DE10225033B4

DE10225033B4 - Verfahren zur Gewinnung von Verkehrsinformationen, wie Stau, Verkehrsdichte oder Geschwindigkeit

Info

Publication number: DE10225033B4
Application number: DE2002125033
Authority: DE
Inventors: Kvandoahere Dr. Kvamakva; Tim Hartmann
Original assignee: KYAMAKYA KYANDOGHERE
Current assignee: KYAMAKYA, KYANDOGHERE, PROF.DR.-ING., KLAGENFU, AT
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: DE10225033A1

Abstract

Verfahren zur Gewinnung von Verkehrsinformationen, wie Stau, Verkehrsdichte oder Geschwindigkeit durch Erfassung der Zahl von Fahrzeugen mit mobilen Endgeräten eines Mobilfunknetzes auf Streckenabschnitten und der Zeit, den Fahrzeuge zum Passieren der Streckenabschnitte benötigen, durch ein Erfassungs- und Auswertesystem, mit dem die Streckenabschnitte Aufenthaltsbereichen (Location Areas) des Mobilfunknetzes zugeordnet werden und für die Gewinnung der Verkehrsinformationen die bei jedem Wechsel von einem Aufenthaltsbereich zum benachbarten Aufenthaltsbereich netzintern gewonnenen Aktualisierungsdaten (Location Update) mit einer Zeitinformation für den Wechsel verknüpft und gemeinsam ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten Aufenthaltsbereichen der mobilen Endgeräte Nutzerprofile erstellt werden, aus welchem Endgeräte für eine gewichtete Ermittlung der Aktualisierungsdaten für individuelle Aufenthaltsbereiche ausgewählt werden, dass die verwalteten Aufenthaltsbereichsdaten in Abhängigkeit von Nutzerprofilen gefiltert werden und aus den gefilterten Daten allgemeingültige Verkehrsinformationen generiert werden, wobei in einer Filterstufe mobile Endgeräte ausgewählt werden, die aus historischen Daten einen stationären Aufenthaltsbereich in der Nähe, aber nicht im betrachteten Aufenthaltsbereich...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Verkehrsinformationen, wie Stau, Verkehrsdichte oder Geschwindigkeit, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Gewinnung von Verkehrsinformationen ist es bekannt, durch fest installierte Sensoren auf oder an Landstraßen das Verkehrsaufkommen zu messen. Hier sind insbesondere das Sensornetz auf Autobahnen, das von der DDG in Deutschland betrieben wird, sowie Sensorsysteme in kleinerem Rahmen zu nennen, die eine innerstädtische Infrastruktur abdecken.
Weiterhin sind Systeme zu nennen, die in Fahrzeuge eingebaut sind und über eine Luftschnittstelle Informationen an eine Zentrale übermitteln, die aus diesen Informationen ein Verkehrsbild erstellt. Letztere sind aber nicht in ausreichender Zahl vorhanden, um eine aussagekräftige Größe für ein vollständiges Verkehrsbild zu erstellen. Bei einer größeren An zahl von in Fahrzeugen eingebauten Geräten würden allerdings auch Engpässe bei der Übertragungskapazität wegen Belegung der Funkkanäle für die permanente Übermittlung der Informationen entgegenstehen.
Weiterhin sind Versuche unternommen worden, mit Mobiltelefonen ausgerüstete Fahrzeuge mit den Lokalisierungsmitteln der Mobilfunknetze zu orten und deren Fahrweg zu verfolgen. Wegen des Signalisierungsaufwands würde dieses Verfahren jedoch ebenfalls zu Engpässen bei der Übertragungskapazität der Signalisierungskanäle führen, wenn eine statistisch ausreichende Anzahl von Fahrzeugen mit Mobiltelefonen darin eingebunden wäre.
Aus der gattungsbildenden WO 01/23835 A2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch das Erfassungs- und Auswertesystem die Streckenabschnitte Aufenthaltsbereichen, wie sie von einer Basiskontrollstation verwaltet werden, zugeordnet, und für die Gewinnung der Verkehrsinformationen die bei jedem Wechsel von einem Aufenthaltsbereich zum benachbarten Aufenthaltsbereich netzintern gewonnenen Aktualisierungsdaten mit einer Zeitinformation verknüpft und gemeinsam ausgewertet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem bekannten Verfahren die Gewinnung von Verkehrsinformationen durch zusätzliche Berücksichtung des zeitlich zurückliegenden Nutzerverhaltens zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale dieses Anspruchs gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Mobilfunknetz ist in Aufenthaltsbereiche unterteilt und die in jedem Aufenthaltsbereich befindlichen mobilen Endgeräte werden von jeweils einer Basiskontrollstation (Base Station Controller – BSC) verwaltet, die mehrere Basisstationen (Base Transceiver Station – BTS) umfassen kann. Mehrere Basiskontrollstationen werden von einer Mobilvermittlungsstelle (Mobile Switching Center – MSC) verwaltet. Jede Mobilvermittlungsstelle führt eine lokale Datenbank (Visitor Home Register – VLR) für dynamische Teilnehmerdaten. Die dynamischen Teilnehmerdaten werden von einer zentralen Datenbank (Home Location Register – HLR) bezogen. Die zentrale Datenbank ent hält neben kundenspezifischen Daten auch einen aktuellen Verweis auf die lokale Datenbank.
Verlässt ein mobiles Endgerät einen Aufenthaltsbereich und wechselt in einen benachbarten Aufenthaltsbereich, der derselben Mobilvermittlungsstelle zugeordnet ist, so wird eine Standortaktualisierung durchgeführt und die Daten in der lokalen Datenbank geändert. Wechselt das mobile Endgerät zwischen Aufenthaltsbereichen, die unterschiedlichen Mobilvermittlungsstellen zugeordnet sind, wird der Eintrag in der lokalen Datenbank der bisherigen Mobilvermittlungsstelle gelöscht und als neuer Eintrag in der lokalen Datenbank der neuen Mobilvermittlungsstelle aufgenommen. Gleichzeitig wird auch die zentrale Datenbank über die Aktualisierung informiert und der entsprechende Eintrag geändert. Somit erfolgt netzintern immer dann eine Aktualisierung, wenn ein mobiles Endgerät von einem Aufenthaltsbereich in einen benachbarten wechselt.
Indem durch das Erfassungs- und Auswertesystem Streckenabschnitte Aufenthaltsbereichen des Mobilfunknetzes zugeordnet werden, kann über die netzinternen Daten der Aufenthalt auf Streckenabschnitten und das Überschreiten der Grenzen dieser Streckenabschnitte ermittelt werden. Werden die netzinternen Daten, hier die Aktualisierungsdaten, zusätzlich noch mit Zeitinformationen für den Wechsel verknüpft, so lässt sich daraus auch noch die mittlere Geschwindigkeit ermitteln, mit der ein mobiles Endgerät den betreffenden Streckenabschnitt passiert hat.
Besonders vorteilhaft ist dabei auch, dass die Aufenthaltsbereiche eines Mobilfunknetzes der Bevölkerungsdichte und den Ausbreitungsbedingungen der elektromagnetischen Wellen angepasst sind, d. h. in Großstädten mit hoher Bevölkerungsdichte und Bebauung sind die Aufenthaltsbereiche kleiner als auf dem Land. Da in Großstädten auch gleichzeitig das Straßennetz dichter ist, begünstigt dies eine Selektierung der Streckenabschnitte von benachbarten Streckenabschnitten.
Aus den erfassten Aufenthaltsbereichen der mobilen Endgeräte werden Nutzerprofile erstellt, aus welchem Endgeräte für eine gewichtete Ermittlung der Aktualisierungsdaten für individuelle Aufenthaltsbereiche ausgewählt werden. Die Relevanz der Informationen für eine Gewinnung von Verkehrsinformationen lässt sich dadurch weiter steigern.
Die verwalteten Aufenthaltsbereichsdaten werden in Abhängigkeit von Nutzerprofilen gefiltert und aus den gefilterten Daten allgemeingültige Verkehrsinformationen generiert. Durch die Einbeziehung von Nutzerprofilen können für den Verkehrsfluss nicht repräsentative mobile Engeräte ausgeschlossen und dadurch die Vorhersagegenauigkeit gesteigert werden.
Dazu werden in einer Filterstufe mobile Endgeräte ausgewählt, die aus historischen Daten einen stationären Aufenthaltsbereich in der Nähe, aber nicht im betrachteten Aufenthaltsbereich haben. Nutzer, denen diese mobilen Endgeräte zugeordnet sind, haben nur noch eine begrenzte Auswahlmöglichkeit unter den Landstraßen, um zu ihrem stationären Aufenthaltbereich zu gelangen. Die Auswertung von Daten dieser Endgeräte kann daher mit veränderter Gewichtung in die Datenmenge repräsentativer Endgeräte eingehen.
Weiterhin können die Streckenabschnitte innerhalb eines Aufenthaltsbereiches in Unterabschnitte unterteilt werden, die besuchten Zellen mit unterschiedlichen Zellidentifizierungsangaben (Cell IDs) innerhalb eines Aufenthaltsbereiches zugeordnet werden. Die Zellidentifizierungsangaben können vom mobilen Endgerät zum Erfassungs- und Auswertesystem zusammen mit den netzintern gewonnenen Aktualisierungsdaten übertragen und gemeinsam mit den weiteren erfassten Daten ausgewertet werden. So lassen sich über die Zellidentifizierungsangaben die Unterabschnitte der Streckenabschnitte und die durchfahrenen Reihenfolge der Unterabschnitte ermitteln und dabei die Präzision der Streckenverfolgung verbessern.
Gemäß einer Weiterbildung kann zusätzlich eine durchschnittliche Verweilzeit in den Zellen eines Aufenthaltsbereiches vom mobilen Endgerät zum Erfassungs- und Auswertesystem zusammen mit den netzintern gewonnenen Aktualisierungsdaten übertragen und gemeinsam mit den weiteren erfassten Daten ausgewertet werden.
Dadurch lassen sich auch Unterschiede gegenüber einer Durchschnittsgeschwindigkeit innerhalb eines Aufenthaltsbereichs ermitteln und so mögliche Beeinträchtigungen des Verkehrsflusses genauer lokalisieren.
Außerdem kann vorgesehen sein, bei Aufenthaltsbereichen mit historisch erfassten Beeinträchtigungen des Verkehrsflusses oder aktuell wahrscheinlichen Beeinträchtigungen des Verkehrsflusses eine zeitgesteuerte Erfassung und Übertragung der Aktualisierungsdaten von innerhalb des Aufenthaltsbereichs befindlichen mobilen Endgeräten zu aktivieren und die erfassten Daten auszuwerten. Die Aktivierung der zeitgesteuerten Erfassung und Übertragung der Aktualisierungsdaten für das mobile Endgerät wird dann erst bei Verlassen des Aufenthaltsbereichs deaktiviert.
Da sich mobile Endgeräte gerade bei Verkehrsbeeinträchtigungen längere Zeit in demselben Aufenthaltsbereich oder sogar derselben Zelle befinden, entfallen Aktualisierungsdaten, die sonst beim Wechsel von einem Aufenthaltsbereich zum benachbarten erfasst würden. Durch die Aktivierung der zeitgesteuerten Erfassung und Übertragung der Aktualisierungsdaten wird dies umgangen und die Übertragung der Aktualisierungsdaten erzwungen, selbst wenn sich das mobile Endgerät noch im selben Aufenthaltsbereich oder sogar derselben Zelle befindet. Dies ermöglicht eine Bestätigung der vermuteten Standorte der mobilen Engeräte und damit eine Verbesserung der Identifizierung von Verkehrsbeeinträchtigungen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zusätzlich eine netzinterne Standortbestimmung von mobilen Engeräten vorgenommen wird, die eine Gesprächs- oder Datenverbindung unterhalten. Dabei wird die netzinterne Standortbestimmung während der Gesprächs- oder Datenverbindung kontinuierlich oder in kurzen Zeitabständen aktualisiert und die Aktualisierungsdaten werden ausgewertet.
Dies ermöglicht bei einzelnen mobilen Endgeräten eine nochmals präzisere Ortung gegenüber der bereits erwähnten Zuordnung zu einzelnen Aufenthaltsbereichen oder Zellen und damit zu Streckenabschnitten oder Unterabschnitten. Dabei wird für die Auswahl der mobilen Endgeräte ein besonders für die Erkennung von Verkehrsbeeinträchtigungen aussagekräftiges Kriterium genutzt, dass nämlich Verkehrsteilnehmer im Stau häufiger telefonieren als bei freier Fahrt. Die Nutzung einer netzinterner Standortbestimmung erhöht zwar den Signalisierungsaufwand, da aber ohnehin eine Gesprächs- oder Datenverbindung besteht, ist die zusätzliche Kapazitätsbeanspruchung relativ gering.
Darüber hinaus können über historische Aktualisierungsdaten Aufenthaltsbereiche und Aufenthaltszeiten mobiler Endgeräte ermittelt und gespeichert werden und daraus die Aufenthaltsbereiche ausgewählter mobiler Endgeräte angefordert und nach Übertragung ausgewertet werden.
Dadurch ist es möglich, für die Gewinnung von Verkehrsinformationen nicht mehr global alle mobilen Endgeräte mit gleicher Gewichtung heranzuziehen, sondern nur diejenigen, die nach anderen Kriterien besonders aussagekräftige Verkehrsinformationen liefern. Ein vorteilhafter Nebeneffekt ist hierbei, dass das auszuwertende Datenvolumen reduziert wird.
Für ein Nutzerprofil können folgende Elemente ausgewählt werden:

a) eine Liste der Aufenthaltsbereiche, die vom Nutzer schon einmal besucht wurden,
b) für jeden schon einmal besuchten Aufenthaltsbereich die entsprechende durchschnittliche Verweildauer,
c) eine Liste der Zellen, die vom Nutzer schon einmal besucht wurden
d) die durchschnittliche Verweildauer in jeder der Zellen,
e) die durchschnittliche Übergangshäufigkeit zu den Nachbarzellen für jede der besuchten Zellen sowie f) das Anrufverhalten des Nutzers.

Durch die Aufenthaltsbereiche, die vom Nutzer schon einmal besucht wurden, kann ein regelmäßiger Streckenverlauf erkannt und von ähnlichen Streckenverläufen unterschieden werden.
Durch die durchschnittliche Verweildauer für jeden schon einmal besuchten Aufenthaltsbereich lassen sich Kriterien, wie Wohnort, Arbeitsort oder Orte sonstiger Aktivitäten identifizieren, die damit stationär sind und wenig oder keine Aussagekraft zu Verkehrsinformationen bieten.
Angaben über die Zellen, die vom Nutzer schon einmal besucht wurden und die durchschnittliche Verweildauer in jeder der Zellen, ergeben eine verbesserte Auflösung der vorgenannten Informationen.
Die durchschnittliche Übergangshäufigkeit zu den Nachbarzellen für jede der besuchten Zellen ermöglicht darüber hinaus eine Gewichtung der Streckenabschnitte hinsichtlich ihrer Nutzung.
Schließlich ermöglicht das Anrufverhalten des Nutzers noch eine weitere Identifizierung der Nutzung der Aufenthaltsbereiche oder Zellen.
In Verbindung mit einem oder mehreren der vorangehenden Merkmale können so Nutzer einbezogen oder ausgeschlossen werden, die für die Gewinnung von Verkehrsinformationen aussagekräftig oder nicht aussagekräftig sind. Die Daten können dabei das Nutzerverhalten über mehrere Stunden bis zu mehreren Wochen erfassen und erlauben so eine aussagekräftige Prognose über die Relevanz der Daten in Bezug auf die Verkehrsinformationen.
Weiterhin kann eine Georeferenzierung unterschiedlicher Landstraßen sowie Bahngleise und Wasserstraßen mit Zellen und Aufenthaltsbereichen von Mobilfunknetzen vorgenommen werden. Auf der Basis dieser Georeferenzierung können Zellen und Aufenthaltsbereiche bestimmt werden, in denen mehrere Landstraßen oder Bahngleise und Wasserstraßen verlaufen und eine Zuordnung von mobilen Endgeräten nach Landstraßen oder Bahngleisen und Wasserstraßen kann in Abhängigkeit von Aufenthaltsbereichen oder Zellen des Mobilfunknetzes aufgrund kurzfristiger historischer Daten und/oder aufgrund von gespeicherten Nutzerprofilen getroffen werden.
Durch die Goereferenzierung lassen sich Mehrdeutigkeiten bei Verkehrswegen erkennen und auflösen. Dies gilt insbesondere dann, wenn Landstraßen Bahngleise oder Wasserstraßen parallel laufen und dieselben Aufenthaltsbereiche oder Zellen passieren. Mittels der kurzfristigen historischen Daten und/oder aufgrund von gespeicherten Nutzerprofilen kann nämlich erkannt werden, ob sich ein mobiles Endgerät mit hoher Wahrscheinlichkeit in einem Kraftfahrzeug auf einer Landstraße oder in einem Schienenfahrzeug oder einem Wasserfahrzeug befindet. Befand sich nämlich nach gesicherten historischen Daten das mobile Endgerät vorher in einem Kraftfahrzeug auf einer Landstraße, kann davon ausgegangen werden, dass dies auch weiterhin der Fall ist und der Nutzer nicht auf ein paralleles Schienenfahrzeug oder Wasserfahrzeug gewechselt ist.
Gemäß einer Weiterbildung können die verwalteten Aufenthaltsbereichsdaten in Abhängigkeit der Georeferenzierung gefiltert werden und aus den gefilterten Daten allgemeingültige Verkehrsinformationen generiert werden.
Durch den Ausschluss von zurzeit gewollt stationär betriebenen mobilen Engeräten und Ausschluss von in anderen Fahrzeugen als Kraftfahrzeugen auf Landstraßen befindlichen mobilen Endgeräten repräsentieren die verbleibenden mobilen Endgeräte den Verkehrsfluss auf Landstraßen.
Im Einzelnen können in einer zweiten Filterstufe für einen gegebenen Aufenthaltsbereich nur diejenigen Endgeräte ausgewählt werden, für die nach historischen Daten kein stationärer Aufenthalt in einer der Zellen des Aufenthaltsbereiches gespeichert ist.
Dadurch lassen sich alle mobilen Endgeräte von der Auswertung ausschließen, die gewollt nicht oder nicht wesentlich bewegt werden, sei es, dass sie sich in abgestellten Kraftfahrzeugen oder Gebäuden befinden, oder von Fußgängern mitgeführt werden.
Weiter können in einer dritten Filterstufe nur diejenigen mobilen Endgeräte ausgewählt werden, die nach Auswertung einer Kurzzeithistorie in Bewegung sind und Fahrzeugen auf Landstraßen zuzuordnen sind.
Unter den bewegten mobilen Endgeräten werden so diejenigen ausgewählt, die eindeutig Kraftfahrzeugen auf Landstraßen zu geordnet werden können und somit allein für den Verkehrsfluss auf Landstraßen repräsentativ sind.
In einer vierten Filterstufe können aus einer Eintrittsmenge von mobilen Endgeräten in einen Aufenthaltsbereich eine für statistische Aussagen ausreichende Untermenge ausgewählt werden.
Hierbei werden diejenigen Endgeräte ausgeschlossen, welche im betrachteten Aufenthaltsbereich längere Zeit bleiben und als eine Art Verlustmasse betrachtet werden. Es gelingt dadurch, mobile Endgeräte auszuschließen, von denen nach historischen Daten zwar kein stationärer Aufenthalt in dem betrachteten Aufenthaltsbereich erfasst ist, ein solcher aber dennoch einmalig oder erstmalig gewählt wird.
Außerdem können in einer fünften Filterstufe mobile Endgeräte nach durchschnittlicher Geschwindigkeit in den durchfahrenen Aufenthaltsbereichen und dem zurückgelegten Weg ausgewählt werden.
Auch dieses Kriterium ist besonders aussagekräftig, da Teilnehmer mit diesen Engeräten voraussichtlich den betreffenden Aufenthaltsbereich nur passieren und deshalb Änderungen der Geschwindigkeit besonders relevant für Verkehrsinformationen sind.
Gemäß einer Weiterbildung können aus den Verkehrsinformationen Steuerinformationen zur Steuerung der Filterstufen und/oder der Skalierungsstufen ausgewählt werden.
Dies ermöglicht es, die Gewinnung von Verkehrsinformationen dynamisch an aktuelle Verkehrslagen anzupassen und so die Aussagekraft der gewonnenen Verkehrsinformationen weiter zu optimieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
1 einen Kartenausschnitt mit einem Straßennetz und Streckenabschnitten des Straßennetzes zugeordneten Aufenthaltsbereichen eines Mobilfunknetzes,
2 eine Zuordnung von Einrichtungen eines Mobilfunknetzes zu Aufenthaltsbereichen und
3 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Gewinnung von Verkehrsinformationen auf der Basis von Aufenthaltsbereichsverwaltungsdaten eines Mobilfunknetzes.
In dem Kartenausschnitt nach 1 ist ein einfaches Straßennetz mit zwei Straßen sowie Aufenthaltsbereiche eines Mobilfunknetzes mit einzelnen Zellen innerhalb der Aufenthaltsbereiche dargestellt. Die Ziffern 1, 2 und 3 stellen Grenzen von Streckenabschnitten der Straßen dar, die mit Grenzen der Aufenthaltsbereiche des Mobilfunknetzes zusammenfallen. Bewegt sich ein Kraftfahrzeug mit einem eingeschalteten Endgerät auf der Straße A und passiert eine Grenze an einem Punkt 1 zwischen zwei benachbarten Aufenthaltsbereichen, so wird mit dem Wechsel von einem Aufenthaltsbereich in den benachbarten Aufenthaltsbereich netzintern eine Aktualisierung seiner Aufenthaltsbereichsdaten (Location Update) durchgeführt.
Eine weitere Aktualisierung der Aufenthaltsbereichsdaten findet beim Passieren eines Punktes 2 statt.
In gleicher Weise würde dies auch bei einem Kraftfahrzeug mit eingeschaltetem mobilen Endgerät auf der Straße B bei Passieren des Punktes 3 und des Punktes 2 eintreffen. Da die Größen der Aufenthaltsbereiche vom Netzbetreiber erfasst sind, kann aus der Zeitdifferenz zwischen der Gewinnung der Aktualisierungsdaten die durchschnittliche Geschwindigkeit ermittelt werden, mit der sich das Kraftfahrzeug auf den Streckenabschnitten der Straßen B oder A bewegt. Nach diesem Grundprinzip können Verkehrsinformationen gewonnen werden, die Aufschluss darüber geben, ob die Durchschnittsgeschwindigkeit der möglichen oder üblichen Geschwindigkeit auf den Straßen entspricht oder ob durch Verkehrsbeeinträchtigungen die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges wesentlich verringert ist.
Dabei werden für die Gewinnung dieser Verkehrsinformationen lediglich Daten genutzt, die ohnehin netzintern gewonnen werden, wodurch zur Erzielung der Verkehrsinformationen keine zusätzliche Netzbelastung erforderlich ist. Ein Netzbetreiber ist so in die Lage versetzt, aufgrund der Aktualisierungsda ten als weitere Dienstleistung Verkehrsinformationen zur Verfügung zu stellen.
Eine detailliertere Angabe der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges ist dadurch möglich, dass zusätzlich zu den Grenzen der Aufenthaltsbereiche auch die durchfahrenen Zellen ausgewertet werden. Diese sind hier in Form von sechseckigen Waben angedeutet. Dadurch lassen sich einmal Streckenabschnitte in demselben Aufenthaltsbereich voneinander unterscheiden und außerdem genauere Angaben ermitteln, in welcher Zelle des Aufenthaltsbereiches mögliche Verkehrsbeeinträchtigungen bestehen, wenn hier die Momentangeschwindigkeit gegenüber der Durchschnittsgeschwindigkeit im Aufenthaltsbereich verringert ist.
2 zeigt eine Zuordnung von Einrichtungen eines Mobilfunknetzes zu Aufenthaltsbereichen. Aufenthaltsbereiche sind in 2 durch gestrichelt umrandete Flächen dargestellt und entsprechen prinzipiell Aufenthaltsbereichen gemäß 1. Jeder Aufenthaltsbereich wird von einer Basiskontrollstation BSC verwaltet, der für jede Zelle des Aufenthaltsbereichs eine Basisstation BTS zugeordnet ist. Die Basisstationen stellen die eigentlichen Sendeempfänger mit den Antennen dar.
Die Basiskontrollstationen BSC werden ihrerseits von einer Mobilvermittlungsstelle MSC verwaltet. Jedes Mobilfunknetz umfasst wiederum mehrere Mobilvermittlungsstellen. Jede Mobilvermittlungsstelle führt eine lokale Datenbank VLR für dynamische Teilnehmerdaten. Das Mobilfunknetz verfügt außerdem über eine zentrale Datenbank HLR, die neben kundenspezifischen Daten auch einen aktuellen Verweis auf die lokalen Datenbanken VLR enthält und mit diesen bei Datenaktualisierungen kommuniziert. Dabei werden von den lokalen Datenbanken auch Kopien einzelner Bestandteile der in der zentralen Datenbank gespeicherten Daten bezogen.
Die Aktualisierungsdaten zusammen mit Zeitinformationen werden von den einzelnen lokalen Datenbanken und der zentralen Datenbank Erfassungs- und Auswertesystem 10 zur Verfügung gestellt.
Bei den Aktualisierungsdaten wird noch unterschieden, ob ein mobiles Endgerät einen Wechsel der Aufenthaltsbereiche durchführt, die über die Basiskontrollstationen von derselben Mobilvermittlungsstelle oder von unterschiedlichen Mobilvermittlungsstellen verwaltet werden. Ist nur eine Mobilvermitt lungsstelle beteiligt, wird lediglich in der lokalen Datenbank die Aufenthaltsbereichsveränderung vermerkt, bei einem Wechsel zwischen Aufenthaltsbereichen, die unterschiedlichen Mobilvermittlungsstellen zugeordnet sind, wird hingegen der Eintrag in der bisherigen lokalen Datenbank gelöscht und ein Eintrag in der neuen lokalen Datenbank vorgenommen. Außerdem wird die zentrale Datenbank über die Änderung des Eintrages informiert.
3 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenwirkens der Maßnahmen gemäß der Erfindung zur Gewinnung von Verkehrsinformationen. Diese Maßnahmen dienen dazu, aus der Dynamik des Verkehrs durch die Bewegung der Nutzer von mobilen Endgeräten einen Ist-Zustand des Verkehrs, der Ganglinien für Straßenabschnitte und von Stauprognosen, allgemein als Verkehrsinformationen bezeichnet, zu gewinnen.
Ausgangsbasis ist das Bewegungsverhalten von Kraftfahrzeugen mit mobilen Endgeräten, die hier als Nutzer MS 1 dargestellt sind. Die Dynamik des Verkehrs dieser Kraftfahrzeuge mit mobilen Endgeräten wird von einem netzinternen Verwaltungssystem verwaltet, das bei Überschreiten der Grenzen von Aufenthaltsbereichen Aktualisierungsdaten ermittelt, die anschlie ßend in einer lokalen Datenbank und einer zentralen Datenbank gespeichert werden. Das Verwaltungssystem ist hier durch den Block Mobility Management Funktionen 2 bezeichnet, während die lokalen Datenbanken VLR und die zentrale Datenbank HLR im Block 3 zusammengefasst sind. Die weiteren Funktionsblöcke sind durch eine gestrichelte Umrahmung zu einem Erfassungs- und Auswertesystem 10 zusammengefasst und nutzen die Daten des Mobilfunknetzes zur Gewinnung der Verkehrsinformationen. Das Erfassungs- und Auswertesystem 10 in 2 entspricht dem Erfassungs- und Auswertesystem 10 in 3.
Da es in der Praxis zahlreiche Fälle und Situationen gibt, die eine größere Differenzierung gegenüber dem in 1 dargestellten Modell erforderlich machen, reicht in vielen Fällen nicht eine grobe Übernahme sämtlicher Daten der lokalen Datenbanken und der zentralen Datenbank verknüpft mit Zeitinformationen aus, sondern es wird teilweise eine mehr detaillierte Gewinnung von Daten angefordert, oder es werden von den insgesamt im Netz eingebuchten mobilen Endgeräten einzelne für besonders repräsentative Aussagen ausgewählt.
Die Auswahl der für die Generierung eines Metawissens in Block 7 für die Verkehrsinformationen zur Verfügung gestell ten Daten werden mit einem Filtermodul in Block 4 nach unterschiedlichen Filterstufen gefiltert. Die Einstellung der Filterstufen erfolgt in Abhängigkeit von Nutzerprofilen, die aus der zentralen Datenbank gewonnen werden können oder auch aus anderen Datenbanken und durch den Block 5 symbolisiert sind.
Eine weitere Steuerung der Filterstufen erfolgt durch Georeferenzierung nach Landstraßen, Bahngleisen, Wasserstraßen sowie speziellen Zellen und Aufenthaltsbereichen entsprechend einem Block 6. Über die Georeferenzierung wird nicht nur das Filtermodul in Block 4 gesteuert, sondern auch Skalierungsstufen in einem Block 8, die über eine Lokalisierungsstrategie in einem Block 9 wiederum Einfluss auf die Verwaltungsfunktionen bei der Aktualisierung der Aufenthaltsbereiche der mobilen Endgeräte nimmt in Block 2 nimmt. Darüber hinaus können die Skalierungsstufen im Block 8 auch wiederum die Filtermodule im Block 4 beeinflussen. Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit besteht auch von den im Block 7 erzeugten Verkehrsinformationen hinsichtlich der Filtermodule in Block 4 und der Bestimmung der Skalierungsstufen in Block 8.
Im Ausführungsbeispiel werden fünf Skalierungsstufen unterschieden. Die Skalierungsstufe 1 nimmt keinerlei Einfluss auf die Verwaltungsfunktion des Blockes 2. Das bedeutet, dass eine Aktualisierung der Aufenthaltsbereichsdaten nur bei Wechsel von einem Aufenthaltsbereich in den nächsten erfolgt.
Die Skalierungsstufe 2 veranlasst die Verwaltungsfunktion in Block 2 auch Zellidentifizierungsangaben der besuchten Zellen zu erfassen. Die Zellidentifizierungsangaben können vom mobilen Endgerät dann zusammen mit den netzintern gewonnenen Aktualisierungsdaten übertragen werden. Hierdurch ergeben die Daten Aufschluss über die besuchten Zellen innerhalb eines Aufenthaltsbereiches und die Reihenfolge der durchfahrenen Zellen.
In der Skalierungsstufe 3 werden zusätzlich durchschnittliche Verweilzeiten in den Zellen eines Aufenthaltsbereiches erfasst und vom mobilen Endgerät mit übertragen. Dies erlaubt Unterschiede gegenüber einer Durchschnittsgeschwindigkeit innerhalb eines Aufenthaltsbereiches mit hoher Auflösung zu ermitteln und dadurch Beeinträchtigungen des Verkehrsflusses genauer zu lokalisieren.
Die Skalierungsstufe 4 wird zweckmäßig dann eingesetzt, wenn innerhalb von Aufenthaltsbereichen Beeinträchtigungen des Verkehrsflusses bereits festgestellt wurden oder wahrscheinlich sind. Dies kann aufgrund historischer Daten oder aktueller Daten ermittelt werden. Durch die Skalierungsstufe 4 wird veranlasst, dass die Aktualisierung von Aufenthaltsbereichsdaten der mobilen Endgeräte nicht mehr nur durch Überschreiten der Grenzen von einem Aufenthaltsbereich zum nächsten ausgelöst wird, sondern in zeitlichen Abständen, die zweckmäßig kürzer sind als die tatsächlichen Zeiten, zwischen denen die Grenzen von Aufenthaltsbereichen überschritten werden. Dadurch lassen sich genauere Angaben über Verkehrsbeeinträchtigungen machen und vermutete oder mögliche Beeinträchtigungen bestätigen oder entkräften.
Schließlich können in der Skalierungsstufe 5 netzinterne Ortungsverfahren veranlasst werden, die allerdings nur auf die mobilen Endgeräte beschränkt werden, welche zur Zeit Gesprächs- oder Datenverbindungen unterhalten. Es wird hierdurch eine Auswahl von mobilen Endgeräten getroffen, die ohnehin Netzkapazität belegen und bei denen die zusätzlichen Standortinformationen in den Datenstrom eingebunden werden können, ohne wesentlich die Netzbelastung zu steigern. Außerdem gelingt es auf diese Weise, mobile Endgeräte von Nutzern zu erfassen, die gerade Verkehrsbeeinträchtigungen ausgesetzt sind. Denn die Erfahrung zeigt, dass Nutzer bei Verkehrsbeeinträchtigungen häufiger telefonieren als bei fließendem Verkehr.
Die zur Steuerung der Filtermodule in Block 4 verwendeten Nutzerprofile im Block 5 werden aus Daten generiert, die für bestimmte Aufenthaltsbereiche und Zellen eine besondere Relevanz der Informationen für eine Gewinnung von Verkehrsinformationen erwarten lassen. Die Nutzerprofile können dabei folgende Charakteristika umfassen, nämlich eine Liste der Aufenthaltsbereiche, die vom Nutzer schon einmal besucht wurden, für jeden schon einmal besuchten Aufenthaltsbereich die entsprechende durchschnittliche Verweildauer, eine Liste der Zellen, die vom Nutzer schon einmal besucht wurden, die durchschnittliche Verweildauer in jeder der Zellen, die durchschnittliche Übergangshäufigkeit zu Nachbarzellen für jede der besuchten Zellen sowie das Anrufverhalten des Nutzers.
Daraus können zum Beispiel Aufenthaltsbereiche oder Zellen ermittelt werden, in denen sich Nutzer mit mobilen Endgeräten längere Zeit aufhalten und dabei die mobilen Endgeräte nicht oder nur wenig bewegen. Beispiele für solche stationären Orte sind der Wohnort, die Arbeitsstelle, Orte anderer Aktivitäten, wie Einkaufen, Hobby oder ähnliches.
Da an diesen Orten die mobilen Endgeräte absichtlich nicht oder nur wenig bewegt werden, tragen sie nicht zur Charakterisierung der Dynamik des Verkehrs durch Bewegung der Nutzer bei. Vielmehr würden sie das Gesamtbild verfälschen und müssen daher von denjenigen Endgeräten, die repräsentative Daten für die Dynamik des Verkehrs liefern, selektiert werden.
Eine weitere Beeinflussung der Filtermodule in Block 4 erfolgt durch eine Georeferenzierung gemäß Block 6. Diese Georeferenzierung dient dazu, außer Landstraßen auch andere Verkehrswege, wie Bahngleise oder Wasserstraßen zu erkennen. Da im vorliegenden Zusammenhang nur die Daten von mobilen Endgeräten repräsentativ sind, die sich in Kraftfahrzeugen auf Landstraßen bewegen, müssen andere mobile Endgeräte, zum Beispiel in Schienenfahrzeugen oder Wasserfahrzeugen selektiert werden.
Dies ist dann problematisch, wenn im betrachteten Aufenthaltsbereich oder einer betrachteten Zelle mehrere Verkehrswege sehr eng parallel laufen und so nicht ohne weiteres un terschieden werden können, wenn sie denselben Aufenthaltsbereich oder dieselbe Zelle durchqueren. Hier kann durch historische Daten eine Zuordnung getroffen werden, wenn man davon ausgeht, dass die Verkehrswege nicht generell parallel laufen, sondern außerhalb der betrachteten Aufenthaltsbereiche oder Zellen einen unterschiedlichen Verlauf nehmen. Durch Einbeziehung historischer Daten können dann mobile Endgeräte erkannt werden, die sich außerhalb der betrachteten Aufenthaltsbereiche oder Zellen bereits eindeutig auf Landstraßen befunden haben.
Entsprechend den Blöcken 5 und 6 können im Filtermodul dann unterschiedliche Filter ausgewählt werden, die eine Filterung nach nachfolgenden Kriterien vornehmen. So können in einer ersten Filterstufe für einen gegebenen Aufenthaltsbereich nur diejenigen Endgeräte ausgewählt werden, für die nach historischen Daten kein stationärer Aufenthalt in einer der Zellen des Aufenthaltsbereiches gespeichert ist.
In einer zweiten Filterstufe können nur diejenigen mobilen Endgeräte ausgewählt werden, die nach Auswertung einer Kurzzeithistorie in Bewegung sind und Fahrzeugen auf Landstraßen zugeordnet sind.
In einer dritten Filterstufe können aus einer Eintrittsmenge von mobilen Endgeräten in einen Aufenthaltsbereich eine für statistische Aussagen ausreichende Untermenge ausgewählt werden. Dadurch lassen sich zum Beispiel solche mobilen Endgeräte von Nutzern ausschließen, die in dem betrachteten Aufenthaltsbereich einen stationären Aufenthaltsbereich, wie Wohnort oder Arbeitsstelle, haben.
Ferner können in einer vierten Filterstufe mobile Endgeräte ausgewählt werden, die aus historischen Daten einen stationären Aufenthalt in der Nähe, aber nicht im betrachteten Aufenthaltsbereich haben. Nutzer dieser Endgeräte haben dann nur noch geringe Ausweichmöglichkeiten, und ausgehend von der Vermutung, dass sie auf dem Wege zu ihrem stationären Aufenthaltsbereich sind, ist die Verkehrsdynamik dieser mobilen Endgeräte dann besonders aussagekräftig zur Gewinnung von Verkehrsinformationen.
Schließlich können in einer fünften Filterstufe mobile Endgeräte nach Geschwindigkeit und dem zurückgelegten Weg ausgewählt werden. Auch dieses Kriterium ist besonders aussagekräftig, da Teilnehmer mit diesen Endgeräten voraussichtlich den betreffenden Aufenthaltsbereich nur passieren und deshalb Änderungen der Geschwindigkeit besonders relevant für Verkehrsinformationen sind.
Indem die Filtermodule im Block 4 nach Maßgabe der Nutzerprofile und der Georeferenzierung eingestellt werden, ergibt sich aus der Gesamtheit aller eingebuchten mobilen Endgeräte eine saubere Stichprobe, aus der sich das Metawissen zur Gewinnung der Verkehrsinformationen entsprechend Block 7 gewinnen lässt. Diese Verkehrsinformationen können nun nochmal zur Feineinstellung der Filtermodule oder auch zur Auswahl der Skalierungsstufen eingesetzt werden, um über eine Art Regelschleife nochmals die Stichprobe für die Generierung des Metawissens zu verbessern.

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Verkehrsinformationen, wie Stau, Verkehrsdichte oder Geschwindigkeit durch Erfassung der Zahl von Fahrzeugen mit mobilen Endgeräten eines Mobilfunknetzes auf Streckenabschnitten und der Zeit, den Fahrzeuge zum Passieren der Streckenabschnitte benötigen, durch ein Erfassungs- und Auswertesystem, mit dem die Streckenabschnitte Aufenthaltsbereichen (Location Areas) des Mobilfunknetzes zugeordnet werden und für die Gewinnung der Verkehrsinformationen die bei jedem Wechsel von einem Aufenthaltsbereich zum benachbarten Aufenthaltsbereich netzintern gewonnenen Aktualisierungsdaten (Location Update) mit einer Zeitinformation für den Wechsel verknüpft und gemeinsam ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten Aufenthaltsbereichen der mobilen Endgeräte Nutzerprofile erstellt werden, aus welchem Endgeräte für eine gewichtete Ermittlung der Aktualisierungsdaten für individuelle Aufenthaltsbereiche ausgewählt werden, dass die verwalteten Aufenthaltsbereichsdaten in Abhängigkeit von Nutzerprofilen gefiltert werden und aus den gefilterten Daten allgemeingültige Verkehrsinformationen generiert werden, wobei in einer Filterstufe mobile Endgeräte ausgewählt werden, die aus historischen Daten einen stationären Aufenthaltsbereich in der Nähe, aber nicht im betrachteten Aufenthaltsbereich haben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Streckenabschnitte innerhalb eines Aufenthaltsbereiches in Unterabschnitte unterteilt werden, die besuchten Zellen mit unterschiedlichen Zellidentifizierungsangaben (Cell IDs) innerhalb eines Aufenthaltsbereiches zugeordnet werden und die Zellidentifizierungsangaben vom mobilen Endgerät zum Erfassungs- und Auswertesystem zusammen mit den netzintern gewonnenen Aktualisierungsdaten übertragen und gemeinsam mit den weiteren erfassten Daten ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine durchschnittliche Verweilzeit in den Zellen eines Aufenthaltsbereiches vom mobilen Endgerät zum Erfassungs- und Auswertesystem zusammen mit den netzintern gewonnenen Aktualisierungsdaten übertragen und gemeinsam mit den weiteren erfassten Daten ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufenthaltsbereichen mit historisch erfassten Verkehrsbeeinträchtigungen oder aktuell wahrscheinlichen Verkehrsbeeinträchtigungen eine zeitgesteuerte Erfassung und Übertragung der Aktualisierungsdaten von innerhalb des Aufenthaltsbereichs befindlichen mobilen Endgeräten aktiviert wird, die erfassten Daten ausgewertet werden und die Aktivierung der zeitgesteuerten Erfassung und Übertragung der Aktualisierungsdaten für das mobile Endgerät erst bei Verlassen des Aufenthaltsbereichs deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine netzinterne Standortbestimmung von mobilen Engeräten vorgenommen wird, die eine Gesprächs- oder Datenverbindung unterhalten, dass die netzinterne Standortbestimmung während der Gesprächs- oder Datenverbindung kontinuierlich oder in kurzen Zeitabständen aktualisiert wird und die Aktualisierungsdaten ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass über historische Aktualisierungsdaten Aufenthaltsbereiche und Aufenthaltszeiten mobiler Endgeräte ermittelt und gespeichert werden und daraus die Aufenthaltsbe reiche ausgewählter mobiler Endgeräte angefordert und nach Übertragung ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für das Nutzerprofil folgende Elemente ausgewählt werden: a) eine Liste der Aufenthaltsbereiche, die vom Nutzer schon einmal besucht wurden, b) für jeden schon einmal besuchten Aufenthaltsbereich die entsprechende durchschnittliche Verweildauer, c) eine Liste der Zellen, die vom Nutzer schon einmal besucht wurden d) die durchschnittliche Verweildauer in jeder der Zellen, e) die durchschnittliche Übergangshäufigkeit zu den Nachbarzellen für jede der besuchten Zellen sowie f) das Anrufverhalten des Nutzers.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Georeferenzierung unterschiedlicher Landstraßen sowie Bahngleise und Wasserstraßen mit Zellen und Aufenthaltsbereichen von Mobilfunknetzen vorgenommen wird, auf der Basis dieser Georeferenzierung Zellen und Auf enthaltsbereiche bestimmt werden, in denen mehrere Landstraßen oder Bahngleise und Wasserstraßen verlaufen und eine Zuordnung von mobilen Endgeräten nach Landstraßen oder Bahngleisen und Wasserstraßen in Abhängigkeit von Aufenthaltsbereichen oder Zellen des Mobilfunknetzes aufgrund kurzfristiger historischer Daten und/oder aufgrund von gespeicherten Nutzerprofilen getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verwalteten Aufenthaltsbereichsdaten zusätzlich in Abhängigkeit der Georeferenzierung gefiltert werden und aus den gefilterten Daten allgemeingültige Verkehrsinformationen generiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Filterstufe für einen gegebenen Aufenthaltsbereich nur diejenigen Endgeräte ausgewählt werden, für die nach historischen Daten kein stationärer Aufenthalt in einer der Zellen des Aufenthaltsbereiches gespeichert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dritten Filterstufe nur diejeni gen mobilen Endgeräte ausgewählt werden, die nach Auswertung einer Kurzzeithistorie in Bewegung sind und Fahrzeugen auf Landstraßen zuzuordnen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vierten Filterstufe aus einer Eintrittsmenge von mobilen Endgeräten in einen Aufenthaltsbereich eine für statistische Aussagen ausreichende Untermenge ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einer fünften Filterstufe mobile Endgerate nach durchschnittlicher Geschwindigkeit in durchfahrenen Aufenthaltsbereichen und dem zurückgelegten Weg ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Verkehrsinformationen Steuerinformationen zur Steuerung von Filterstufen und/oder von Skalierungsstufen ausgewählt werden.