eines Funkgerätes
fest, so wird dieses Funksignal bei der Bestimmung der Verkehrsdichte
berücksichtigt.
Findet keine Veränderung
der Position statt oder wird die Auswerteeinheit keine Veränderung
der Position feststellen, sei es anhand der Auswertung der Veränderung
der Zellen der Funknetze oder anhand der direkten Übertragung
der Position, so werden diese Funksignale nicht berücksichtigt,
da sie beispielsweise von Funkgeräten in Häusern also nicht von Verkehrsteilnehmern
stammen.
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Eine
weiter verbesserte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zeigt eine Berücksichtigung
des Maßes
der Veränderung
der Positionsinformation, das heißt, verändert sich die Position sehr
schnell, wird das entsprechende Funksignal bei der Auswertung oder
Bestimmung berücksichtigt, ändert es
sich nur sehr langsam, das heißt,
es handelt sich um ein sich langsam bewegendes Funkgerät, z. B.
um ein Handy eines Fußgängers, wird
dieses nicht berücksichtigt.
Als bewährtes
Maß für die Grenze
für die
Positionsveränderung
hat sich eine Geschwindigkeit von 10 km/h herausgestellt.
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Vorzugsweise
werden die Funkgeräte
so gesteuert, daß sie
nach einer vorgegebenen Zeit, die insbesondere einstellbar gewählt ist,
ein Funksignal in das Funknetz senden, das die Auswerteeinheit in die
Lage versetzt, die Anzahl und die Position der in einem vorgegebenen
räumlichen
Bereich befindlichen Funkgeräte
zu bestimmen. Dadurch läßt sich die
Qualität
der Abschätzung
der Verkehrsdichte wesentlich er höhen, da zu jeder Zeit eine
ausreichende Menge an Funksignalen zur Auswertung zur Verfügung stehen.
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Es
hat sich weiterhin bewährt,
Eigenschaften des räumlichen
Bereiches, insbesondere im Hinblick auf die Art und Position und
das Zusammenwirken von Verkehrswegen, insbesondere im Hinblick auf bevorzugte
Verkehrswege, zu berücksichtigen.
Hierdurch lassen sich aufgrund von Erfahrungswerten Unterschiede
in der Nutzungshäufigkeit
von Verkehrswegen z. B. Hauptverbindungsstrecken gegenüber wenig
befahrenen Nebenstrecken in einem Bereich berücksichtigen. Dadurch lassen
sich unter anderem Funksignale, die von Positionen auf den weniger
interessanten, untergeordneten Verkehrswegen stammen, von der weiteren
Betrachtung und Berechnung der Verkehrsdichte ausschließen und
dadurch die Qualität
der Verkehrsdichteinformationen auf den wichtigen Verkehrswegen
steigern. Weiterhin läßt sich
auch bei weniger spezifischen Informationen zur Position eine bessere
Abschätzung
der Verkehrsdichte anhand der Erfahrungen und typischen Verteilungen
der Verkehrsdichte auf den Verkehrswegen in dem relevanten regionalen
Bereich abschätzen,
da diese typischen Verteilungen der Verkehrsdichte aus statistischen
Erhebungen oder langjährigen
Erfahrungen bekannt sind.
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Weiterhin
hat es sich bewährt,
nicht nur die positionsspezifischen Eigenschaften in einem räumlichen
Bereich zu berücksichtigen,
sondern auch die zeitbezogenen Erfahrungen und Erkenntnisse insbesondere
für die
zeitliche Entwicklung der Verkehrsdichte zu berücksichtigen. Beispielsweise
kann aufgrund der zu einem bestimmten Zeitpunkt festgestellten Verkehrsdichte
eine Aussage über
die Entwicklung der Verkehrsdichte getroffen werden, so daß die Verkehrsdichte
zu einem späteren
Zeitpunkt, z. B. nach einer Stunde, abgeschätzt werden kann. Ist beispielsweise
die typische Zunah me der Verkehrsdichte von morgens 6.00 Uhr auf
morgens 7.00 Uhr bekannt, so kann aus der Verkehrsdichte um 6.00
Uhr die zu erwartende aktualisierte Verkehrsdichte um 7.00 Uhr abgeschätzt werden.
Mit dieser Information lassen sich auch zukünftige kritische Situationen
berücksichtigen
und der Verkehr dementsprechend lenken und leiten.
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Der
räumliche
Bereich, in dem die Informationen der Funksignale zusammengefaßt werden, kann
beispielsweise eine Zelle eine Funknetzes umfassen, er kann aber
auch auf einen Abschnitt einer Straße begrenzt sein, beispielsweise
die Verbindungsstraße
zwischen zwei Ortsstraßen.
In dem letztgenannten Beispiel läßt sich
eine sehr spezifische Aussage über
die Verkehrsdichte auf dem betreffenden Straßensegment oder Verkehrswegesegment
treffen.
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Vorzugsweise
wird mit den Funksignalen von den Funkgeräten bzw. von den Handys zusätzlich ein Attribut übermittelt,
das insbesondere von dem Benutzer eingegeben wird. Dieses Attribut
dient zur Unterscheidung zwischen dem Betrieb des Funkgerätes auf
einem Verkehrsweg (mobil) oder in einem anderen Umfeld (stationär) also
nicht auf einem Verkehrsweg. Durch diese Attributierung ist es durch
die Auswerteeinheit auf einfache Weise möglich, die Funksignale von
mobilen Funkgeräten,
das heißt,
von Handys in Fahrzeugen beispielsweise mit dem Attribut "Fahrzeug" herauszufiltern
und ausschließlich
diese zur Bestimmung der Verkehrsdichte heranzuziehen. Die anderen
Funksignale, die dieses Attribut nicht aufweisen, werden dabei nicht
für die
Abschätzung der
Verkehrsdichte berücksichtigt.
Damit gelingt es auf einfache Weise, die Qualität der Auswertung der Funksignale
ohne aufwendige Bestimmung von Positionsveränderungen zu verbessern.
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Das
erfindungsgemäße System
der Verkehrsdichtenabschätzung
zeigt mehrere Funkgeräte, die
bspw. als Handy ausgebildet sind, die vorzugsweise mit einer Positionsbestimmungseinheit,
die vorzugsweise mit einer Eingabeeinheit zur Eingabe eines Attributes
zur Art der Verkehrssituation (mobil oder stationär) oder
des Verkehrsmittels und/oder die mit einer Steuerung zur wiederholten
Sendung von Funksignalen mit oder ohne der Positionsinformation bzw.
Attributen zur Art der Verkehrssituation (mobil oder stationär) oder
des Verkehrsmittels verbunden sind. Erfindungsgemäß ist die
Eingabeeinheit für
die Eingabe eines Attributs geeignet, welches eine Unterscheidung
zwischen mobilen und nicht mobilen Funkgeräten (1) erlaubt. Dabei
wird dieses Attribut mit dem Funksignal übertragen und bei der Auswertung
berücksichtigt.
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Weiterhin
zeigt das System eine Auswerteeinheit, die mit einer oder mehreren
Empfangsstationen verbunden ist, die die eingehenden Funksignale auf
Positions- und Funkzeitinformationen auswertet, die Informationen
zwischenspeichert und sie nach vorgegebenen räumlichen Bereichen gliedert
und für diese
Bereiche die Funkgerätedichte
und daraus die Verkehrsdichte bestimmt. Die bestimmten Verkehrsdichten
werden dann einer Ausgabeeinheit zugeführt. Dabei kann die Ausgabe
auch durch eine Verbindung mit einem Verkehrsleitrechner realisiert
sein, welcher aktiv in den Verkehrsführungsprozeß eingreift. Dies kann beispielsweise
durch Reduzierung der zulässigen
Höchstgeschwindigkeit
oder durch Empfehlen von Umgehungsstrecken und ähnliches erfolgen. Die Auswerteeinheit
kann zentral in dem Funknetz realisiert werden aber auch dezentral über das
Funknetz verteilt ausgebildet oder mehrfach im Funknetz realisiert
sein.
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Es
hat sich besonders bewährt,
die Funkgeräte
mit einer Eingabemöglichkeit
für ein
Attribut, das die Relevanz für
die Berücksichtigung
für die
Bestimmung der Verkehrsdichte repräsentiert, zu versehen. Vorzugsweise
wird diese Eingabemöglichkeit
so realisiert, daß beim
Einbringen des Handys in eine Handyaufnahme eines Fahrzeuges automatisch
das entsprechende Attribut, beispielsweise "Fahrzeug", gesetzt ist. In diesem Fall wird bei
jeder Meldung des in dem Fahrzeug montierten Funkgerätes, welche
regelmäßig spätestens
beim Verlassen der Zellen und beim Anmelden in eine neue Zelle erfolgt,
das Attribut "Fahrzeug" mitübertragen.
Da die Zellen des zellularen Funknetzes abhängig von der zu übertragenden Datenrate
aus der Zelle nur wenige Kilometer, teilweise nur wenige Hundert
Meter, Ausmaß zeigen,
wird deutlich, daß sich
die Funkgeräte
oder Handys regelmäßig, teilweise
häufig,
bei dem entsprechenden Funknetz melden müssen und ihre entsprechenden Informationen,
beispielsweise explizite Positionsdaten und Attribute, mitübertragen
und sich dadurch eine genauere Information zur Verkehrsdichte ableiten
läßt. Aufwendige
zusätzliche
Vorkehrungen und kostenintensive zusätzliche Vorrichtungen sind
für diese
Art der Verkehrsdichtenabschätzung
nicht erforderlich.
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Im
Folgenden wir anhand eines Ausführungsbeispiels
die Erfindung näher
erläutert.
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Es
zeigt 1 einen beispielhaften, schematischen Aufbau eines
Systems zur Verkehrsdichteabschätzung.
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Es
zeigt mehrere Funkgeräte 1,
denen jeweils eine Positionsbestimmungseinheit 1a, die
Teil eines Navigationssystems ist, und denen teilweise eine Eingabeeinheit 1b für das Attribut "Fahrzeug" oder "Nichtfahrzeug" zugeordnet ist.
Weiterhin zeigt es Funkgeräte 1,
die keine derartigen angeschlossenen Geräte 1a, 1b zeigen.
Diese Funkgeräte 1 senden
in regelmäßigen oder
unregelmäßigen Abständen Signale
an das zellulare Funknetzwerk, um ihre Anwesenheit in einer Zelle
des Funknetzes zu bestimmen bzw. an- oder abzumelden. Im Rahmen
dieser Funkübertragung,
zu denen die Funkübertragungen
während
eines Gesprächs
oder einer Datenübertragung
(Fax oder SMS) hinzutreten, werden an die stationären Empfänger 3 des
Funknetzes Zeit- und Positionsinformationen der einzelnen Funkgeräte 1 übertragen.
Diese Empfänger 3 sind
Teil einer Auswerteeinheit, die einen Speicher 4, eine
Einheit zur bereichsweisen Gliederung der Positions- und Zeitinformation 6,
vorzugsweise eine Einheit 5 zur Selektion der Funksignale
von mobilen von den nicht mobilen Funkgeräten 1 und eine Einheit
zur Bestimmung der Verkehrsdichte 7 sowie eine Sendeeinheit 8 zur Übertragung
der Verkehrsdichte an die Funkgeräte 1 bzw. an Verkehrsleitzentralen
zeigt.
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Die
Auswerteeinheit 2 empfängt
mit ihrem oder ihren Empfängern 3 Funksignale
der Funkgeräte 1,
mit Positionsinformationen, die einerseits detaillierte, korrekte
Positionsinformation der Positionsbestimmungseinheiten 1a enthalten
können
oder allein Positionsinformationen mit Zuordnungen zu Funknetz-Zellen
enthalten, sowie mit Zeitinformationen in Form der Funkzeit, sowie
mit Informationen zur Individualisierung des Funkgerätes 1.
Diese Informationen werden einem Speicher 4 zugeführt und
mittels der Einheit 5 daraufhin überprüft, ob es sich bei dem übertragenen
Funksignal, um ein Funksignal eines mobilen Funkgerätes 1 und
damit Funkgerät 1 in
einem Fahrzeug handelt oder nicht. Dies wird vorzugsweise anhand
der Änderungsgeschwindigkeit
der Position, das heißt,
anhand der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Funkempfängers 1 vorgenommen. Ist
die Änderungsgeschwindigkeit
beispielsweise größer 10 km/h,
so wird diese Positions- und Zeitinformation berücksichtigt, während bei
einem stationären
Funksender diese Information diese Information nicht berücksichtigt
wird. Die zu berücksichtigenden
Informationen werden durch die Einheit 6 zur räumlichen
Gliederung der Informationen dahingehend ge gliedert, daß alle Informationen
aus einem festgelegten räumlichen
Bereich, dem im gewählten Beispiel
ein Raumbereich von wenigen hundert Metern und damit ein definierter
Straßenabschnitt
entspricht, zusammengefaßt
werden. Die in diesen räumlichen
Bereichen angefallen zu berücksichtigenden
Funksignale werden dahingehend ausgewertet, daß aus ihnen die Verkehrsdichte
bestimmt wird. Dies wird aus den in einem bestimmten Zeitraum empfangenen
Funksignalen aus diesem Bereich berechnet und aufgrund von Erfahrungswerten
und statistischen Erkenntnissen auf eine erwartete tatsächliche
Verkehrsdichte hochgerechnet. Diese Erfahrungswerte berücksichtigen
unter anderem den Umstand, daß nicht
jeder Verkehrsteilnehmer ein Handy besitzt, daß verschiedene Straßenabschnitte
in einem zu betrachtenden Bereich unterschiedlich stark befahren
sind und daß aufgrund
zeitlicher Schwankungen zu bestimmten Zeitpunkten unterschiedlich viele
Funkgeräte
in bestimmten Bereichen in Betrieb sind.
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Diese
Verkehrsdichteinformationen werden einem Sender 8 zugeführt, der
diese Informationen an die Funkgeräte 1 zurücküberträgt, die
dann diese Verkehrsdichteinformationen für die Berechnung der geplanten
Navigationsroute berücksichtigen
können. Weiterhin
werden diese Informationen auch an Verkehrsleitzentralen übermittelt,
die aufgrund dieser Informationen Einfluß auf die Verkehrsführung nehmen.
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Es
hat sich auch bewährt,
daß die
Einheit 5 anhand der übertragenen
Attribute eine Selektion der Positions- und Zeitinformation der
empfangenen Funksignale vornimmt. Sind alle Fahrzeuge mit einer entsprechenden
Eingabe, insbesondere automatischen Eingabemöglichkeit für diese Attribute in die Handys
versehen, so lassen sich sehr sichere und umfassende Informationen über den
Verkehrsfluß und
damit sehr sichere, genaue Daten über die Verkehrsdichte auf
technisch einfache Weise generieren.