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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum Ermitteln des aktuellen Fortbewegungsmodus wenigstens
eines ein Mobiltelefon aufweisenden Verkehrsteilnehmers, wobei jeweilige
Orte des Verkehrsteilnehmers auf Basis einer zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten
durchgeführten
Ortung des Mobiltelefons ermittelt und eine Vektorenkette der Orte
sowie eine Vektorenfolge der Geschwindigkeiten des Mobiltelefons
des Verkehrsteilnehmers erfasst werden.
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Verfahren zur Verkehrslagerekonstruktion und
zur Verkehrprognose in einem Verkehrsnetz 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 ortsfesten Sensoren oder dynamischen Einzelfahrzeugdaten
(FCD, Floating Car Data) ermittelt wird. Das Installieren von ortsfesten
Sensoren ist teuer und aufwendig, weshalb nur wenige Gebiete ein
dichtes, flächendeckendes
Netz von Sensoren aufweisen. Die Datenerfassung über FCD abzuwickeln ist ebenfalls
sehr teuer, weil einerseits spezielle FCD-Geräte in den Fahrzeugen notwendig
sind, und andererseits hohe Übertragungskosten
anfallen. Bei einem geringen Ausrüstungsgrad der FCD-Fahrzeuge
kann in der Regel nur die Reisezeit für schon durchfahrene Streckenabschnitte übermittelt
werden. In anderen Worten, die ermittelte Verkehrslage weist im
Vergleich zur aktuellen Verkehrslage eine erhebliche zeitliche Verzögerung auf.
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Aus der älteren, nicht vor veröffentlichten
Patentanmeldung
DE 101 10 327.1 ist
ein Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Verkehrslage für Verkehrslagerekonstruktionen
in einem Verkehrsnetz bekannt, bei dem die aktuelle Verkehrslage
für einen
vorgegebenen Bereich auf Basis einer Ortung von Mobiltelefonen ermittelt
wird und jedes Mobiltelefon über
eine zugeordnete Identifikationsnummer eindeutig identifizierbar
ist. Die Ortung der identifizierten Mobiltelefone wird zu aufeinanderfolgenden
Zeitpunkten durchgeführt
und aus den ermittelten Orten der identifizierten Mobiltelefone
eine räumliche
Verteilung zu den verschiedenen Zeitpunkten ermittelt, woraus eine Mobiltelefondichte
berechnet wird. Aus einem Vergleich der räumlichen Verteilungen der Dichte
der Mobiltelefone zu verschiedenen Zeitpunkten werden charakteristische
Eigenschaften für
eine zeitliche Dynamik der Dichte der Mobiltelefone bestimmt. Eine spezifische
Angabe über
das verkehrliche Verhalten eines bestimmten einzelnen Verkehrsteilnehmers, insbesondere über seine
individuelle Art der Fortbewegung, wird mit diesem Verfahren nicht
ermöglicht.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln des aktuellen Fortbewegungsmodus
wenigstens eines ein Mobiltelefon aufweisenden Verkehrsteilnehmers,
wobei jeweilige Orte des Verkehrsteilnehmers auf Basis einer zu
aufeinanderfolgenden Zeitpunkten durchgeführten Ortung des Mobiltelefons
ermittelt und eine Vektorenkette der Orte sowie eine Vektorenfolge
der Geschwindigkeiten des Mobiltelefons des Verkehrsteilnehmers
erfasst werden, und wobei das Mobiltelefon eindeutig über eine
ihm zugeordnete Identifikationsnummer identifizierbar ist, anzugeben,
bei dem eine Identifizierung der Art der Fortbewegung des Verkehrsteilnehmers
während
einer Fahrt gewährleistet ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch
die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1.
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Bei einem Verfahren zum Ermitteln
des aktuellen Fortbewegungsmodus wenigstens eines ein Mobiltelefon
aufweisenden Verkehrsteilnehmers, wobei jeweilige Orte des Verkehrsteilnehmers
auf Basis einer zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten durchgeführten Ortung
des Mobiltelefons ermittelt und eine Vektorenkette der Orte sowie
eine Vektorenfolge der Geschwindigkeiten des Mobiltelefons des Verkehrsteilnehmers
erfasst werden, und wobei das Mobiltelefon eindeutig über eine
ihm zugeordnete Identifikationsnummer identifizierbar ist, wird
gemäß der Erfindung
durch eine Verknüpfung
eines jeweiligen Ortes des Verkehrsteilnehmers mit einer digitalen
Straßenkarte,
einem sogenannten Map-Matching, und/oder aus einer jeweiligen Geschwindigkeit
des Verkehrsteilnehmers auf dessen Art der Fortbewegung geschlossen.
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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. Eine
umständliche
Bordsensorik im Fahrzeug zum Erfassen von Fahrparametern ist nicht
weiter notwendig. Ebenfalls möglich
ist eine Ortung durch Auswertung der an den Signalmasten des Mobilfunknetzes
einfallenden Signale des Mobiltelefons. Durch ein „Map-Matching" der jeweiligen Position
und der Geschwindigkeit eines Mobiltelefons des Verkehrsteilnehmers,
gleichbedeutend mit der Position und der Geschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers,
mit einer digitalen Straßenkarte,
kann erfindungsgemäß die Art
und Weise der Fortbewegung des Verkehrsteilnehmers bestimmt werden.
In einem Fahrzeug können
auch mehrere Insassen mit jeweils einem Mobiltelefon ausgestattet
sein, wobei in diesem Falle nur ein Mobiltelefon kontinuierlich überwacht
wird. Aufgrund typischer Verhaltensweisen, Fußgänger bewegen sich relativ ungeordnet
und verändern
oft ihre Bewegungsrichtung währenddessen
Fahrzeuge eher gradlinige Strecken zurücklegen, und dem tatsächlichen
Ort der Fortbewegung, beispielsweise auf einem Bürgersteig oder auf einer Straße, kann
unter Berücksichtigung
der Eigengeschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers auf den jeweiligen
Bewegungsmodus des Verkehrsteilnehmers geschlossen werden. Der Verkehrsteilnehmer
kann beispielsweise zuerst zu Fuß gehen, anschließend mit
einem Fahrzeug weiterfahren, um abschließend den letzten Teil seines
Weges mit dem Fahrrad zurückzulegen.
Jede Teiletappe dieser Wegstrecke und damit der entsprechende Bewegungsmodus
kann mit dem Verfahren eindeutig erkannt werden. Das Mobiltelefon
ist eindeutig über
eine zugeordnete Identifikationsnummer identifizierbar. Ein individuelles
Mobiltelefon kann beispielsweise über den IMEI-Code (International Mobile
Equipment Identity) von einem GSM-Kommunikationsnetz identifiziert
werden. Dies hat den großen
Vorteil, dass ein Mobiltelefon bei wiederholten Ortungen in längeren Zeitabständen eindeutig
identifizierbar ist.
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Insbesondere kann die jeweils aktuelle
Verkehrslage, genauer gesagt das Ergebnis einer Verkehrslagerekonstruktionsrechnung,
zum Bestimmen der Art der Fortbewegung des Verkehrsteilnehmers berücksichtigt
werden. Bei verstärktem
Verkehrsaufkommen auf einem Streckenabschnitt, beispielsweise bedingt
durch einen einsetzenden Berufsverkehr, und bei einer großen Anzahl
von Fußgängern, welche
beispielsweise in einem Einkaufszentrum auftritt, verringert sich
die durchschnittliche Geschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers. Ein
Fahrzeug fährt
dann unter Umständen
in einem Schritttempo und könnte
ohne Berücksichtigung
der aktuellen Verkehrslage in einer Geschwindigkeitsanalyse mit
einem schnell auf der Straße
daherschreitenden Fußgänger verwechselt
werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird
wenigstens eine Musterfahrprofillinie, insbesondere für die Wege
der digitalen Straßenkarte,
zum Bestimmen der Art der Fortbewegung des Verkehrsteilnehmers erstellt.
Die Verwendung einer Musterfahrprofillinie vereinfacht das Erkennen
der Art der Fortbewegung erheblich. Ist beispielsweise für einen
Fußgänger, einen
Fahrradfahrer, einen Rollerfahrer, einen Motorradfahrer und/oder
Fahrzeuge in Form einer Musterfahrprofillinie bekannt, wie ihr typisches
Bewegungsmuster auf vorgegebenen Abschnitten der digitalen Straßenkarte
aussieht, so lässt
sich durch einen Vergleich mit den Orts- und Geschwindigkeitsdaten
des Verkehrsteilnehmers, repräsentiert
durch eine Vektorenkette der Orte sowie eine Vektorenfolge der Geschwindigkeiten,
der Bewegungsmodus des Verkehrsteilnehmers auf einfache Weise bestimmen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die Erfindung wird anhand mehrerer
Ausführungsbeispiele
in den Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Diagrammfolge für
eine Vektorenfolge der Geschwindigkeiten eines Mobiltelefons;
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2 ein
Diagramm für
eine Vektorenkette der Orte eines Mobiltelefons.
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1 zeigt
eine zweielementige Vektorenfolge der Geschwindigkeiten v1, v2 eines
Mobiltelefons eines das Mobiltelefon bei sich führenden Verkehrsteilnehmers
zu den aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t11 und t12, wobei jeweilige
Orte des Verkehrsteilnehmers auf Basis einer zu aufeinanderfolgenden
Zeitpunkten durchgeführten
Ortung des Mobiltelefons ermittelt werden. Eine Vektorenfolge der Geschwindigkeiten,
auch Geschwindigkeitsmodul genannt, des Mobiltelefons des Verkehrsteilnehmers wird
erfasst. Wird die Geschwindigkeit direkt erfasst, zum Beispiel durch
Auswertung der Geschwindigkeitsinformation eines GPS-Empfängers, weist
die Vektorenfolge eine der Anzahl der vorgenommenen Ortungen entsprechende
Anzahl von Elementen auf. Wird die Geschwindigkeit unter Verwendung
der jeweiligen Orte des Mobiltelefons abgeleitet, so weist die Vektorenfolge
bei Verwendung des aktuellen und des vorigen Ortes eine Anzahl auf,
die der um eins verminderten Anzahl der Ortungen entspricht. Die Zeitpunkte
der Ortung sind individuell wählbar
und müssen
dabei nicht äquidistant
gewählt
werden. Allerdings sollte die Erfassung einer Änderung des Bewegungsmodus
des Verkehrsteilnehmers gewährleistet
sein. Zum Zeitpunkt t11 hat sich der Verkehrsteilnehmer vorrangig
in eine y-Richtung bewegt, währenddessen
zum Zeitpunkt t12, mit anderen Worten in der Zeitspanne zwischen
den Zeitpunkten t11 und t12, sich der Verkehrsteilnehmer bevorzugt
in eine x-Richtung, die orthogonal zur y-Richtung ausgerichtet ist,
bewegt hat. Die Darstellungsweise wird auch als Vektormodul bezeichnet.
Bei dem Verkehrsteilnehmer kann es sich beispielsweise um einen
Fußgänger oder
ein Fahrzeug handeln. Für
eine Unterscheidung zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug oder
sogar beider Arten der Fortbewegung während einer Reisetätigkeit
ist der Informationsgehalt noch nicht ausreichend. Ein Fahrzeug
kann sich gegebenenfalls mit einem Schritttempo fortbewegen und
weist in diesem Falle angenähert
die gleiche Geschwindigkeit wie ein Fußgänger auf. Aufgrund einer Geschwindigkeitsbetrachtung
allein ist in diesem Szenario eine sichere Unterscheidung zwischen Fußgänger und
Fahrzeug nicht gewährleistet.
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Bei einem Verfahren zum Ermitteln
des aktuellen Fortbewegungsmodus, mit anderen Worten der Art der
Fortbewegung, wenigstens eines ein Mobiltelefon aufweisenden Verkehrsteilnehmers,
wird neben der Vektorenfolge der Geschwindigkeiten außerdem eine
Vektorenkette der Orte des Mobiltelefons erfasst. Gemäß 2 wurden die Ortungen zu
den Zeitpunkten t21, t22, t23, t24 und t25 vorgenommen. Durch einen
Vergleich des jeweiligen Ortes des Verkehrsteilnehmers zu den Zeitpunkten
t21, t22, t23, t24 und t25 mit der entsprechenden Position auf einer digitalen
Straßenkarte
(„Map-Matching") unter Berücksichtigung
der Geschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers wird auf dessen Art
der Fortbewegung geschlossen. Der Verkehrsteilnehmer kann sich beispielsweise
als Fußgänger, als
Fahrradfahrer, als Rollerfahrer, als Motorradfahrer und/oder in
einem Fahrzeug fortbewegen. Mehrere Arten der Fortbewegung können dabei
während
einer Fahrt oder Fortbewegung von einem Startort zu einem Zielort
nacheinander kombiniert sein.
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Die jeweils zu den Zeitpunkten t21,
t22, t23, t24 in den jeweils vorausgehenden Zeitabschnitten zurückgelegten
Wegstrecken sind von gleicher Größenordnung,
während
die zum Zeitpunkt t25 zurückgelegte
Wegstrecke im vergleich zu den anderen Wegstrecken wesentlich größer ist.
Ein „Map-Matching" der Vektorenkette
der Orte sowie der Vektorenfolge der entsprechenden Geschwindigkeiten
des Mobiltelefons des Verkehrsteilnehmers mit der digitalen Straßenverlauf
ergibt für
dieses Ausführungsbeispiel,
dass sich der Verkehrsteilnehmer bis zum Zeitpunkt t24, also auch
zu den Zeitpunkten t21, t22 und t23, als Fußgänger bewegt hat. Zum Zeitpunkt
t25, also an die Fußgängerphase
anschließend,
hat der Verkehrsteilnehmer ein Fahrzeug benutzt. Die Werte für die Geschwindigkeit
des Verkehrsteilnehmers und sein konkret zurückgelegter Weg, beispielsweise
auf einer Straße,
einer Autobahn oder einem Fußgängersteig,
erlauben eine Information über
die individuelle Art der Fortbewegung des Verkehrsteilnehmers.
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Das Mobiltelefon ist eindeutig über eine
ihm zugeordnete Identifikationsnummer identifizierbar. Dies erweist
sich dann als besonders vorteilhaft, wenn der Zeitabstand zwischen
zwei Ortungen oder die Geschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers so groß sind,
dass ein Zurückverfolgen
der Position ohne Identifikation des Mobiltelefons kein eindeutiges
Ergebnis ergibt, beispielsweise durch die Verwechslung mit einem
anderen Verkehrsteilnehmer, dessen Weg ebenfalls verfahrensmäßig beobachtet wird.
Bei kleinen Geschwindigkeiten des Verkehrsteilnehmers und geringen
Zeitabständen
zwischen aufeinanderfolgenden Ortungen wird unter Umständen keine
Identifikationsnummer für
das Mobiltelefon benötigt.
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Gegebenenfalls wird auch die aktuelle
Verkehrslage, insbesondere das Ergebnis der Verkehrslagerekonstruktionsrechnung,
zum Bestimmen der Art der Fortbewegung des Verkehrsteilnehmers berücksichtigt.
Beispielsweise kann durch die Verkehrslagerekonstruktionsrechnung
aus örtlich
grob aufgelösten
Messdaten von ortsfesten Sensoren und/oder dynamischen Einzelfahrzeugdaten
(FCD, Floating Car Data) die am jeweiligen Ort des Verkehrsteilnehmers
herrschende Verkehrslage berechnet werden. Erhöhtes Verkehrsaufkommen – auf der
Straße
wie auf dem Bürgersteig – führt zu einer
Verminderung der Geschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers. Die kleinere
Geschwindigkeit muss berücksichtigt
werden, um die tatsächliche
Art der Fortbewegung des Verkehrsteilnehmers zu identifizieren.
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Auch die Verwendung einer Musterfahrprofillinie
zum Bestimmen der Art der Fortbewegung des Verkehrsteilnehmers erweist
sich als äußerst vorteilhaft.
Es ist wenigstens eine arttypische Vektorenfolge der Geschwindigkeit
und/oder eine arttypische Vektorenkette der Orte des Mobiltelefons
des Verkehrsteilnehmers als Musterfahrprofillinie für den Vergleich Musterfahrprofillinie
zum Bestimmen der Art der Fortbewegung des Ver kehrsteilnehmers vorgesehen. Jede
Art der Fortbewegung, beispielsweise als Fußgänger, als Fahrradfahrer, als
Rollerfahrer, als Motorradfahrer oder als Fahrzeugfahrer weist ein
typisches Bewegungsmuster auf. Das ungeordnetste Bewegungsmuster
erhält
man für
einen Fußgänger, da dessen
Weg in der Regel häufigen
Richtungswechseln unterlegen ist. Das typische Bewegungsmuster für ein Fahrzeug
ist eher gerichtet, wobei Richtungsänderungen nicht so häufig wie
bei einem Fußgänger erfolgen.
Die Bewegungsmuster für
die anderen Arten der Fortbewegung liegen in einem Zwischenbereich.
Die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs wiederum ist häufigen Schwankungen
und großen Änderungen
im Absolutwert unterlegen, wohingegen die Geschwindigkeit eines
Fußgängers im
wesentlichen konstant bleibt. Der Vergleich der gemessenen Vektorenfolge
der Geschwindigkeit und/oder der Vektorenkette der Orte des Verkehrsteilnehmers
mit den simulierten Musterfahrprofillinien vereinfacht die Bestimmung
des Bewegungsmodus wesentlich. Außerdem können Musterfahrprofillinien
für Fußgänger, Fahrradfahrer,
Rollerfahrer, Motorradfahrer und/oder Fahrzeuge auch für Segmente
der digitalen Straßenkarte
erstellt werden, was wiederum den Identifikationsprozess nochmals
vereinfacht.
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Zur Ermittlung des aktuellen Fortbewegungsmodus
wenigstens eines ein Mobiltelefon aufweisenden Verkehrsteilnehmers
werden also die „Bausteine" Vektormodul, Map-Matching
mit einer digitalen Straßenkarte,
Musterfahrprofillinie und Verkehrslagerekonstruktionsrechnung herangezogen.
Je nach Übersichtlichkeit
der verkehrlichen Situation brauchen einzelne „Bausteine" nicht berücksichtigt zu werden. Beispielsweise
braucht in Regionen ohne signifikante Staubildung eine verkehrliche Information
aus der Verkehrslagerekonstruktionsrechnung nicht mit einbezogen
werden. In Bereichen mit einfacher Straßenführung, beispielsweise außerhalb
geschlossener Ortschaften, werden unter Umstän den Musterfahrprofillinien
für die
digitale Straßenkarte
nicht benötigt.