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Die
Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur Ermittlung
und Erfassung einer lokalen Personendichte unter Verwendung eines
zellularen Mobilfunksystems, bei dem die Endgeräte der Nutzer in einer oder
mehreren Basisstationen eingebucht sind, wobei die jeweiligen Endgeräte der Nutzer
des zellularen Mobilfunksystems eindeutig identifizierbar sind.
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Zur
Erfassung der Personendichte im urbanen Umfeld werden derzeit manuellbasierte
Lösungen
eingesetzt. Die Personendichte im urbanen Umfeld ist eine wichtige
statistische Größe, die
von unterschiedlichen Gruppen und Planern benötigt wird, z. B. Städtebau,
Einzelhandel, Infrastruktur wie insbesondere auch die Funknetzplanung
für den
Mobilfunk.
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Die
Ermittlung der Personendichte im urbanen Umfeld muss dabei zurzeit
manuell oder halbautomatisch erfolgen. Die hierdurch ermittelten
Daten sind ungenau, nicht flächendeckend
und nur zum Teil zeitlich aufgelöst.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zur Ermittlung
und Erfassung der lokalen Personendichte für statistische Auswertungen
im urbanen Umfeld bereitzustellen, welches es gestattet, die lokale
Personendichte automatisch und mit hoher zeitlicher und räumlicher
Auflösung
zu erfassen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ebenfalls wird diese Aufgabe durch ein System gemäß Anspruch
10 gelöst.
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Besonders
vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung
und Erfassung einer lokalen Personendichte unter Verwendung eines
zellularen Mobilfunksystems, welches Basisstationen aufweist, wobei
Endgeräte
der Nutzer in einer oder mehreren Basisstationen einbuchbar/eingebucht sind,
wobei insbesondere jedes Endgerät
eindeutig identifizierbar ist, ist es, dass die eingebuchten Endgeräte statistisch
erfasst werden und anhand des Standortes der Basisstation/en eine
Zuordnung zu einer geographischen Position und/oder zu einem geographischen
Gebiet erfolgt.
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Dabei
wird begrifflich nicht zwischen Personen und Nutzern des zellularen
Mobilfunksystems unterschieden. Vielmehr handelt es sich dabei um dieselbe
Personengruppe. Dabei ist jedes Endgerät eines Nutzers eindeutig identifizierbar.
Die Identifikation eines Endgerätes
eines Nutzers des zellularen Mobilfunksystems kann beispielsweise
anhand der Rufnummer (z. B. MSISDN) und/oder der Gerätenummer
(z. B. IMEI) erfolgen und dient insbesondere der Vermeidung einer
Mehrfachzählung
eines eingebuchten, d. h. bei einer Basisstation angemeldeten Gerätes.
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Vorzugsweise
erfolgt die Erfassung der Endgeräte
bei der weiteren Verarbeitung anonymisiert. Hierdurch werden insbesondere
datenschutzrechtliche Bestimmungen beachtet, indem keine personenbezogenen
Daten gespeichert und erfasst werden.
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Vorzugsweise
wird zusätzlich
eine Zeitinformation erfasst. Insbesondere können dem absoluten Minimum
oder mehreren lokalen Minima im Tagesverlauf und/oder dem absoluten
Maximum oder mehreren lokalen Maxima im Tagesverlauf die jeweilige Uhrzeit
des Auftretens und der Feststellung dieser Extrems und/oder ein
Zeitfenster zugeordnet werden. Mit einem Zeitfenster kann beispielsweise
die jeweilige Stunde der betreffenden Uhrzeit gemeint sein oder
auch ein längerer
Zeitraum wie beispielweise ein Zeitraum von 7 Uhr morgens bis 9
Uhr morgens, der die so genannte Rushhour umfasst. Derartige Zeitfenster
können
dementsprechend je nach gewünschter
statistischer Erfassung vorgegeben werden.
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Mit
lokalen Minima respektive lokalen Maxima sind in diesem Zusammenhang
nicht örtlich
lokale Gebiete gemeint, sondern vielmehr im mathematischen Sinne
die Extremwerte des Verlaufes über
der Zeit.
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Vorzugsweise
erfolgt die Feststellung der geographischen Position mittels einer
Basisstation einer Mobilfunkzelle und/oder mittels einer Mikrobasisstation,
wie beispielsweise eine so genannte Home-Base-Station, HBS, und/oder
Femto- und/oder Picozellen
und/oder mittels eines lokalen Netzzugangspunktes wie beispielsweise
eines so genannten WLAN-Hotspots. Mit dem Begriff der Basisstation ist
somit ein Oberbegriff gemeint, der alle diese genannten und ähnlichen
Basisstationen oder Netzzugangspunkte miterfassen soll. Anwendbar
ist somit jegliche Art der Funktechnik die ein System bildet, welches
mehrere Basisstationen und/oder Zugangspunkte mit einer jeweils
eindeutigen geographischen Position aufweist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Bewegungsgeschwindigkeit eines Endgerätes ermittelt, insbesondere
durch Auswertung der Zeitpunkte des Einbuchens in verschiedenen
Basisstationen. Hierdurch ist es möglich, die Fortbewegungsgeschwindigkeit
eines Nutzers festzustellen und beispielsweise Verkehrsströme auf einer
Durchgangsstraße
von permanent anwesenden Nutzern innerhalb des Gebietes zu unterscheiden.
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Vorzugsweise
erfolgt eine Erfassung nur bei einer Unterschreitung oder bei einer Überschreitung einer
festlegbaren Mindestbewegungsgeschwindigkeit des Endgerätes. Hierdurch
können
beispielsweise dem Durchgangsverkehr zuzuordnende Nutzer von vorneherein
von einer Erfassung ausgeschlossen werden oder umgekehrt kann eine
Erfassung auf diese Nutzer fokussiert werden.
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Sofern
ein Endgerät
bei mehreren Basisstationen gleichzeitig eingebucht ist, kann eine
Ortung des Endgerätes
durch mehrere Basisstationen mittels Triangulation und Laufzeitmessung
erfolgen.
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Bei
dieser Ausgestaltung des Verfahrens und des Systems wird die Position
der Mobilfunkteilnehmer mittels Triangulation festgestellt. Hierbei muss
das Endgerät
des Teilnehmers in mindestens drei Mobilfunkzellen eingebucht sein.
Die Distanz zu den jeweiligen Mobilfunkzellen wird dann durch die Laufzeit
des elektromagnetischen Signals ermittelt, das sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit
bewegt. Hierdurch kann eine sehr exakte Ortung d. h. Ortsbestimmung
erfolgen.
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Vorzugsweise
erfolgt eine Auswertung und Erfassung unter Berücksichtigung mehrerer oder
aller örtlich
verfügbaren
Mobilfunksysteme und/oder Mobilfunkstandards, insbesondere können auch
die Daten von Mobilfunknutzern anderer Mobilfunknetzanbieter ausgewertet
werden und Berücksichtigung finden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird unter Anwendung eines festlegbaren Korrekturfaktors eine effektive
Personendichte berechnet.
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Durch
einen empirisch ermittelten Faktor a_eff kann die Anzahl der ermittelten
Mobilfunkteilnehmer so multipliziert werden, dass eine Aussage über die
sich wahrscheinlich in dem Raum-Zeit Quadranten aufhaltenden Gesamtzahl
an Personen gemacht werden kann, nach folgender Formel: Anzahl_Personen (Polygon, t1, t2) = a_eff·Anzahl_Teilnehmer
(Polygon, t1, t2)
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Dabei
bedeuten:
- Anzahl_Personen
- = die Anzahl der wahrscheinlich
anwesenden Personen
- a_eff
- = empirisch ermittelter
Korrekturfaktor
- Anzahl_Teilnehmer
- = die Anzahl der in
dem ausgewerteten Gebiet während des
Auswertungszeitraums eingebuchten Nutzer
- Polygon
- = der Polygonzug,
welcher das ausgewertete Gebiet begrenzt, d. h. die geographische
Position definiert
- t1
- = Beginn der Auswertung (Zeit)
- t2
- = Ende der Auswertung
(Zeit)
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Mit
dem Korrekturfaktor a_eff kann somit berücksichtigt werden, dass nicht
jede Person über
ein Mobilfunkendgerät
verfügt,
andererseits einige Nutzer über
mehrere Endgeräte
verfügen,
und ferner ein Teil der Endgeräte
ausgeschaltet ist. Weiterhin kann der Korrekturfaktor a_eff auf
verschiedene Personengruppen aufgeteilt werden, wobei diese Personengruppen,
z. B. sozioökonomische
Segmente, unterschiedliche Durchdringungsgrade von Mobilfunkgeräten besitzen
können.
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Bei
dem erfindungsgemäßen zellularen
Mobilfunksystem zur Anwendung und Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Ermittlung und Erfassung einer lokalen Personendichte, wobei
das Mobilfunksystem Basisstationen aufweist, wobei Endgeräte der Nutzer
in einer oder mehreren Basisstationen einbuchbar/eingebucht sind,
wobei insbesondere die jeweiligen Endgeräte der Nutzer des zellularen
Mobilfunksystems eindeutig identifizierbar sind, ist vorgesehen,
dass das System dazu eingerichtet ist, die eingebuchten Endgeräte statistisch
zu erfassen und anhand des Standortes der Basisstation/en eine Zuordnung
zu einer geographischen Position und/oder zu einem geographischen
Gebiet durchzuführen,
wobei das System eine Datenbank zur Abspeicherung und Bereitstellung
der statistischen Daten aufweist.
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Mittels
eines zellularen Mobilfunknetzes können genaue Teilnehmerzahlen
einzelnen Mobilfunkzellen und somit einer Ortinformation zugeordnet werden.
Dies betrifft alle Nutzer des jeweiligen Mobilfunkstandards wie
insbesondere GSM, GPRS, EDGE, UMTS, HSxPA, WiMAX, W-LAN, LTE oder dergleichen,
deren Endgerät
mit der jeweiligen Basisstation der Mobilfunkzelle oder eines sonstigen Zugangsknoten
kommuniziert. Hierbei ist bei den meisten Standards sichergestellt,
dass das jeweilige Endgerät
eineindeutig identifiziert wird.
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Sofern
es sich um einen singularen Netzzugangspunkt handelt, kann das Mobilfunksystem
oder Mobilfunknetz im erfindungsgemäßen Sinn im Extremfall lediglich
eine Basisstation aufweisen. Nichtsdestotrotz gestattet es die statistische
Erfassung der Nutzerzahlen auch in diesem Fall eine Personendichte
einem exakt definierten geografischen Gebiet zuzuordnen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
und dem erfindungsgemäßen System
wird diese Information anonymisiert und mit einem Zeitbezug und
mit einem Ortsbezug in eine zentrale Datenbasis zusammengefasst.
Aus dieser Datenbasis können
nun gezielte Abfragen der Personendichten zu bestimmten Zeiten und
bestimmten Orten erfolgen. Zudem können die Daten mit Hilfe eines
geographischen Informationssystems (GIS) visualisiert und mit anderen Daten
korreliert werden. Das beschriebene System respektive Verfahren
wertet jedoch vorzugsweise keine Verkehrsflussverläufe aus,
wie dies bei bekannten Telematiklösungen, mittels derer Verkehrsflüsse ermittelt
werden, der Fall ist.
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Eine
weitere Ausprägung
der Erfindung geht dahin, nur diejenigen Mobilfunkteilnehmer zu
erfassen und auszuwerten, die sich mindestens eine bestimmte Zeit
in der jeweiligen Mobilfunkzelle befunden haben. Hierdurch werden
Mobilfunkteilnehmer, die sich mit höherer Geschwindigkeit durch
die Zelle bewegen, z. B. mit einem Fahrzeug, nicht mit in die Statistik
aufgenommen.
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Um
auf jeden Fall anonyme Daten zu speichern, sollten sich vorzugsweise
bei jeder Information zu einem Raum-Zeit Quadranten mindestens drei Teilnehmer
in diesem Raum-Zeit Quadranten aufgehalten haben. Ggf. ist ein zu
kleiner Raum-Zeit
Quadrant entsprechend größer zu wählen, beziehungsweise
mit benachbarten Raum-Zeit Quadranten in der Art zu vereinen, dass
ein neuer Raum-Zeit Quadrant entsteht, in dem sich mehr als drei
Teilnehmer aufgehalten haben. Mit dem Begriff des Raum-Zeit Quadranten
ist dabei gemeint ein bestimmtes, örtlich begrenztes Gebiet sowie
eine durch eine Anfangs- und Endzeit festgelegte Zeitspanne, während derer eine
dementsprechende statistische Auswertung der Personendichte in diesem örtlich begrenzten
Gebiet erfolgt.
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Flusslinien,
also Verkehrsströme
zwischen Raum-Zeit Quadranten werden vorzugsweise nicht gespeichert,
wenngleich dies möglich
wäre. Teilnehmeridentifizierende
Daten werden vorzugsweise ebenfalls nicht gespeichert. Lediglich
die Anzahl der Teilnehmer je Raum-Zeit Quadrant soll ausgewertet werden.
Das bedeutet, dass zu einem örtlich
begrenzten Gebiet, welches durch den Standort einer Basisstation
räumlich
begrenzt und exakt definiert wird, zu festlegbaren Zeiten eine Erfassung
der Anzahl der in diesem Gebiet eingebuchten Endgeräte erfolgt,
woraus sich statistisch die Personendichte in diesem geographischen
Gebiet ermitteln lässt.
Mittels eines geographischen Informationssystems GIS können anhand
der bekannten Polygone der Mobilfunkzellen, die jeweiligen Personendichten
ermittelt werden. Mit einem Polygon einer Mobilfunkzelle ist jener
Polygonzug gemeint, der die funktechnische Reichweite der Basisstation
in dieser Mobilfunkzelle begrenzt und somit gleichzeitig das geographische Gebiet
der jeweiligen Auswertung definiert.
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Durch
Verwendung von speziellen Basisstationen, wie z. B. Mikrobasisstationen
(so genannte Home-Base-Stations, HBS, z. B. Femto- oder Picozellen)
können
auch Daten für
einen zuvor ausgewählten
sehr kleinen Bereich erfasst werden. Dies trifft auch für Orte oder
Bereiche innerhalb von Gebäuden
zu, wie beispielsweise innerhalb eines Einkaufszentrums oder Bürogebäudes.
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Die
Anwendungen der Daten sind daher sehr vielfältig. Beispielsweise können die
mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
und des erfindungsgemäßen Systems
erfassten statistischen Daten berücksichtigt werden bei der Stadtplanung
und/oder bei der Infrastrukturplanung, wie beispielsweise für den Aufbau
von Mobilfunknetzen, Festnetzen, der Planung des öffentlichen
Personennahverkehrs und dergleichen. Weitere mögliche Anwendungsgebiete sind
der Einzelhandel, wie beispielsweise ein bevorzugter Standort für Verkaufsstellen,
sowie ferner für die
Planung und Umbauten von Bahnhöfen,
Flughäfen
und dergleichen. Auch für
die Ermittlung bevorzugter Punkte für Werbemaßnahmen kann die Erfindung
eingesetzt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der Figur erläutert.
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1 zeigt
eine Prinzipskizze der statistischen Auswertung von Endgeräte-Standorten. Ein zellulares
Mobilfunknetz ist gebildet durch eine Vielzahl von Mobilfunkzellen 11.
Jede Zelle 11 enthält eine
Basisstation 12, die diese Funkzelle 11 funktechnisch
abdeckt. Die Basisstation 12 ist gekennzeichnet durch den
ausgefüllten
Kreis in 1.
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Die
nicht ausgefüllten
Kreise 13 in den Zellen 11 des zellularen Mobilfunknetzes
kennzeichnen eingebuchte Endgeräte,
die jeweils einem Nutzer des zellularen Mobilfunknetzes eineindeutig
zugeordnet und seitens des Mobilfunksystems anhand der Kennung der
Endgeräte
identifiziert werden können.
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In
jeder Zelle 11 werden nunmehr zu bestimmten festlegbaren
Zeiten oder Zeiträumen,
die in der jeweiligen Basisstation 12 der Zelle 11 eingebuchten
Endgeräte 13 der
Nutzer der zellularen Mobilfunksystems statistisch erfasst und anhand
des Standortes der Basisstation 12 dem Gebiet 11 zugeordnet.
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Das
Gebiet 11 ist begrenzt durch den entsprechenden Polygonzug,
welcher die Grenzen der funktechnischen Reichweite der Basisstation 12 kennzeichnen.
Der Erfassungszeitraum zudem eine statistische Erfassung erfolgt,
wird begrenzt durch den Beginn der Erfassung zum Zeitpunkt t1 und
das Ende der Erfassung zum Zeitpunkt t2.
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Alternativ
ist auch eine permanente Erfassung und Aufzeichnung der anonymisierten
statistischen Daten möglich,
so dass eine Auswertung über den
zeitlichen Verlauf eines ganzen Tages, beispielsweise zur Ermittlung
von Lastspitzen, ermöglicht wird.