DE10110326A1

DE10110326A1 - Verfahren zur Ermittlung einer aktuellen Verkehrslage

Info

Publication number: DE10110326A1
Application number: DE2001110326
Authority: DE
Inventors: Ralf Herrtwich; Boris Kerner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2001-03-03
Filing date: 2001-03-03
Publication date: 2002-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer aktuellen Verkehrslage für Verkehrslagerekonstruktionen und/oder Verkehrsprognosen in einem Verkehrsnetz. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die aktuelle Verkehrslage für einen vorgegebenen Bereich auf Basis einer Ortung von Mobiltelefonen ermittelt, wobei die Ortung der Mobiltelefone zu verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten durchgeführt und aus den ermittelten Orten der Mobiltelefone eine räumliche Verteilung der Mobiltelefone zu den verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ermittelt und gespeichert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer aktuellen Verkehrslage gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren zur Verkehrslagerekonstruktion und/oder zur Verkehrsprognose von Verkehrsgrößen (Verkehrsmenge, Reisezeit, usw.) auf einem Verkehrsnetz, z. B. einem Straßenverkehrsnetz, sind verschiedentlich bekannt und besonders für diverse Telematikanwendungen in Fahrzeugen von Interesse. Als Grundlage zur Durchführung solcher Verfahren wird die aktuelle Verkehrslage benötigt, welche beispielsweise auf der Basis von dynamischen Einzelfahrzeugdaten (FCD floating car data) oder ortsfesten Sensoren ermittelt wird.

In der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 199 44 0 75.1, deren Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen wird, ist ein Verfahren zur Verkehrszustandsüberwachung für ein Verkehrsnetz mit effektiven Engstellen beschrieben, welches den Verkehrszustand unter Berücksichtigung von Verkehrsdaten in eine oder mehrere Zustandsphasen klassifiziert. Es ergeben sich repräsentative Muster dichten Verkehrs für effektive Engstellen in einem Schnellstraßennetz. Diese Muster können zur Verkehrszustandsüberwachung und Verkehrszustandsprognose eingesetzt werden. Ein Muster an einer effektiven Engstelle in einem Schnellstraßennetz kann aus vier verschiedenen Verkehrszuständen: (i) freier Verkehr, (ii) synchronisierter Verkehr ("synchronized flow"), (iii) gestauchter synchronisierter Verkehr ("pinch region" im synchronisierten Verkehr), (iv) sich bewegende breite Staus ("wide moving jams") bestehen. Jedem Muster werden bestimmte verkehrliche Charakteristika zugeordnet. Eine Charakteristik kann beispielsweise ein Geschwindigkeitsverlauf innerhalb des jeweiligen Verkehrszustandes im Muster, die Breite von den Verkehrszuständen (i) bis (iv), Fahrzeugverzögerung bzw. Fahrzeugbeschleunigung innerhalb der Fronten, welche die Verkehrszustände begrenzen, usw. sein. Diese Charakteristika erlauben die Fahrlinien für ein jeweiliges virtuelles Fahrzeug zu bestimmen.

In Ballungsräumen hingegen spielen die dynamischen Effekte der Entstehung und der Entwicklung dieser Zustände (i) bis (iv) kaum eine Rolle, weil der Verkehr an vielen Knoten durch Lichtsignalanlagen geregelt ist. Es ist bekannt, daß in diesem Fall die Verkehrsmuster aus verschiedenen Warteschlangen an Lichtsignalanlagen bestehen können. Außerdem kann eine Warteschlangentheorie angewendet werden, bei der die Länge der Warteschlange an Knoten eines Verkehrsnetzes, die Dauer der Rot- und der Grünphase der Lichtsignalanlage, die Geschwindigkeit der Fahrzeuge außerhalb der Warteschlange, Zuflüsse, und die Länge der Straßen im Netz für die Dynamik des Verkehrs wichtig sind. Zudem können auch die Fahrlinien für ein jeweiliges virtuelles Fahrzeug bestimmt werden. In der nicht vorveröffentlichten, älteren deutschen Patentanmeldung DE 199 40 957.9, deren Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen wird, ist des weiteren ein Verfahren für die dynamische Verkehrsprognose in Ballungsräumen beschrieben.

Das Hauptproblem bei der Ermittlung der aktuellen Verkehrslage ist eine fehlende flächendeckende Datenerfassung.

So ist das Installieren von ortsfesten Sensoren unwirtschaftlich, weil nur ein sehr dichtes, flächendeckendes Netz von Sensoren das Problem lösen kann.

Der Ansatz die Datenerfassung über FCD (flotting car data) abzuwickeln ist auch sehr teuer, weil einerseits spezielle FCD- Geräte in den Fahrzeugen notwendig sind, und andererseits die Übertragungskosten gravierend sind. Ein weiterer Nachteil der Datenerfassung durch FCD ist, - auch wenn zur Weiterleitung der Daten ein Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation durchgeführt wird - dass bei einem geringerem Ausrüstungsgrad der FCD-Fahrzeugen in der Regel nur die Reisezeit für schon durchfahrene Streckenabschnitte übermittelt werden kann. In anderen Worten, die ermittelte Verkehrslage weist im Vergleich zur aktuellen Verkehrslage eine erhebliche Verzögerung auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein flächendeckendes Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.

Der Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, dass die Ermittlung der aktuellen Verkehrslage in einem vorgegebenen Bereich auf Basis einer Ortung von Mobiltelefonen durchgeführt wird, wobei die Ortung der Mobiltelefone zu verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten durchgeführt wird und wobei aus den ermittelten Orten der Mobiltelefone eine räumliche Verteilung der Mobiltelefone zu den verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ermittelt und gespeichert wird.

Da Mobiltelefone sehr stark verbreitet sind und somit eine große Anzahl von Autofahrern ein Mobiltelefon im Fahrzeug bzw. auch andere Verkehrsteilnehmer wie Radfahrer und/oder Fussgänger ein Mobiltelefon mitführen, ist es in vorteilhafter Weise möglich, durch eine zeitliche und räumliche Auswertung der Orte der Mobiltelefone Rückschlüsse auf das Verhalten der verschiedenen Verkehrsteilnehmer zu ziehen und somit flächendeckende Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage sowohl auf Schnellstraßennetzen als auch in Ballungsräumen zu erhalten. Für die Zukunft ist zu erwarten, dass die Verbreitung von Mobiltelefonen weiter ansteigen wird und somit nahezu jeder Autofahrer bzw. nahezu jeder Verkehrsteilnehmer ein Mobiltelefon mitführt. Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ohne kostspielige Zusatzgeräte oder kostspielige Infrastrukturmassnahmen eine flächendeckende Datenaufnahme sichergestellt werden.

Verfahren zur Ortung von Mobiltelefonen sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Besonders einfach ist eine solche Ortung, wenn das Mobiltelefon über ein eingebautes Ortungsmodul, beispielsweise ein GPS-Modul (Global-Positioning- System-Modul) verfügt.

Für die zeitlich-räumliche Auswertung der Orte der Mobiltelefone wird die Position der Mobiltelefone zu verschiedenen Zeitpunkten t = t_n aufgenommen und gespeichert, wobei die verschiedenen Zeitpunkte zur Ermittlung der Position der Mobiltelefone durch die Formel t_n = t₀ + n.Δt bestimmt werden, und wobei n = 0, 1, 2, . . ., m, . . ., k, . . ., und Δt eine vorgebene Konstante ist. Die verschiedenen Zeitpunkte zur Ermittlung der Position der Mobiltelefone können aber auch durch eine andere vorgegebene Funktion der Zeit "t" ermittelt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden aus der räumlichen Verteilung der Mobiltelefone zu jedem Zeitpunkt eine räumliche Verteilung der Mobiltelefondichte ermittelt. Durch einen Vergleich der zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelten räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte lassen sich dann charakteristische Eigenschaften für eine zeitliche Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte bestimmen. Zusätzlich können durch die Auswertung der zeitlichen Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte verschiedene Bereiche bestimmt werden, beispielsweise Bereiche mit einer ständig wechselnden Mobiltelefondichte oder Bereiche mit einer gleichbleibenden Mobiltelefondichte.

Die aktuelle Verkehrslage wird dann bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung durch einen Vergleich der ermittelten charakteristischen Eigenschaften der zeitlichen Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte mit gespeicherten Verkehrsmustern bestimmt, wobei die gespeicherten Verkehrsmuster eine räumliche Verteilung von Fahrzeuggeschwindigkeiten, Fahrzeugdichte, Verkehrsfluss und/oder Fahrlinien und streckenbezogene Reisezeiten im Verkehrsnetz und/oder Längen von Fahrzeugwarteschlangen an Ampelanlagen, Charakteristika der Verkehrszustände an effektiven Engstellen an Schnellstrassen usw. umfassen und verschiedene Verkehrslagen repräsentieren.

Durch Ermittlung des gespeicherten Verkehrsmusters, welches der zeitlichen Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte am nächsten kommt, kann somit die diesem Verkehrsmuster zugeordnete Verkehrslage bestimmt werden, welche dann der aktuellen Verkehrslage entspricht.

Bei einer vorteilhafte Ausführung der Erfindung wird die Auswertung und Erkennung der Verkehrsmuster der Verkehrsdichte mit Hilfe eines zusätzlichen Matching zu einer digitalen Karte des Verkehrsnetzes durchgeführt.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden aus den charakteristischen Eigenschaften der zeitlichen Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte charakteristische Bereiche mit qualitativ unterschiedlicher Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte ermittelt und unterschieden. So ist die Dynamik der Bereiche der verschiedenen Telephondichten in Fahrzeugwarteschlangen an ampelgeregelten Knoten in Ballungsräumen qualitativ anderes als außerhalb der Fahrzeugwarteschlangen; Fußgänger auf Gehwegen zeigen eine dritte Art der Dynamik.

Durch eine Auswertung dieser charakteristischen Bereiche können Übergänge zwischen den verschiedenen charakteristischen Bereichen erkannt und das Verhalten dieser Übergänge ebenfalls ausgewertet werden. Durch die Auswertung der zeitlichen und räumlichen Dynamik der Übergänge zwischen den verschiedenen charakteristischen Bereichen lassen sich verkehrliche Objekte mit verschiedener Bedeutung bestimmen. So können Fußgänger, Fahrzeuge, stehende Fahrzeuge in Warteschlangen an einer Ampel, sich bewegende Fahrzeuge vor einer Warteschlange, in einem Stau stehende Fahrzeuge und/oder sich auf einer Schnellstrasse bewegende Fahrzeuge erkannt werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die zeitlich-räumliche Verteilung der ausgewerteten charakteristischen Bereiche der Mobiltelefondichte zu verschiedenen Zeitpunkten mit einer bekannten zeitlich- räumlichen Dynamik der verschiedenen gespeicherten Verkehrsmuster verglichen, wobei ausgehend von diesem Vergleich die ursprünglich zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelte räumliche Verteilung der Mobiltelefone gefiltert wird, um eine qualitativ neue räumliche Verteilung der Mobiltelefone mit dem Ziel einer Erkennung der qualitativen unterschiedlichen Art der Verkehrsmuster, die der aktuellen Verkehrslage entsprechen, zu erzeugen.

Auf Basis der Untersuchung der zeitlich räumlichen Dynamik der Verkehrsmuster und/oder der Übergänge zwischen verschiedenen charakteristischen Bereichen der Verkehrsdichte auf dem ausgewerteten Verkehrsmuster können vorteilhaft charakteristische Parameter dieser Verkehrsmuster, die der aktuellen Verkehrslage entsprechen, ermittelt werden.

Vorzugsweise wird anhand einer Analyse und einer Zuordnung der Verkehrsmuster der Fahrzeugdichte zu einem entsprechend dieser Fahrzeugdichte erkannten aktuellen Verkehrsmuster und der zeitlichen und räumlichen Verteilung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Verkehrsflusses in dem erkannten aktuellen Verkehrsmuster, eine Ermittlung der aktuellen Verteilung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Verkehrsflusses im Verkehrsnetz durchgeführt.

In vorteilhafter Weise werden auf Basis der Ermittlung der Parameter der Verkehrsmuster verschiedene Verkehrscharakteristika wie ein zeitlicher und räumlicher Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit, aktuelle Fahrlinien und Reisezeiten der Fahrzeuge, abgespeichert und auf der Basis dieser abgespeicherten Verkehrsdaten eine Gangliniendatenbank angelegt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden die Signale der Mobiltelefone an eine Verkehrszentrale gesendet. Dort wird auch die Verkehrslagerekonstruktion und die Verkehrsprognose durchgeführt. Anschließend werden die Ergebnisse für verschiedene Dienste zur Verfügung gestellt werden. Grundsätzlich ist es aber möglich, die Signale der Mobiltelefone im Fahrzeug auszuwerten und die Verkehrslagerekonstruktion und die Verkehrsprognose autonom im Fahrzeug durchzuführen. Zudem ist eine Verteilung der Aufgaben zwischen den Fahrzeugen und der Zentrale möglich. Die Daten können dann durch Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation oder übers Internet ausgetauscht werden. Unabhängig davon, ob die Auswertung der Signale der Mobiltelefone im Fahrzeug und/oder in der Zentrale durchgeführt wird, kann dem Fahrer das Ergebnis optisch oder akustisch angezeigt werden. Beispielsweise können die Struktur des ganzen Verkehrsmusters auf Schnellstrassen zusammen mit zu dem Verkehrsmuster gehörenden speziell für den Fahrer prognostizierten Fahrlinien angezeigt werden. Außerdem können solche für den Fahrer prognostizierten Daten zusammen mit anderen Daten, beispielsweise die Breite eines Verkehrszustandes (beispielsweise Stau bzw. synchronisierter Verkehr) und die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Verkehrszustandes, die Verweildauer des Fahrers in einem Verkehrszustand sowie die Ankunftszeit und der Zeitpunkt an dem der Verkehrszustand verlassen wird. Dies gilt auch für die Verkehrszustände in Ballungsräumen, wo beispielsweise die Verweildauer in einer Warteschlange an einem verkehrsgeregelten Knoten angezeigt werden kann.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden die ermittelten Positionen der Mobiltelefone in Form von Bildern gespeichert, so dass die Ermittlung der Verkehrsmuster aus den Positionen der Mobiltelefone durch eine automatische Bildverarbeitung und/oder Bilderkennung erfolgt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage;

Fig. 1b Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung von neuen Verkehrsmustern;

Fig. 1c Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erstellung neuer Ganglinien;

Fig. 2 Struktur eines Verkehrsmusters an verkehrsgeregelten Konten in einem Ballungsraum zu einem bestimmten Zeitpunkt;

Fig. 3 Darstellung der Orte von Mobiltelefonen zu einem ersten Zeitpunkt;

Fig. 4 Darstellung der Orte von Mobiltelefonen zu einem zweiten Zeitpunkt an verkehrsgeregelten Konten in einem Ballungsraum;

Fig. 5 Bereiche von Fahrzeugwarteschlangen zu einem ersten Zeitpunkt an verkehrsgeregelten Konten in einem Ballungsraum;

Fig. 6 Bereiche von Fahrzeugwarteschlangen zu einem zweiten Zeitpunkt an verkehrsgeregelten Konten in einem Ballungsraum;

Fig. 7 Bereiche von Fußgängern zu einem ersten Zeitpunkt an verkehrsgeregelten Konten in einem Ballungsraum;

Fig. 8 Bereiche von Fußgänger zu einem zweiten Zeitpunkt an verkehrsgeregelten Konten in einem Ballungsraum;

Fig. 9 Beispiel für ein erstes neues Verkehrsmuster für den ersten Zeitpunkt an verkehrsgeregelten Konten in einem Ballungsraum;

Fig. 10 Beispiel für ein zweites neues Verkehrsmuster für den zweiten Zeitpunkt an verkehrsgeregelten Konten in einem Ballungsraum;

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist werden in einem ersten Verfahrensschritt 1 Mobiltelefone zu verschiedenen Zeitpunkten t = t_n geortet. Aus den georteten Positionen der Mobiltelefone wird dann eine räumliche Verteilung der Mobiltelefone zu den verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ermittelt und gespeichert, wobei die Positionen der Mobiltelefone vorzugsweise auf Bildern des Verkehrsnetzes dargestellt werden und wobei zu jedem Zeitpunkt t = t_n der Positionsermittlung ein Bild aufgenommen wird, und wobei t_n = t₀ + nΔt, n = 0, 1, 2, . . ., m, . . ., k, . . . eine vorgegebene Konstante oder eine vorgegebene Funktion der Zeit "t" ist. Fig. 3 zeigt beispielsweise ein Bild der Positionen von Mobiltelefonen in einem bestimmten Bereich des Verkehrsnetzes in einem Ballungsraum mit verkehrsgeregelten Knoten zum Zeitpunkt t_m = t₀ + mΔt und Fig. 4 zeigt ein Bild der Positionen der Mobiltelefone des gleichen Bereiches des Verkehrsnetzes zum Zeitpunkt t_k = t₀ + kΔt.

In einem weiteren Verfahrensschritt 2 wird dann die zeitliche Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte auf den zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommenen Bildern des gleichen Bereichs untersucht. Hierzu wird für jeden Zeitpunkt t = t_n aus der räumlichen Verteilung der Mobiltelefone eine Mobiltelefondichte berechnet und durch einen Vergleich der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte zu einem ersten Zeitpunkt t_m mit der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte zu einem zweiten Zeitpunkt t_k charakteristische Eigenschaften für die zeitliche Dynamik der Mobiltelefondichte bestimmt.

In einem Verfahrensschritt 2a werden durch Auswertung der verschiedenen charakteristischen Bereiche mit qualitativ unterschiedlicher Dynamik deren räumliche Übergänge auf den Bildern erkannt und im nachfolgenden Verfahrensschritt 2b wird die zeitliche und räumliche Dynamik dieser Übergänge untersucht.

Aus diesen charakteristischen Eigenschaften der zeitlichen Dynamik der Mobiltelefondichte lassen sich dann auf diesen Bildern in einem Verfahrensschritt 2c verkehrliche Objekte mit qualitativ unterschiedlicher Dynamik unterscheiden. So zeigen Fahrzeugwarteschlangen an ampelgeregelten Knoten in Ballungsräumen eine andere Dynamik als Bereiche außerhalb der Fahrzeugwarteschlangen. Fußgänger auf Gehwegen zeigen eine weitere Art von Dynamik. Fig. 5, 6, 7, 8 zeigen solche verkehrlichen Objekte mit qualitativ unterschiedlicher Dynamik.

In einem weiteren Verfahrensschritt 3 wird dann die aktuelle Verkehrslage, d. h. die räumliche Verteilung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Fahrzeugdicht und/oder des Verkehrsflusses, sowie Fahrlinien und/oder streckenbezogene Reisezeiten im Verkehrsnetz und/oder Längen der Fahrzeugwarteschlangen an Ampelanlagen und/oder Charakteristika der Verkehrszustände an effektiven Engstellen an Schnellstraßen, usw. durch ein Matching der charakteristischen Eigenschaften der zeitlichen Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte mit den in einer Datenbank gespeicherten Verkehrsmustern verglichen und diesen zugeordnet, wobei die zeitliche Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte auf zu verschiedenen Zeiten gehörenden Bildern mit der bekannten zeitlichen und räumlichen Dynamik der verschiedenen Verkehrsmuster an effektiven Engstellen bzw. mit der bekannten Dynamik der Verkehrsmuster von Fahrzeugwarteschlangen an verkehrsgeregelten Knoten (siehe Fig. 3) und/oder von Fußgängern, die während der Grünphase eine Straße überqueren in Ballungsräumen verglichen wird.

Gemäß Verfahrensschritt 3a kann für das Matching zusätzlich eine digitale Karte verwendet werden.

Auf Basis der Untersuchung der zeitlichen und räumlichen Dynamik der Verkehrsmuster und/oder der Übergänge zwischen verschiedenen charakteristischen Bereichen der Verkehrsdichte auf dem ausgewerteten Verkehrsmuster lassen sich dann weitere Charakteristika des Verkehrs wie beispielsweise Längen der Warteschlangen, Umlaufzeiten der Ampeln, Länge der "pinch regions", oder Orte der effektiven Engstellen auf Schnellstrassen ermitteln.

Weitere charakteristische Parameter der ausgewerteten Verkehrsmuster, die ermittelt werden können sind beispielsweise die Längen der Fahrzeugwarteschlangen in verschiedenen Richtungsspurmengen, die Bereiche der Übersättigung bzw. der Untersättigung, die aktuelle Dauer der Rotphase und der Grünphase der Ampelanlagen und deren Dynamik in Ballungsräumen, die Längen der Verkehrszustände (i) freier Verkehr, (ii) synchronisierter Verkehr ("synchronized flow"), (iii) gestauchter synchronisierter Verkehr ("pinch region" im synchronisierten Verkehr), (iv) sich bewegende breite Staus ("wide moving jams") an effektiven Engstellen auf Schnellstraßen.

So lassen sich mittlere Werte für die Charakteristika des Verkehrs in der Zeit und/oder im Raum berechnen, beispielsweise die mittlere Länge der Fahrzeugschlange an den verkehrsgeregelten Knoten.

Weiterhin können auf Basis einer Analyse und einer Zuordnung der Verkehrsmuster der Fahrzeugdichte zu den bekannten Charakteristika der zeitlichen und räumlichen Verteilung der Fahrzeuggeschwindigkeiten und des Verkehrsflusses eine Ermittlung der aktuellen Verteilung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Verkehrsflusses im Verkehrsnetz durchgeführt werden, wobei auf Basis der Verteilung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit die aktuellen Fahrlinien im Verkehrsnetz ermittelt werden. Zudem können aus der Verteilung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der aktuellen Fahrlinien und/oder aus den charakteristischen Parametern der Verkehrsmuster die streckenbezogenen noch zu fahrenen Reisezeiten im Verkehrsnetz ermittelt werden.

Das in Fig. 1a dargestellte Verfahren kann gemäß Fig. 1b zur Erzeugung von neuen Verkehrsmustern erweitert werden. Gemäß Verfahrensschritt 4 können dann weitere charakteristische Parameter für ein Verkehrsmuster aus der zeitlichen Dynamik der räumlichen Verteilung der Charakteristika des Verkehrs berechnet werden und als neues Verkehrsmuster für eine Verkehrslage abgespeichert werden. Parameter des Verkehrs außerhalb einer Warteschlange werden beispielsweise aus der Dynamik der Warteschlangenlänge berechnet, wobei zu diesem Zweck die ursprünglichen Bilder basierend auf dem Vergleich zwischen der zeitliche Dynamik der räumlichen Verteilung der mit der bekannten zeitlichen und räumlichen Dynamik der verschiedenen Verkehrsmuster gefiltert werden um neue Bilder für Verkehrsmuster der Verkehrsdichte qualitativ verschiedener Art zu erzeugen und abzuspeichern. Fig. 9 und 10 zeigen solche neu erzeugten Verkehrsmuster an verkehrsgeregelten Knoten in einem Ballungsraum. So können beispielsweise Verkehrsmuster für die Verteilung der Dichte der Fahrzeuge auf der Straße und separat davon Verkehrsmuster für die Verteilung der Dichte der Fußgägnger auf Gehwegen erzeugt werden.

Fig. 1c zeigt eine Ergänzung der Verfahren nach Fig. 1a und 1b zur Erzeugung von neuen Ganglinien. Wie aus Fig. 1c ersichtlich ist, wird in einem Verfahrensschritt 5 aus den charakteristischen Parametern der Verkehrsmuster (Ergebnis von Schritt 4) eine aktuelle Verteilung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Verkehrsflusses im Verkehrsnetz ermittelt. Anschließend werden in einem Verfahrensschritt 6a aktuelle Fahrlinien bzw. in einem Verfahrensschritt 6b aktuelle Reisezeiten im Verkehrsnetz vermittelt. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt 7 eine dynamische Verkehrsprognose und eine Ganglinienprognose durchgeführt sowie neue Ganglinien erstellt.

Fig. 2 zeigt beispielhaft die Strukur eines gespeicherten Verkehrsmusters zu einem bestimmten Zeitpunkt an verkehrsgeregelten Knoten 9 in Ballungsräumen. Die Dauer der Grünphase (T_G) und der Rotphase (T_R) der Ampelanlagen und die entsprechende Umlaufzeit (T = T_G + T_R) erfolgt durch eine Analyse der zeitlichen Dynamik der Bewegung der räumlichen Übergänge der Dichte der Mobiltelefone an den entsprechenden Knoten 9, wobei die Dauer der Grünphase (T (j,k)|G) und der Rotphase (T (j,k)|R) der Ampelanlagen und die entsprechende Umlaufzeit (T^(j,k) = T (j,k)|G + T (j,k)|R), für jede Richtungsspurmenge (j,k) separat berechnet wird.

Bei der Analyse der Dynamik der Warteschlange 8 an einer Ampelanlage wird zwischen Bereichen der Übersättigung - d. h. die Warteschlange 8 wird während einer Grünphase nicht aufgelöst - und der Untersättigung - d. h. die Warteschlange 8 wird während einer Grünphase vollständig aufgelöst - unterschieden.

Bei der Übersättigung wird die mittlere Reisezeit der Fahrzeuge durch eine Warteschlange 8 an einer Ampelanlage durch die Formel

bestimmt, wobei "n" die Anzahl der Spuren ist, auf denen sich die jeweilige Warteschlange 8 befindet,

ist eine mittlere Länge der Warteschlange 8, L( actual|q(t) ist die zu jedem Zeitpunkt t = t_n erkannte Länge der Warteschlange 8, b ist die mittlere Länge der Fahrzeuge (zusammen mit dem mittleren Abstand der Fahrzeuge in der Warteschlange 8),

b = b₁(1 - p) + b₂p, (3)

"p" ist der Anteil der LKW, b₁ ist die mittlere Länge der PKW, b₂ ist die mittlere Länge der LKW, q_out ist der Fluß aus der Warteschlange 8 pro Spur (siehe Fig. 2),

q_out = q_sat T_G/T (4)

ist der Sättigungsfluß,

q_sat= nν_g(ρ_max - ρ_out) (5)

ν_g ist die Geschwindigkeit der Anfahrfront in der Warteschlange 8 bei der Grünphase der Fahrzeuge, die am Anfang der Warteschlange 8 stehen, ρ_max = 1/b ist die Dichte der Fahrzeuge in der Warteschlange 8, ρ_out ist die Dichte der sich bewegenden Fahrzeuge außerhalb der Warteschlange 8; da ρ_out << ρ_max, kann in der Formel (5) angenähert werden:

q_sat = nν_g/b (6)

entsprechend

die mittlere Reisezeit durch die Strecke ist

t_tr = t_free + t_q, (8)

wobei t_free die Reisezeit außerhalb der Warteschlange 8 ist,

t_free = (L - L_q)/ν_free (9)

d. h., dass

die Anzahl der Fahrzeuge in der Warteschlange 8 ist

N_q = L_qn/b, (11)

die Anzahl der Fahrzeuge auf der Strecke ist

N = q_outt_tr, (12)

aus (3), (6), (10)-(12) folgt

der mittlere Fahrzeugfluß in die Warteschlange 8 ist

der mittlere Fahrzeugfluß in die Strecke ist

Bei der Untersättigung wird die mittlere Reisezeit der Fahrzeuge durch eine Warteschlange 8 an einer Ampelanlage durch die Formel

bestimmt, wobei 0 ≦ β < 1, normalerweise β = 1/2 ist,

Die Bedingung der Übersättigung ist:

L_q < βν_gT_RT_G/T. (24)

Falls (24) nicht erfüllt wird, wird der Bereich der Untersättigung angenommen.

Alle Formeln (1)-(24) werden für jede Richtungsspurmenge (j, k) separat berechnet.

Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Darstellung der Orte von Mobiltelefonen 10, wobei jeder Punkt in der Darstellung ein Mobiltelefon 10 repräsentiert, an verkehrsgeregelten Knoten 9 in einem Ballungsraum zu einem ersten Zeitpunkt t_m = t₀ + mΔt.

Fig. 4 zeigt beispielhaft eine Darstellung der Orte von Mobiltelefonen 10, wobei jeder Punkt in der Darstellung ein Mobiltelefon 10 repräsentiert, an verkehrsgeregelten Knoten 9 in einem Ballungsraum zu einem zweiten Zeitpunkt t_k = t₀ + kΔt.

Fig. 5 zeigt beispielhaft ermittelte charakteristische Bereiche der räumlichen Verteilung von Mobiltelefonen 10, die Fahrzeugwarteschlangen 8 an verkehrsgeregelten Knoten 9 zu einem ersten Zeitpunkt t_m = t₀ + mΔt entsprechen.

Fig. 6 zeigt beispielhaft ermittelte charakteristische Bereiche der räumlichen Verteilung von Mobiltelefonen 10, die Fahrzeugwarteschlangen 8 an verkehrsgeregelten Knoten 9 zu einem zweiten Zeitpunkt t_k = t₀ + kΔt entsprechen.

Fig. 7 zeigt beispielhaft ermittelte charakteristische Bereiche der räumlichen Verteilung von Mobiltelefonen 10, die Bereichen von Fußgängern 11 zu einem ersten Zeitpunkt t_m = t₀ + mΔt entsprechen.

Fig. 8 zeigt beispielhaft ermittelte charakteristische Bereiche der räumlichen Verteilung von Mobiltelefonen 10, die Bereichen von Fußgängern 11 zu einem zweiten Zeitpunkt t_k = t₀ + kΔt entsprechen.

Fig. 9 zeigt beispielhaft ein Bild für ein neues Verkehrsmuster mit Fahrzeugwarteschlangen 8 an verkehrsgeregelten Knoten 9, welches auf Basis der räumlichen Verteilung von Mobiltelefonen 10 zu einem ersten Zeitpunkt t_m = t₀ + mΔt erzeugt wurde.

Fig. 10 zeigt beispielhaft ein Bild für ein neues Verkehrsmuster mit Fahrzeugwarteschlangen 8 an verkehrsgeregelten Knoten 9, welches auf Basis der räumlichen Verteilung von Mobiltelefonen 10 zu einem zweiten Zeitpunkt t_k = t₀ + kΔt erzeugt wurde.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung einer aktuellen Verkehrslage für Verkehrslagerekonstruktionen und/oder Verkehrsprognosen in einem Verkehrsnetz, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Verkehrslage für einen vorgegebenen Bereich auf Basis einer Ortung von Mobiltelefonen ermittelt wird, wobei die Ortung der Mobiltelefone zu verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten durchgeführt und aus den ermittelten Orten der Mobiltelefone eine räumliche Verteilung der Mobiltelefone zu den verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ermittelt und gespeichert wird.

2. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass für die verschiedenen Zeitpunkte der Ortung der Mobiltelefone aus der räumlichen Verteilung der Mobiltelefone für jeden Zeitpunkt eine räumliche Verteilung einer Mobiltelefondichte berechnet wird, wobei durch einen Vergleich der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte zu einem ersten Zeitpunkt mit der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte zu einem zweiten Zeitpunkt charakteristische Eigenschaften für eine zeitliche Dynamik der Mobiltelefondichte bestimmt werden.

3. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Verkehrslage durch einen Vergleich der charakteristischen Eigenschaften der zeitlichen Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte mit gespeicherten Verkehrsmustern, welche unterschiedliche Verkehrslagen repräsentieren, erkannt und berechnet wird.

4. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung und Erkennung der Verkehrsmuster, welche eine aktuelle Verkehrslage repräsentieren mit Hilfe eines Vergleichs der zeitlichen Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte mit einer digitalen Karte des Verkehrsnetzes erfolgt.

5. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass aus den charakteristischen Eigenschaften der zeitlichen Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte charakteristische Bereiche mit qualitativ unterschiedlicher Dynamik der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte ermittelt und unterschieden werden.

6. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertung der charakteristischen Bereiche und eine Auswertung einer zeitlich räumlichen Dynamik der Übergänge zwischen den charakteristischen Bereichen der räumlichen Verteilung der Mobiltelefondichte zur Erkennung und Bestimmung von verkehrlichen Objekten mit verschiedener Bedeutung verwendet wird.

7. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach Anspruch 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die erkannten verkehrlichen Objekte verschiedener Bedeutung Fußgänger und/oder Fahrzeuge, und/oder stehende Fahrzeuge in einer Warteschlange an einer Ampel und/oder sich bewegende Fahrzeuge vor einer Warteschlange und/oder stehende Fahrzeuge in einem Stau und/oder sich bewegende Fahrzeuge auf einer Schnellstraße umfassen.

8. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich-räumliche Verteilung der ausgewerteten charakteristischen Bereiche der Mobiltelefondichte zu verschiedenen Zeitpunkten mit einer bekannten zeitlich räumlichen Dynamik der verschiedenen gespeicherten Verkehrsmuster verglichen wird, wobei ausgehend von diesem Vergleich die ursprünglich zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelte räumliche Verteilung der Mobiltelefone gefiltert wird, um eine qualitativ neue räumliche Verteilung der Mobiltelefone mit dem Ziel einer Erkennung der qualitativen unterschiedlichen Art der Verkehrsmuster, die der aktuellen Verkehrslage entsprechen, zu erzeugen.

9. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, weiter dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis der Untersuchung der zeitlich räumlichen Dynamik der Verkehrsmuster und/oder der Übergänge zwischen verschiedenen charakterischen Bereichen der Verkehrsdichte auf dem ausgewerteten Verkehrsmuster charakteristische Parameter dieser Verkehrsmuster, die der aktuellen Verkehrslage entsprechen, ermittelt werden.

10. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach einem der Ansprüche 5 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis einer Analyse und einer Zuordnung der Verkehrsmuster der Fahrzeugdichte zu bekannten entsprechend der Fahrzeugdichte im erkannten aktuellen Verkehrsmuster der zeitlich räumlichen Verteilung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Verkehrsflusses eine Ermittlung der aktuellen Verteilung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Verkehrsflusses im Verkehrsnetz durchgeführt wird.

11. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach Anspruch 9 oder 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis der Ermittlung der Parameter der Verkehrsmuster, insbesondere des zeitlich-räumlichen Verlaufs der Fahrzeuggeschwindigkeit, der aktuellen Fahrlinien und der Reisezeiten der Fahrzeuge, eine Abspeicherung dieser Verkehrscharakteristika erfolgt, und auf der Basis der abgespeicherten Verkehrsdaten eine Gangliniendatenbank angelegt wird.

12. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Mobiltelephone an eine Verkehrszentrale übertragen werden, und die Verkehrslagerekonstruktion und -prognose in eine Verkehrszentrale durchgeführt wird, und danach die Ergebnisse dieser Verkehrslagerekonstruktion und -prognose der Fahrzeuge für verschiedene Dienste zu Verfügung gestellt werden, wobei die Signale der Mobiltelephone zusätzlich für einzelne Fahrzeuge zugänglich sind, und die Verkehrslagerekonstruktion und die Verkehrsprognose in einem oder mehrere Fahrzeuge autonom in Interesse der Fahrzeuge durchgeführt wird.

13. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach Anspruch 12, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrslagerekonstruktion und die Verkehrsprognose durch Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation u. a. über Internet verbessert wird.

14. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Orte der Mobiltelefone in Form von Bildern gespeichert werden.

15. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage nach Anspruch 14, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Verkehrsmuster aus den Orten der Mobiltelefone durch eine automatische Bildverarbeitung und/oder Bilderkennung erfolgt.