DE60104902T2

DE60104902T2 - Verkehrsüberwachungssystem

Info

Publication number: DE60104902T2
Application number: DE60104902T
Authority: DE
Inventors: Malcolm Ian ATKINSON; Bruce Thomas ADAM; Joseph Michael DIXON
Original assignee: Applied Generics Ltd
Current assignee: TomTom International BV
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: US6650948B1; ES2227325T3; ATE273546T1; CA2429659A1; WO2002045046A2; WO2002045046A3; DE60104902D1; CA2429659C; AU2002223902A1; EP1348208A2; EP1348208B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Überwachen des Fahrzeugverkehrsflusses in einem Straßennetz und insbesondere das Erzeugen von Verkehrsstauberichten.
Angesichts stetig steigender Straßenverkehrsdichten besteht ein besonderer Bedarf an der schnellen Erzeugung von Verkehrsstauberichten, damit auf diese schnell reagiert werden kann, z. B. dergestalt, dass Maßnahmen zum Beseitigen der Ursache der Verkehrsstauungen getroffen werden, und dass Verkehrsteilnehmer, die sich einem Verkehrsstaubereich nähern, diesen meiden können.
Bestehende Verfahren hängen im Allgemeinen von der physischen Erkennung der Fahrzeuge durch direkte Sichtbeobachtung oder durch Einsatz verschiedener Arten von Sensoren, wie Kameras oder in die Fahrbahn integrierte Annäherungssensoren etc., ab. Der erste Ansatz kann aufgrund der großen Anzahl des benötigten Personals nur eine äußerst beschränkte Abdeckung bieten, während der letztere Ansatz die Installation einer äußerst weitläufigen und teuren Infrastruktur im Straßennetz erfordert. Andere Verfahren (zum Beispiel WO 9924952) setzen Hochpräzisionspositionsdaten (z. B. GPS) in Verbindung mit einem Mobilfunknetz (z. B. nach GSM-Standard) ein.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eines oder mehrere der obigen Probleme oder Nachteile zu vermeiden oder zu minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Fahrzeugverkehrsflussüberwachungsverfahren bereit, das zum Überwachen des Fahrzeugverkehrsflusses in einem Straßennetz in einem Bereich dient, der von einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk bedient wird, das ein Rufverwaltungssystem aufweist, das mit einem Mobiltelekommunikationsgerät-Positionsbestimmungssystem versehen ist, das Positionsdaten bezüglich wenigstens aktiver Mobiltelekommunikationsgeräte bereitstellt, die zu dem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk gehören, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

a) Erfassen erster geographischer Positionsdaten für ein aktives Mobiltelekommunikationsgerät, das in einem Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit t₁ verwendet wird;
b) Schneiden der ersten geographischen Positionsdaten mit Straßennetzkartierungsdaten, die das Straßennetz in Form von Straßenstücken definieren, die jeweils einen einzelnen Teil des Straßennetzes darstellen, um so die ursprünglichen möglichen Straßenstücke zu identifizieren, die den ersten geographischen Positionsdaten entsprechen;
c) Erzeugen eines Anfangswahrscheinlichkeitsvektors, der für sämtliche der ursprünglichen möglichen Straßenstücke die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer Position auf einem gegebenen der ursprünglichen möglichen Straßenstücke angekommen ist;
d) Erfassen zweiter geographischer Positionsdaten für das Mobiltelekommunikationsgerät zu einer späteren Zeit t₂ = t₁ + Δt, wobei Δt die tatsächliche Transitdauer des Geräts zwischen der ersten und der zweiten geographischen Position ist;
e) Schneiden der zweiten geographischen Positionsdaten mit den Straßennetzkartierungsdaten, um so neue mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen;
f) Identifizieren verfügbarer Routen in dem Straßennetz, die die möglichen Straßenstücke verbinden, die den ersten und den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen, wobei die Routen aus einer Reihe von Straßenstücken gebildet sind;
g) Erzeugen eines aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektors, der für sämtliche der neuen möglichen Straßenstücke die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer den zweiten geographischen Positionsdaten zu der späteren Zeit t₂ entsprechenden Position auf einem gegebenen der neuen möglichen Straßenstücke in dem Straßennetz über eine der verfügbaren Routen angekommen ist;
h) Schneiden der verfügbaren Routen mit erwarteten durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für die Straßenstücke jeder der Reihen von Straßenstücken, die die verfügbaren Routen bilden, um so erwartete Transitdauern für die verfügbaren Routen zu bestimmen;
i) direktes oder indirektes Vergleichen der tatsächlichen Transitdauern mit den erwarteten Transitdauern für jede der verfügbaren Routen, um so Verzögerungsfaktoren für die Routen hervorzubringen, die den Fahrzeugverkehrsstauungsgrad auf den einzelnen Straßenstücken dieser Routen zu dieser Zeit anzeigen; und
j) Bestimmen eines durchschnittlichen Verzögerungsfaktors für eine Anzahl von Fahrzeugen, die ein gegebenes Straßenstück verwenden, wobei der Durchschnitt auf der Grundlage wenigstens der Wahrscheinlichkeit gewichtet wird, dass eine der verfügbaren Routen genommen wurde.

Unter einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Fahrzeugverkehrsüberwachungssystem bereit, das zur Verwendung bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist und ein Computersystem umfasst, das aufweist:
eine Speichervorrichtung; einen Prozessor, der mit der Speichervorrichtung verbunden ist; und wenigstens eine Schnittstelle, die mit dem Prozessor verbunden ist, wobei die Speichervorrichtung speichert: digitale Kartierungsinformationen für ein Straßennetz, erwartete Fahrzeuggeschwindigkeiten für Straßenstücke des Straßennetzes, ein Programm zum Steuern des Prozessors und eine Datenbank mit wenigstens: Wahrscheinlichkeitsvektoren, die die wahrscheinlichen Positionen sich bewegender, aktiver Mobiltelekommunikationsgeräte über eine Zeitspanne hinweg und die wahrscheinlichen Routen derselben zu den wahrscheinlichen Positionen darstellen, und aktuellen Straßenverzögerungsfaktorinformationen;
wobei die wenigstens eine Schnittstelle den Prozessor mit einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk-Rufverwaltungssystem zum Abfragen des Verwaltungssystems und zum Empfangen von Positionsdaten für aktive einzelne Mobiltelekommunikationsgeräte von demselben koppelt und
den Prozessor mit Benutzeranfragesystemen zum Empfangen von Straßenverkehrsverzögerungsanfragen von den Benutzeranfragesystemen und zum Übertragen von Straßenverkehrsverzögerungsberichten an die Benutzeranfragesysteme koppelt; und
wobei der Prozessor mit dem Programm arbeitet, um:

a) geographische Positionsdaten für ein Mobiltelekommunikationsgerät zu erfassen;
b) die geographischen Positionsdaten mit Straßennetzkartierungsdaten zu schneiden, die das Straßennetz in Form von Straßenstücken definieren, die jeweils einen einzelnen Teil des Straßennetzes darstellen, um so mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den geographischen Positionsdaten entsprechen;
c) einen Wahrscheinlichkeitsvektor zu erzeugen, der die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer Position auf einem der möglichen Straßenstücke angekommen ist;
d) verfügbare Routen in dem Straßennetz zu identifizieren, die die möglichen Straßenstücke, die gegebenen geographischen Positionsdaten entsprechen, mit vorangegangenen möglichen Straßenstücken, die vorangegangenen geographischen Positionsdaten entsprechen, verbinden, wobei die Routen aus einer Reihe von Straßenstücken gebildet sind;
e) die verfügbaren Routen mit erwarteten durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für die Straßenstücke der Reihen von Straßenstücken, die die möglichen Routen bilden, zu schneiden, um so erwartete Transitdauern für die verfügbaren Routen zu bestimmen;
f) die tatsächliche Transitdauer mit der erwarteten Transitdauer für jede der verfügbaren Routen direkt oder indirekt zu vergleichen, um so Verzögerungsfaktoren für die Routen hervorzubringen, die den Fahrzeugverkehrsstauungsgrad auf den einzelnen Straßenstücken dieser Routen zu dieser Zeit anzeigen;
g) einen durchschnittlichen Verzögerungsfaktor für eine Anzahl von Fahrzeugen zu bestimmen, die ein gegebenes Straßenstück verwenden, wobei der Durchschnitt auf der Grundlage wenigstens der Wahrscheinlichkeit gewichtet wird, dass eine gegebene verfügbare Route genommen wurde;
h) die Datenbank sich bewegender, aktiver mobiler Telekommunikationsgeräte und von Straßenstücken wiederholt mit Fahrzeugpositions- und Straßenverzögerungsfaktorinformationen zu aktualisieren; und
i) Straßenverzögerungsfaktorinformationen aus der Datenbank in Antwort auf Anfragen von Benutzeranfragesystemen abzurufen und diesen Straßenverzögerungsfaktorberichte bereitzustellen.

Somit ist es mit Hilfe der vorliegenden Erfindung möglich, unter alleiniger Verwendung einer geeigneten Datenverarbeitungsanlage, die mit einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk verbunden ist, ohne dass das Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk mit neuer Infrastruktur ausgestattet werden muss, Straßenverkehrsverzögerungsberichte für ein Straßennetz bereitzustellen, die im Wesentlichen ohne Zeitverzögerung direkt vorliegen, d. h. auf historischen Straßenverkehrsflüssen unmittelbar vor dem Erstellen der Berichte beruhen.
Im vorliegenden Kontext bezeichnet der Ausdruck "Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk" beliebige Telekommunikationsgerätesysteme, bei denen eine Vielzahl von Mobilfunkteilnehmern ("Mobile Subscriber", MS) mittels Mobiltelekommunikationsgeräten (die der Kürze halber nachfolgend einfach als MS-Geräte bezeichnet werden) über eine oder mehrere terrestrische oder extraterrestrische Übertragungs-/Empfangsstationen miteinander und/oder mit Festnetzteilnehmern kommunizieren können.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht nur zwischen Mobiltelekommunikationsgeräten, die sich in oder an Straßenfahrzeugen befinden, und solchen, die sich innerhalb von Gebäuden befinden oder von Fußgängern mitgeführt werden u. dgl. m., unterscheiden können muss, sondern auch zwischen solchen, die von Fahrzeugen mitgeführt werden, die sich entlang des Straßennetzes fortbewegen und dabei hin und wieder, beispielsweise an Ampeln, vorübergehend stationär sein können, und solchen, die von Fahrzeugen mitgeführt werden, die geparkt sind und sich zu der fraglichen Zeit nicht fortbewegen. Dies kann durch eine Reihe verschiedener Positionsbestimmungssystemtechniken erreicht werden, die zum Erzeugen geographischer Positionsdaten oder protogeographischer Positionsdaten für einzelne Mobiltelekommunikationsgeräte zur Verfügung stehen, wenn diese aktiv sind, d. h. am Senden und/oder Empfangen von Daten- oder Sprachmittelungen beteiligt sind. Es versteht sich, dass unterschiedliche Positionsbestimmungstechniken mit unterschiedlichen Netztypen benutzt werden können. Ein weitverbreitetes Mobiltelefonsystem ist GSM ("Globales System zur mobilen Kommunikation"), ein globaler Standard, der derzeit von über 300 Netzbetreiber in mehr als 140 Ländern weltweit eingesetzt wird. In Großbritannien wird GSM von Vodafone, Orange, BT Cellnet und One-2-One eingesetzt, in den USA von verschiedenen Unternehmen, darunter z. B. Omnipoint, Sprint und Airtouch. Der Standard für digitalen Mobilfunk der nächsten Generation (UMTS) basiert tatsächlich auch auf einigen Aspekten von GSM, und daher werden mit UMTS Ortsbestimmungstechniken benutzt werden können, die den mit GSM benutzten ähneln. Zu den Hauptpositionsbestimmungstechniken für die Positionsbestimmung von Geräten mobiler Teilnehmer gehören:
CGI + TA ("Cell Global Identity" mit "Timing Advance").
Dieses Verfahren kann die Distanz eines aktiven MS-Geräts (d. h. eines MS-Geräts, das aktiv eine Telekommunikationsübertragung tätigt) von einer einzelnen Übertragungs-/Empfangsbasisstation auf eine Genauigkeit in der Größenordnung von typischerweise 550 m (innerhalb einer Ringzone (einem vollen 360°-Bogen) um die Basisstation, die eine radiale Tiefe von 550 m aufweist) bestimmen. Die Informationen können zudem durch "Rufen" eines "ruhenden" MS-Geräts (d. h. eines MS-Geräts, das angeschaltet ist, aber nicht aktiv einen Ruf tätigt) ermittelt werden. Dieses Verfahren erfordert keine Modifikationen an den MS-Geräten. Eine Basisstation mit mehreren Richtantennen (die heutzutage üblich sind) verringert den Ortsbestimmungskreisbogen auf einen Sektor von beispielsweise 120° um die Basisstation. Weitere Steigerungen der Genauigkeit dieses Verfahrens auf einen Wert zwischen 100 m und 200 m sind geplant.
An dieser Stelle ist anzumerken, dass bei einigen Netzarten, beispielsweise bei GPRS-Netzen ("General Packet Radio System"), ein MS-Gerät, das angeschaltet ist, aber gerade keine Übertragung an oder von dem Teilnehmer sendet, sich dennoch (mindestens periodisch) zum Zwecke der Netzwerkverwaltung in Verbindung mit dem Rufverwaltungssystem befindet, und demgemäß sollten Verweise auf "aktive" MS-Geräte im Kontext des weitesten Umfangs dieser Erfindung derart interpretiert werden, dass sie Geräte in einer beliebigen Art von Verbindung mit dem Rufverwaltungssystem einschließen.
UL-TOA ("Uplink Time-of-Arrival"). UL-TOA kann den Ort geländeabhängig bis auf zwischen 50 m und 150 m bestimmen, indem die Zeit gemessen wird, die das Signal braucht, um ausgehend von dem Mobiltelefon an mehreren "Messpunkten" anzukommen. Genauer gesagt können die aus den betreffenden Zeiten bestimmten Distanzen von jedem dieser unterschiedlichen Messpunkte dazu benutzt werden, durch Triangulation die Position des MS-Geräts zu bestimmen.
E-OTD ("Enhanced Observed Time Difference"). Im Unterschied zu CGI + TA und UL-TOA überträgt dieses Verfahren die Verantwortung für die Ortsbestimmung auf das MS-Gerät und verursacht daher kaum Extrakosten für den Mobilfunkbetreiber. Grundsätzlich handelt es sich bei diesem Verfahren um die umgekehrte Implementierung von UL-TOA. Die Genauigkeit ist ähnlich der von UL-TOA (um 60 m in ländlichen Bereichen bzw. 200 m in ungünstigen städtischen Bereichen).
A-GPS ("Assisted Global Positioning System"). GPS wird üblicherweise für Navigationssysteme in Autos benutzt.
Die GPS-Technik stützt sich auf ein Netz aus Satelliten, die die Erde umkreisen und Signale übertragen, die eine Empfangseinheit auf der Erde dazu benutzen kann, ihren eigenen Ort zu berechnen. Das GSM-Netz kann unterstützend eine im Vergleich zu autonomen GPS-Systemen gesteigerte Genauigkeit bereitstellen, indem es sich die tatsächlichen, präzise bekannten Positionen der Basisstationen zunutze macht und sie mit den von dem GPS-System gemeldeten Basisstationspositionen vergleicht, um einen Korrekturfaktor zu erzeugen, der auf die von dem GPS-System gemeldete Position des Mobilfunkteilnehmergeräts angewendet werden kann. Die Genauigkeit dieses Verfahrens ist äußerst hoch, erfordert aber Modifikationen an den Mobiltelefonen.
Die spezielle eingesetzte Positions- oder Ortsbestimmungstechnik ist in vielerlei Hinsicht unerheblich für die Implementierung des Verkehrsstauberichtssystems der Erfindung. Das gemeinsame Merkmal aller genannter Verfahren ist, dass die Ortsposition jedes einzelnen MS als innerhalb eines gegebenen Unsicherheitsbereichs liegend ausgedrückt werden kann, in welcher Form von Koordinaten u. dgl. m. dies auch immer ausgedrückt wird. Es obliegt dem System der Erfindung, eine Reihe solcher Messwerte an ein physisches Straßenverkehrsnetz "anpassen" und diejenigen Messwerte zu identifizieren, die wahrscheinlich sich bewegende Fahrzeuge bezeichnen. Die Anbieter von Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerkausrüstung entwickeln derzeit (zusammen mit Drittunternehmen) verschiedene Lösungen zur Bestimmung mobiler Positionen, die auf einer oder mehreren der obengenannten Techniken basieren. Die meisten dieser Unternehmen bieten herstellerspezifische Schnittstellen an, es gibt jedoch anhaltende Anstrengungen, orts- bzw. positionsbasierte Dienste zu standardisieren, und es ist zu erwarten, dass diese Schnittstelle breite Unterstützung finden wird. Als Basis für die Standardisierung hat man das "Ericsson Mobile Positioning Protocol" (MPP) ausgewählt. Es stellt eine Schnittstelle bereit, über die das "Ericsson Mobile Positioning Centre" (MPC) oder eine andere kompatible Zentrale abgefragt werden kann, um Positionsdaten einzelner MS-Geräte zu extrahieren. MPP verbirgt den speziellen Mechanismus, der von der MPC benutzt wird, um den Ort des MS-Geräts zu bestimmen, der daher auf einer beliebigen der vorgenannten Techniken basieren kann.
Größe und Form des durch das Positionsbestimmungssystem bzw. durch die MPC definierten Unsicherheitsbereichs variieren entsprechend dem speziellen benutzten Positionsbestimmungssystem. Im Fall eines CGI-TA-basierten MPC bedienen einzelne terrestrische Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk-Übertragungs-/Empfangsstationen (einschließlich Relaisstationen) jeweils einen sektorförmigen Bereich, der von der Station ausstrahlt, wobei die Winkelöffnung 360° oder einen beliebigen geringeren Winkel, wie z. B. 120°, betragen kann. Der Sektor kann sich in Abhängigkeit der topographischen Gegebenheiten des Bereichs rund um die Station einige Kilometer oder mehr in jede gegebene Richtung erstrecken. Aufgrund der gesteigerten Verzögerung, die bei der Signalübertragung zwischen einer Station und einem MS-Gerät in dem Maße auftritt, wie die Distanz des MS-Geräts von der Station ansteigt, sind die Sektoren derart in eine Reihe von ringförmigen Timing-Advance-Zonen unterteilt, dass ein MS-Gerät auf seinem weg weg von der Station von einer Timing-Advance-Zone in eine benachbarte Zone übergeht, in welcher die Signale einer anderen Timing-Korrektur unterzogen werden, so dass die Verzögerungen ausgeglichen werden können und die Signale von verschiedenen MS-Geräten in unterschiedlichen Distanzen zu der Station alle korrekt synchronisiert werden. Üblicherweise beträgt die radiale Ausdehnung der einzelnen Zonen mehrere hundert Meter, zum Beispiel ungefähr 500 Meter, sie kann aber in Abhängigkeit vom Netz u. dgl. m. bis zu 1500 Meter oder mehr betragen. An der Begrenzungslinie zwischen aneinander angrenzenden Zonen existiert im Allgemeinen eine kleine Überlapp- bzw. Schnittregion, die eine radiale Ausdehnung in der Größenordnung von 50 bis 100 Metern haben kann, aber auch 550 Meter oder mehr betragen kann. Es versteht sich, dass ein Fahrzeug, das sich entlang einer Straße fortbewegt, in bestimmten Stadien auch von einer Timing-Advance-Zone einer Station in eine Timing-Advance-Zone einer benachbarten Station übertreten wird, und solche Übergänge werden in dem Verfahren der Erfindung auf grundsätzlich die gleiche Weise ebenfalls benutzt.
Zum Zwecke der Rufverwaltung innerhalb des Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerks können die Positionsinformationen einfach die Kennung einer einzelnen Basisstationsfunkzelle (des geographischen Bereichs, der von einer einzelnen Basisstation bedient wird) sowie die spezielle Timing-Advance-Zone dieser Zelle, in der sich das MS-Gerät befindet, umfassen. Insofern als solche Positionsinformationen nicht in einer Form vorliegen, die die eigentliche geographische Position in herkömmlicher Weise, wie z. B. als geographische Länge und Breite oder in anderen geeigneten Koordinaten, definiert, aber dennoch ohne weiteres ausgehend von dem Wissen um die tatsächlichen geographischen Positionsdaten, die der fraglichen Timing-Advance-Zone entsprechen, in eine solche Form umgewandelt werden können, können solche Positionsinformationen einfach als protogeographische Positionsdaten bezeichnet werden. Die Umwandlung solcher protogeographischen Positionsdaten in geographische Positionsdaten könnte z. B. mit Hilfe geeigneter zusätzlicher Verarbeitungsschritte in dem Positionsbestimmungssystem oder alternativ hierzu in einem Computersystem der vorliegenden Erfindung, das getrennt oder entfernt von dem Positionsbestimmungssystem angeordnet ist, ausgeführt werden.
Die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung benutzten Straßennetzdaten liegen im Allgemeinen in Form einer Datei vor, an der auf mehr oder weniger einfache Weise mathematische Operationen ausgeführt werden können. Ein bequemes, ohne weiteres verfügbares und verwendbares Dateiformat ist GDF ("Geographic Data File"), in welchem Straßennetze in Form von Knoten, die Verzweigungspunkte darstellen, und von Kanten, die die einzelnen Fahrbahnen oder Straßenrichtungen zwischen benachbarten Verzweigungspunkten darstellen, gespeichert sind. Dieses spezielle Dateiformat bietet den Vorteil, dass es Informationen über die Einstufung von Straßen aufnehmen kann, d. h. es kann zwischen Autobahnen sowie anderen Haupt- oder Fernstraßen und Nebenstraßen unterscheiden, was als Grundlage einer Gewichtung solcher Straßen beim Konstruieren eines Wahrscheinlichkeitsvektors für ein Fahrzeug unter der Voraussetzung genutzt werden kann, dass in Fällen, wo sowohl eine Hauptstraße als auch eine Nebenstraße die betrachtete Timing-Advance-Begrenzungslinie überqueren und zur Benutzung durch das Fahrzeug verfügbar gewesen, die Wahrscheinlichkeit im Allgemeinen größer ist, dass sich das Fahrzeug entlang der Hauptstraße bewegt, als dass es sich entlang der Nebenstraße bewegt. Das GDF-Format findet hauptsächlich auf dem europäischen Kontinent Anwendung. Entsprechende andernorts genutzte Formate sind NTF (GB) und TIGER (USA). Zu den hauptsächlichen handelsüblichen Formaten zählen die Formate MapInfo^® (TAB), MapInfo Import/Export (MIF/MID), ESRI Shapefile (SHP), ESRI Export (E00), Autodesk (SDF) und Autocad (DXF).
Wie bereits angemerkt wirkt sich die spezielle Positionsbestimmungstechnik, die zum Ermitteln der geographischen Positionsdaten verwendet wird, bei der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich auf die Betriebsweise der Erfindung aus. Zum Zwecke der Erleichterung der Darstellung und des Verständnisses werden die Hauptdatenverarbeitungsschritte nun detaillierter mit Bezug auf eine bevorzugte Form der Erfindung beschrieben, wobei das CGI + TA-Positionsbestimmungsverfahren benutzt wird, in dem die durch die erfassten geographischen Positionsdaten definierten geographischen Bereiche den einzelnen Timing-Advance-Zonen einzelner (Übertragungs-/Empfangs-) Basisstationen entsprechen. (In Wirklichkeit werden, wie an anderer Stelle erklärt, zunächst protogeographische Positionsdaten erfasst, welche die Basisstations- und Timing-Advance-Zonenkennungen umfassen und anschließend mit Kartierungsdaten der Basisstationen und Timing-Advance-Zonen geschnitten werden, um so die geographischen Bereichskoordinaten, die die geographischen Positionsdaten bilden, bereitzustellen). Es versteht sich, dass im Falle anderer Positionsbestimmungstechniken die in diesem speziellen Fall (unter Einsatz von CGI + TA) benutzten Timing-Advance-Zonen durch die geographischen Bereiche, wie sie durch die für das aktive MS-Gerät erfassten geographischen (oder protogeographischen) Positionsdaten definiert werden, zu ersetzen sind. Im Falle der in den USA weitverbreiteten PCS-Mobiltelefonnetze ("Personal Communications System") kommen keine Timing-Advance-Zonen zum Einsatz, und bei den in dem System verwendeten grundlegenden geographischen Positionsinformationen handelt es sich einfach um die Kennung der Zelle, in der sich das MS-Gerät zu dem fraglichen Zeitpunkt befindet (d. h., die Positionsbestimmungstechnik entspricht in ihrer Wirkung CGI ohne TA). Obwohl bei diesem System die Positionsinformationen im Allgemeinen weniger präzise sind, kann sich das System dennoch im Falle von Fernverkehrsstraßen mit vergleichsweise kleinen Funkzellen (z. B. 4000 Meter im Durchmesser und weniger) durchaus als praktikabel erweisen, was tatsächlich oft auf Schnellstraßen in Stadt- und Vorstadtbereichen zutrifft, also genau in denjenigen Bereichen, in denen Verzögerungen besonders wahrscheinlich sind und in denen eine größere Nachfrage nach Verkehrsverzögerungsberichten besteht. Natürlich würden in Fällen, in denen solche Netze (d. h. PCS- und andere Nicht-GSM-Netze) über zweckgebundene Positionsbestimmungstechniken wie UL-TOA, E-OTD oder A-GPS verfügen, diese Techniken normalerweise benutzt, um die geographischen Positionsdaten zu erfassen.
Das Erzeugen des Wahrscheinlichkeitsvektors, der für sämtliche der möglichen Straßenstücke die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer Position auf einem gegebenen der möglichen Straßenstücke angekommen ist, kann mittels beliebiger geeigneter Kriterien durchgeführt werden. Im Allgemeinen werden diese Kriterien die Einstufung der Straße und wünschenswerterweise auch die anteilige Länge derjenigen Straße innerhalb der Timing-Advance-Zone enthalten, von der das mögliche Straßenstück einen Abschnitt bildet (wobei das Straßenstück auf den Abschnitt einer einzelnen Straße beschränkt ist). Die anteilige Länge der Straße innerhalb der Timing-Advance-Zone kann durch Schneiden der Kartierungsdaten der Timing-Advance-Zonen mit den Kartierungsdaten des Straßennetzes ermittelt werden. Im vorliegenden Kontext bezeichnen die Begriffe "Schnitt", "schneiden" etc. jedes beliebige geeignete Verfahren oder jede beliebige geeignete Prozedur, durch die eine Datenart mit einer anderen Datenart verglichen wird, um die zwischen diesen Daten bestehende Korrelation zu ermitteln. So können die geographischen Koordinaten einer gegebenen Timing-Advance-Zone beispielsweise mit geographischen Koordinaten verschiedener Straßenstücke in dem Netz verglichen werden, um zu bestimmen, welche Straßenstücke in diese Timing-Advance-Zone fallen oder sie mindestens teilweise überlappen. Die Gewichtung, die verschiedenen Straßeneinstufungen zugewiesen wird, ist grundsätzlich beliebig, könnte aber typischerweise wie folgt lauten: Autobahn oder Schnellstraße = 10, Hauptstraße oder Fernstraße = 8 und Nebenstraße oder Landstraße = 2. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Fahrzeug auf jeweils einer der verfügbaren Straßen befindet, wird dann über das Produkt der ausgewählten Kriterien bestimmt, z. B. Straßenlänge mal Einstufungsgewichtung.
Bei Verwendung des CGI + TA-Positionsbestimmungssystems werden die geographischen Positionsdaten im Allgemeinen dann erfasst, wenn das Gerät eine zwischen einer Timing-Advance-Zone und einer benachbarten Timing-Advance-Zone verlaufende Timing-Advance-Zonenbegrenzungslinie überquert. Somit generiert das System anfangs einen Wahrscheinlichkeitsvektor, wenn ein Fahrzeug, das ein aktives MS-Gerät mitführt, von einer ersten Timing-Advance-Zone in eine zweite Timing-Advance-Zone übergeht. Wenn das Gerät (MS-Gerät) eine zweite Timing-Advance-Begrenzungslinie zwischen der zweiten Timing-Advance-Zone und einer dritten Timing-Advance-Zone überquert, konstruiert das System eine Übergangsmatrix, die alle möglichen Routen darstellt, die hätten genommen werden können, um von der ersten Timing-Advance-Begrenzungslinie zu der zweiten Timing-Advance-Begrenzungslinie zu gelangen. Wie zuvor wird für jede Route eine Wahrscheinlichkeit berechnet, und zudem wird basierend auf der Länge der Straße(n) von der ersten zur zweiten Timing-Advance-Begrenzungslinie und der (den) fraglichen Straßeneinstufung(en) (die, falls zutreffend, durch geltende besondere Geschwindigkeitsbegrenzungen modifiziert werden) eine erwartete Transitdauer berechnet. Es versteht sich, dass beliebige andere Faktoren, die sich prinzipiell auf die Transitdauern auswirken können, falls gewünscht ebenso berücksichtigt werden können; hierzu zählen beispielsweise die Anzahl und/oder die Arten von passierten Verzweigungspunkten (z. B. Kreisverkehr, Ampeln, Abbiegen bei Gegenverkehr u. dgl. m.), Wechsel von einer Straßeneinstufungskennung bzw. einem Straßeneinstufungsrang zu einer/einem anderen usw. Daraufhin kann die tatsächliche Transitdauer zwischen dem Überqueren der ersten und dem Überqueren der zweiten Timing-Advance-Begrenzungslinie mit den berechneten erwarteten Transitdauern verglichen werden, um einen zusätzlichen Wahrscheinlichkeitsfaktor bereitzustellen, der auf der Tatsache beruht, dass es wesentlich unwahrscheinlicher ist, dass die tatsächliche Transitdauer wesentlich unter der berechneten erwarteten Transitdauer liegt, als dass sie wesentlich darüber liegt. Dieser zusätzliche Wahrscheinlichkeitsvektor kann daraufhin auf die Übergangsmatrix angewendet werden, und letztere kann wiederum auf den ursprünglichen Wahrscheinlichkeitsvektor angewendet werden, um einen aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektor bereitzustellen, der die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer Position auf einem gegebenen der neuen möglichen Straßenstücke angekommen ist. Wenn demgemäß zum Beispiel eine (oder mehrere) der ursprünglich verfügbaren Routen in der zeitabhängigen Matrix fehlt, kann diese nun aus dem aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektor ausgeschlossen werden. Routen können auch ausgeschlossen werden, wenn beispielsweise physisch keine Straße verfügbar ist. Außerdem können Routen auch aus dem (oder den) ursprünglichen (oder zuvor aktualisierten) Wahrscheinlichkeitsvektor(en) ausgeschlossen werden, wodurch eine genauere historische Aufzeichnung der unmittelbar vorausgehenden Positionen bereitgestellt wird. Hierdurch ergeben sich praktische Vorteile, die z. B. darin bestehen, dass das zu speichernde und zu verarbeitende Datenvolumen reduziert und das Vertrauen in die nicht verworfenen Daten gesteigert wird.
Die über das Fortkommen des Fahrzeugs bezüglich seiner Wegeführung, wie sie von den aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektoren bereitgestellt wird, und der Geschwindigkeit seines Fortkommens, wie sie von seinen tatsächlichen Transitdauern bereitgestellt wird, gesammelten Informationen können nun mit den Informationen über die anderen Fahrzeuge kombiniert werden, die als dasselbe Straßenstück benutzend identifiziert wurden, um für dieses Straßenstück eine durchschnittliche Geschwindigkeit unmittelbar vor der jüngsten Durchschnittsgeschwindigkeitsbestimmung (typischerweise innerhalb eines Zeitrahmens von weniger als einer Minute) bereitzustellen. Vorteilhafterweise wird der Durchschnitt derart beeinflusst, dass sich schneller bewegende Fahrzeuge stärker gewichtet werden, da diese für die maximal verfügbare Geschwindigkeit des Fortkommens auf dieser Straße – und daher auch für deren Stauungsgrad zu dem fraglichen Zeitpunkt – in höherem Maße repräsentativ sind. Der Stauungsgrad wird ermittelt, indem der berechnete Durchschnitt mit einer normalen (d. h. in einem Zustand ohne Stauungen vorliegenden) Durchschnittsgeschwindigkeit verglichen wird, um einen Verzögerungsfaktor bereitzustellen, der den Stauungsgrad auf einer beliebigen geeigneten Skala, wie z. B. einer numerischen Skala oder einer Prozentskala, anzeigt.
Es ist anzumerken, dass die Aktualität der Durchschnittsgeschwindigkeitsbestimmungen und der Verzögerungsfaktorberichte von der Häufigkeit abhängt, in der geographische Positionsdaten erfasst werden können, welche wiederum von dem verwendeten Positionsbestimmungssystem abhängt. So werden etwa im Falle der Verwendung eines CGI + TA-Positionsbestimmungssystems geographische Positionsdaten erfasst, wenn ein Fahrzeug, das ein MS-Gerät mitführt, Timing-Advance-Zonenbegrenzungslinien überquert. Je größer der Abstand zwischen diesen und je geringer die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, desto länger wird dementsprechend das Erfassungsintervall der geographischen Positionsdaten, und in der Praxis können solche Intervalle typischerweise weniger als eine Minute bis mehrere Minuten oder mehr betragen. Bei anderen Positionsbestimmungssystemen, wie beispielsweise A-GPS, kann die Erfassung von geographischen Positionsdaten unter Umständen häufiger und/oder regelmäßiger erfolgen, zum Beispiel in festen Intervallen im Bereich von 5 bis 30 Sekunden. Wie an anderer Stelle angemerkt werden Bestimmungen der Durchschnittsgeschwindigkeit (oder der Transitdauer etc.) im Allgemeinen mit allen Fahrzeugen, die innerhalb einer Zeitspanne von einigen Minuten unmittelbar vor der Bestimmung ein interessierendes Straßenstück entlang gefahren sind, unter geeignetem Altern (wie nachfolgend näher erläutert) von zunehmend älteren, bei der Bestimmung verwendeten Daten ausgeführt, und solche Bestimmungen können in beliebigen geeigneten Intervallen wiederholt werden, die z. B. von 1 Sekunde bis 1 Minute reichen können. (Alternativ könnte das System derart gestaltet und angeordnet werden, dass die Bestimmungen nur auf Anforderung ausgeführt werden, wann immer ein Benutzer das System auf bestimmte Straßenverzögerungsfaktorinformationen hin abfragt.) Wie aktuell die von dem Benutzer erhaltenen Berichte sind, kann daher eine Funktion einer Reihe von Faktoren sein, wie z. B. der Art und Weise und der Häufigkeit der Berichtserzeugung und dem verwendeten Positionsbestimmungssystem.
Es versteht sich, dass die Transitdauern und Straßenverzögerungsfaktoren in vielen verschiedenen Formen eingesetzt und/oder dargestellt werden können. So können zum Beispiel die Transitdauern direkt benutzt werden, oder sie könnten indirekt benutzt werden, indem sie mittels Dividieren der zwischen der ersten und der zweiten Straßenposition zurückgelegten Distanz durch die Transitdauer Δt in Geschwindigkeiten umgewandelt werden. Die Verzögerungsfaktoren können bestimmt werden, indem tatsächliche Transitdauern mit erwarteten Transitdauern verglichen werden, oder sie könnten bestimmt werden, indem tatsächliche Geschwindigkeiten mit erwarteten Geschwindigkeiten verglichen werden. Die Verzögerungsfaktoren können dem Endbenutzer auf viele verschiedenen Arten dargestellt werden, die qualitativ und/oder quantitativ sein können. So könnten sie einfach beschreibend und/oder graphisch dargestellt werden, zum Beispiel indem die Straßen auf geeignete Weise in einer Sichtanzeige des Straßennetzes farbkodiert werden – grün für keine wesentlichen Verzögerungen, gelb für mäßige Verzögerungen und rot für schwerwiegende Verzögerungen, wobei jede Stufe einem speziellen Bereich von Verzögerungsfaktoren entspricht. In Fällen, in denen Verzögerungsfaktoren quantitativ dargestellt werden, könnte dies in Form von numerischen oder graphischen Darstellungen (z. B. Balkendarstellungen) einer prozentuellen Geschwindigkeitsreduktion, einer zeitlichen Verzögerung oder in einer beliebigen anderen geeigneten Form geschehen.
In Fällen, in denen das Bereitstellen einer Stauanzeige in Form einer geschätzten Verspätungszeit erwünscht ist, könnte diese durch das Produkt aus der Differenz zwischen der berechneten und der üblichen Durchschnittsgeschwindigkeit und der Gesamtlänge der von der Stauung betroffenen Straße (d. h. möglicherweise mehrerer aufeinander folgender Straßenstücke) angezeigt werden. In der Praxis wäre es allerdings angesichts der Tatsache, dass das System primär mit Transitdauern arbeitet, normalerweise günstiger, geschätzte Verspätungszeiten auf der Basis von Vergleichen zwischen tatsächlichen und geschätzten Transitdauern abzuleiten.
Durch Zählen aller Fahrzeuge, die als ein spezielles Straßenstück benutzend identifiziert wurden, ist es auch möglich, das Verkehrsvolumen auf der Straße abzuschätzen (basierend auf einem typischen Anteil von Fahrzeugen, die ein aktives MS-Gerät, das das Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk zu einer gegebenen Zeit benutzt, mitführen). Diese Informationen können daraufhin, falls gewünscht, optional zusammen mit anderen zusätzlichen Informationen wie der Tages- oder Nachtzeit, Wetterbedingungen u. dgl. m., benutzt werden, um die in dem Verfahren der Erfindung benutzten Berechnungen weiter zu verfeinern. So ist es zum Beispiel wahrscheinlich, dass die Zusammensetzung des Verkehrs mitten in der Nacht einen höheren Anteil an Lastkraftwagen (die von niedrigeren Geschwindigkeitsbegrenzungen betroffen sind als andere Fahrzeuge) aufweist als tagsüber, wodurch sich die ermittelte Durchgangsgeschwindigkeit nach unten hin verschieben würde. Entsprechend könnten die erwarteten Durchschnittsgeschwindigkeiten, die zum Zwecke des Vergleichens benutzt werden, zu solchen Zeiten angepasst werden. Alternativ dazu könnte die erwartete Durchschnittsgeschwindigkeit unverändert belassen werden, und stattdessen könnten die zur Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit zu solchen Zeiten benutzten Gewichtungen modifiziert werden.
Die meiste Zeit über sind für die meisten Straßenstücke keine wesentlichen Stauungen bzw. keine Verzögerungsfaktoren zu erwarten, und daher besteht kein besonderes Interesse an den berechneten Verzögerungsfaktoren.
Vorteilhafterweise enthält das System der vorliegenden Erfindung daher einen Algorithmus, der dazu dient, die berechneten Verzögerungsfaktoren fortwährend hinsichtlich des Vorhandenseins von Faktoren, die größer als ein vorgegebener Schwellwert sind und zu einer Verzögerung von mehr als beispielsweise 10 Minuten führen, zu überwachen und selektiv nur für die betroffenen Straßen Berichte zu erzeugen. Die Berichte können in einer allgemein bekannten Art und Weise durch jede beliebige Schnittstelle verfügbar gemacht werden; hierzu zählen: synthetische Sprachberichte, graphische Darstellungen, die praktischerweise zur Darstellung Straßenkartengraphiken überlagert sind, zur Darstellung auf Anzeigeschirmen geeigneter MS-Geräte, Textberichte zur Übertragung über SMS (Kurznachrichtendienst, "Short Message Service"), Berichte in den Formaten HTML ("HyperText Markup Language") und WML ("Wireless Markup Language") zum Hochladen auf HTTP- und WARP-Server ("HyperText Transport Protocol" bzw. "Wireless Application Protocol") zum Zugriff über das Internet und zum drahtlosen Zugriff, Berichte im Funkzellenrundsendenachrichtenformat zur Übertragung über CB-Zentralen ("Cell Broadcasting"), u. dgl. m. In Fällen, in denen eine spezielle Straße von Stauungen betroffen ist, kann es auch hilfreich sein, spezifische Berichte über den Zustand im Wesentlichen stauungsfreier verfügbarer Alternativrouten bereitzustellen.
Um es dem Benutzer zu ermöglichen, die ihn interessierenden Berichte zu erhalten, ist die Benutzerschnittstelle im Allgemeinen mit einer Abfrageschnittstelle zum Abfragen der Statusdatenbank mit den aktuellen Straßenverzögerungsfaktoren versehen.
Allgemein wäre die Abfrageschnittstelle derart zu gestalten und anzuordnen, dass sie es dem Benutzer ermöglicht, eine oder mehrere der folgenden Informationen anzufordern: Verzögerung nach geographischem Bereich, Verzögerung nach Straßennummer und Verzögerung nach Standortsname, z. B. nach Stadt- oder Dorfname. Die Abfrageschnittstelle könnte darüber hinaus zu einem höheren oder geringeren Grade automatisiert sein – zum Beispiel könnte im Falle eines MS-Geräts innerhalb einer gegebenen Basisstationsfunkzelle die Abfrageschnittstelle derart gestaltet und angeordnet sein, dass sie die Zellkennung (und damit den geographischen Bereich) dieser Zelle erkennt und daraufhin automatisch geeignete Verzögerungsberichte für Straßen, die innerhalb dieser Zelle liegen oder sie durchqueren, erzeugt.
Im Allgemeinen werden Straßenverkehrsnetze in geographischen Dateien als eine Reihe von Straßensegmenten dargestellt, die miteinander an Knoten verbunden sind, welche Straßenverzweigungspunkte darstellen. Die Straßensegmente sind oftmals geradlinig (um das benötigte Datenvolumen zu vereinfachen und zu verringern). Im Falle vergleichsweise langer Straßensegmente, die im Wesentlichen nicht geradlinigen Straßen entsprechen, können diese aufgeteilt werden, indem zwischen den tatsächlichen Knoten ein oder mehrere Pseudoknoten eingefügt werden, um es der von der geographischen Datei gelieferten Darstellung zu ermöglichen, der tatsächlichen geographischen Position der Straße besser zu folgen. Selbst dann kann die Distanz zwischen benachbarten Knoten oder Pseudoknoten noch zu groß sein (besonders ist dies bei Autobahnen, Schnellstraßen oder anderen Fernverkehrsstraßen auf offenem Land der Fall), und in solchen Fällen ist es im Allgemeinen wünschenswert, zu den Zwecken der vorliegenden Erfindung die Straßensegmente in kürzere Längen aufzuteilen, um so eine genauere Verarbeitung und Überwachung von Fahrzeugpositions- und -geschwindigkeitsdaten zu ermöglichen.
Angesichts der typischen Geschwindigkeiten von Fahrzeugen im Straßennetz und der für Verkehrsverzögerungs- oder -stauberichte typischerweise benötigten Genauigkeit wird durch ein zu starkes Verkleinern der in dem Verfahren der Erfindung benutzten Straßenlängeneinheiten kein besonderer Vorteil erzielt; im Allgemeinen liegt eine geeignete Maximallänge der in den Verfahren und in der Vorrichtung der Erfindung als Straßenstücke benutzten Straßensegmente im Bereich von 200 m bis 2000 m, vorzugsweise von 300 m bis 1000 m, zum Beispiel um 500 m. Wenn folglich ein Straßensegment in der geographischen Datei größer als 500 m wäre, würden die Daten modifiziert, indem dieses Segment in kleinere Einheiten aufgebrochen wird, von denen jede nicht länger als 500 m ist.
Im umgekehrten Falle städtischer und vorstädtischer Bereiche mit vergleichsweise dichten Straßennetzen, in denen viele der Straßen keine wesentlichen "Durchgangsrouten" sind, liegen große Mengen sehr kurzer Straßensegmente vor. Um die Verarbeitungslast zu vereinfachen und zu reduzieren, kann es in solchen Fällen wünschenswert sein, zum Zwecke der Verarbeitung verschiedene Straßensegmente als Teile einer einzigen Einheit zu behandeln. Vorteilhafterweise kommt in der vorliegenden Erfindung eine geographische Datei zum Einsatz, in der die Straßennetzdaten modifiziert vorliegen und so die Straßen in Form von Einheiten oder "Straßenstücken" darstellen, deren Längen und/oder Ausdehnungen zur Verwendung in dem Verfahren der Erfindung geeignet sind. Folglich kann es sich im Kontext der vorliegenden Erfindung bei einem "Straßenstück" entweder um eine konkrete Straßenlänge handeln, die tatsächlich zwei Verzweigungspunkte verbindet, oder um einen Teil einer solchen Straßenlänge, oder um eine Gruppe untereinander verbundener Straßen.
Es ist weiterhin anzumerken, dass im Falle von Schnellstraßen und anderen Fernverkehrsstraßen mit zwei (oder mehr) getrennten Fahrbahnen jede dieser Fahrbahnen normalerweise als separates Straßensegment dargestellt wird und sie deswegen automatisch als zwei getrennte Straßenstücke behandelt werden würden, während Straßen mit einer einzigen Fahrbahn normalerweise als einzelne Straßensegmente dargestellt werden. Um die Überwachung von Unterschieden in den Verkehrsflüssen in die jeweiligen Richtungen entlang bidirektionaler Straßen mit einer Fahrbahn zu ermöglichen, ist es daher erforderlich, die geographischen Dateien derart zu modifizieren, dass sie zur Benutzung als Straßenstücke in den Verfahren und der Vorrichtung der Erfindung doppelte Straßensegmenteinheiten – für jede Richtung eine – bereitstellen.
Um Zweifelsfälle zu vermeiden: Verweise auf "mögliche" Straßenstücke werden hier stets verwendet, um sämtliche Straßenstücke anzuzeigen, bei denen die geographischen Koordinaten ihrer Ausdehnung innerhalb der geographischen Koordinaten liegen, die die Ausdehnung des Gebiets definieren, das durch die von dem Positionsbestimmungssystem gelieferten geographischen Positionsdaten definiert wird, oder bei denen jene Koordinaten diese Koordinaten überlappen, das heißt, alle Straßenstücke mit geographischen Koordinaten, die mit den Koordinaten der geographischen Positionsdaten konsistent bzw. kompatibel sind. "Ursprüngliche" mögliche Straßenstücke sind all diejenigen möglichen Straßenstücke, die für erste (oder unmittelbar vorangegangene) erfasste geographische Positionsdaten identifiziert worden sind, und "neue" mögliche Straßenstücke sind diejenigen, die für zweite oder neu erfasste geographische Daten identifiziert worden sind.
Das System der vorliegenden Erfindung kann nicht nur einen fortwährenden Berichtsdienst bereitstellen, sondern außerdem auch dazu programmiert werden, die Datenbank nach Straßenverzögerungsfaktoren über einem vorgegebenen Schwellwert zu durchsuchen und allgemeine Warnungen an Schnittstellen zur weiteren Verbreitung wie Rundfunkstationen, Websites u. dgl. m. auszugeben.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung. ein Straßenverkehrsnetzstauberichtssystem bereit, das zur Verwendung in Verbindung mit einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk geeignet ist, das ein Rufverwaltungssystem aufweist, das mit einem Positionsdaten von Mobiltelekommunikationsgeräten übertragenden System zum Überwachen und Berichten über Straßenverkehrsverzögerungen, die die Bewegung von Fahrzeugen durch das Straßennetz beeinflussen, versehen ist, wobei das Berichtssystem umfasst:
eine Speichervorrichtung, und
einen Prozessor, der mit der Speichervorrichtung verbunden ist; und
wobei die Speichervorrichtung speichert:

i) Straßennetzdaten, die die geographische Position von Straßenstücken, die das Straßennetz bilden, darstellen;
ii) erwartete Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für einzelne Teile des Straßennetzes; und
iii) ein Programm zum Steuern des Prozessors;

a) erste geographische Positionsdaten für ein aktives Mobiltelekommunikationsgerät zu erfassen, das in einem Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit t₁ verwendet wird;
b) erste geographische Positionsdaten mit Straßennetzkartierungsdaten zu schneiden, die das Straßennetz in Form von Straßenstücken definieren, die jeweils einen einzelnen Teil des Straßennetzes darstellen, um so ursprüngliche mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den ersten geographischen Positionsdaten entsprechen;
c) einen Anfangswahrscheinlichkeitsvektor zu erzeugen, der für sämtliche der ursprünglichen möglichen Straßenstücke die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer Position auf einer gegebenen der ursprünglichen möglichen Straßen angekommen ist;
d) zweite geographische Positionsdaten für das Mobiltelekommunikationsgerät zu einer späteren Zeit t₂ = t₁ + Δt zu erfassen, wobei Δt die tatsächliche Transitdauer des Geräts zwischen der ersten und der zweiten geographischen Position ist;
e) die zweiten geographischen Positionsdaten mit den Straßennetzkartierungsdaten zu schneiden, um so neue mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen;
f) verfügbare Routen in dem Straßennetz zu identifizieren, die die möglichen Straßenstücke verbinden, die den ersten und den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen, wobei die Routen von einer Reihe von Straßenstücken gebildet sind;
g) einen aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektor zu erzeugen, der für sämtliche der neuen möglichen Straßenstücke die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer den zweiten geographischen Positionsdaten zu der späteren Zeit t₂ entsprechenden Position auf einem gegebenen der neuen möglichen Straßenstücke in dem Straßennetz über eine der verfügbaren Routen angekommen ist;
h) die verfügbaren Routen mit erwarteten durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für die Straßenstücke jeder der Reihen von Straßenstücken zu schneiden, die die verfügbaren Routen bilden, um so erwartete Transitdauern für die verfügbaren Routen zu bestimmen;
i) die tatsächlichen Transitdauern direkt oder indirekt mit den erwarteten Transitdauern für jede der verfügbaren Routen zu vergleichen, um so Verzögerungsfaktoren für die Routen hervorzubringen, die den Fahrzeugverkehrsstauungsgrad auf den einzelnen Straßenstücken dieser Routen zu dieser Zeit anzeigen; und
j) einen durchschnittlichen Verzögerungsfaktor für eine Anzahl von Fahrzeugen zu bestimmen, die ein gegebenes Straßenstück verwenden, wobei der Durchschnitt auf der Grundlage wenigstens der Wahrscheinlichkeit gewichtet wird, dass eine der verfügbaren Routen genommen wurde.

Es versteht sich, dass der physische Ort und/oder die Konfiguration des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Computersystems viele verschiedene Formen aufweisen kann. Demgemäß kann es sich im Wesentlichen entfernt von dem Rufverwaltungssystem befinden und mit diesem in einem WAN ("Wide Area Network") oder durch einen beliebigen geeigneten Telekommunikationskanal verbunden sein. Alternativ hierzu könnte die Vorrichtung durch ein LAN ("Local Area Network") an das Rufverwaltungssystem gekoppelt oder sogar im Wesentlichen in den Rufverwaltungssystemcomputer integriert sein.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereit, das aufweist:
ein computerverwendbares Medium, das computerlesbare Codemittel aufweist, die in dem Medium eingebettet sind, wobei des computerlesbare Codemittel umfasst: einen Berichtsgenerator zum Überwachen des Fahrzeugverkehrsflusses in einem Straßennetz und zum Bereitstellen von Stauberichten auf einzelnen Straßen in dem Straßennetz, wobei der Berichtsgenerator ausführbaren Programmcode zur Ausführung mittels eines Computers umfasst, der mit einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk gekoppelt ist, das ein Rufverwaltungssystem aufweist, das mit einem Mobiltelekommunikationsgerät-Positionsbestimmungssystem versehen ist, das Positionsdaten bezüglich wenigstens aktiver Mobiltelekommunikationsgeräte bereitstellt, die zu dem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk gehören, wobei der ausführbare Programmcode:

a) geographische Positionsdaten für ein mobiles MS-Telekommunikationsgerät erfasst;
b) die geographischen Positionsdaten mit Straßennetzkartierungsdaten schneidet, die das Straßennetz in Form von Straßenstücken definieren, die jeweils einen einzelnen Teil des Straßennetzes darstellen, um so mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den geographischen Positionsdaten entsprechen;
c) einen Wahrscheinlichkeitsvektor erzeugt, der die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer Position auf einem der möglichen Straßenstücke angekommen ist;
d) verfügbare Routen in dem Straßennetz identifiziert, die die möglichen Straßenstücke, die gegebenen geographischen Positionsdaten entsprechen, mit einem vorangegangenen Satz möglicher Straßenstücke, die vorangegangenen geographischen Positionsdaten entsprechen, verbinden, wobei die Routen aus einer Reihe von Straßenstücken gebildet sind;
e) die verfügbaren Routen mit erwarteten durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für die Straßenstücke der Reihen von Straßenstücken, die die verfügbaren Routen bilden, schneidet, um so erwartete Transitdauern für die verfügbaren Routen zu bestimmen;
f) die tatsächliche Transitdauer mit der erwarteten Transitdauer für jede der verfügbaren Routen direkt oder indirekt vergleicht, um so Verzögerungsfaktoren für die Routen hervorzubringen, die den Fahrzeugverkehrsstauungsgrad auf den einzelnen Straßenstücken dieser Routen zu dieser Zeit anzeigen; und
g) einen durchschnittlichen Verzögerungsfaktor für eine Anzahl von Fahrzeugen bestimmt, die ein gegebenes Straßenstück verwenden, wobei der Durchschnitt auf der Grundlage wenigstens der Wahrscheinlichkeit gewichtet wird, dass eine gegebene verfügbare Route genommen wurde.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere bevorzugte Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, die in Form von Beispielen anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen gegeben wird, welche unter Verweise auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt werden; es zeigen:
1 und 2 jeweils einen Teil eines Straßennetzes und dessen Verhältnis zu einem Teil eines Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerks;
3 ein Blockdiagramm, das die Hauptbestandteile eines Verkehrsüberwachungssystems der vorliegenden Erfindung zeigt;
4A–4C ein Flussdiagramm, das die Hauptschritte eines Verkehrsüberwachungsverfahrens der Erfindung darstellt; und
5 einen weiteren Teil eines Straßennetzes und dessen Verhältnis zu einem Teil eines Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerks.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt (nicht maßstabsgetreu) einen Teil eines Straßennetzes 1, der eine Fernverkehrsstraße 2 mit der Bezeichnung A1 und verschiedene andere Landnebenstraßen 3 mit den Namen A2, A3, A4, A5 umfasst, in einem Gebiet, das von einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk 7 bedient wird, das mehrere Übertragungs-/Empfangsstationen 8, 9 und ein Rufverwaltungssystem 10 beinhaltet, das ein beispielsweise auf GPS-Technologie ("Global Positioning System") beruhendes geographisches Positionsbestimmungssystem bzw. eine Zentrale (MPC) 11 aufweist.
Wenn ein Kraftfahrzeug 12 entlang der Fernstraße A1 gesteuert und dabei ein Mobiltelefon oder ein anderes Mobiltelekommunikationsgerät (MS-Gerät) in dem Fahrzeug benutzt wird, erzeugt das Positionsbestimmungssystem 11 periodisch geographische Positionsdaten des Geräts. Diese Daten liegen in Form von in Abhängigkeit von der Genauigkeit des speziellen verwendeten Positionsbestimmungssystems mehr oder weniger ausgedehnten geographischen Bereichen vor; diese Bereiche sind in 1 durch schraffierte Zellen 13 (13a, 13b etc.) dargestellt, deren Durchmesser typischerweise etwa 20 Meter beträgt. Diese geographischen Positionsdaten werden von einem Stauberichtssystem (CRS) 14 der vorliegenden Erfindung mit Straßenverkehrsnetzdaten geschnitten, die die geographische Position einzelner Straßenstücke 16 (A1c bis A1h, A3a, A3b etc.) von jeder der Straßen A1, A2, A3 etc. darstellen. Die einzelnen Straßenstücke 16 (A1c, A3a etc.) bestehen im Allgemeinen aus Straßenlängen 2, 3, die sich zwischen aufeinander folgenden, mit anderen Straßen 3, 2 gebildeten Verzweigungspunkten 17 erstrecken; diese Verzweigungspunkte bilden Knoten in der Datenbank, welche die Straßennetzkartierungsdaten, die die geographische Position der einzelnen Straßenstücke 16 definieren, umfasst. In Fällen, in denen die Länge der Straßen 2, 3 zwischen aufeinander folgenden Verzweigungspunkten 17 zu lang ist, können diese aufgeteilt werden, indem zusätzliche Knoten 17' eingefügt werden, die die Straße in Straßenstücke unterteilen, von denen jedes nicht länger als beispielsweise 500 Meter ist. Demgemäß wird am südwestlichen Ende der Straße A1 ein zusätzlicher Knoten 17' benutzt, um die Straße 2 in zwei Straßenstücke A1c und A1d aufzuteilen.
Nebenbei sollte angemerkt werden, dass, obwohl die Figuren zur einfacheren Darstellung und der Klarheit wegen jedes Straßensegment als nur ein Straßenstück, z. B. A1c, darstellen, in der Praxis solche Straßensegmente normalerweise jeweils zwei Straßenstücken, z. B. A1c' und A1c'', einem für jede Fortbewegungsrichtung entlang der Straße, entsprechen würden. Natürlich wirkt sich dies auf das Ausmaß der durchzuführenden Verarbeitung insofern aus, als zumindest für eine anfängliche geographische Position doppelt so viele Straßenpositionen berücksichtigt werden müssen, da nicht bekannt ist, in welche Richtung sich das Fahrzeug fortbewegt. Sobald eine zweite geographische Position erfasst worden ist, wird klar, dass die zweite(n) Straßenposition(en) nur über solche Routen mit der/den ersten Straßenposition(en) verbunden werden kann/können, die diejenigen Straßenstücke benutzen, die in eine Richtung verlaufen, und nicht diejenigen, die in die andere Richtung verlaufen, wodurch letztere aus den in Betracht kommenden Straßenstücken verworfen werden können.
Das Stauberichtssystem 14 ist (wie nachstehend näher beschrieben) an das Rufverwaltungssystem 10 gekoppelt 15.
Das System 14 erkennt, welche Straßenstücke 16 des Straßennetzes 1 den für das Fahrzeug 12 empfangenen geographischen Positionsdaten entsprechen (d. h. mit diesen konsistent oder kompatibel sind). In einigen Fällen werden die geographischen Positionsdaten 13a, 13g nur mit einer möglichen Straßenposition, d. h. mit einem speziellen Straßenstück 16 – A1c bzw. A1h – der Fernstraße A1, kompatibel sein. In anderen Fällen sind die geographischen Positionsdaten 13c, 13e damit kompatibel, dass sich das Fahrzeug auf einem beliebigen aus zwei oder mehr verschiedenen Straßenstücken 16 befindet. In einem Fall liegen Teile der Fernstraße A1 (Straßenstück A1e) und der Teile der Landnebenstraße A5 (Straßenstück A5a) innerhalb des geographischen Bereichs, der durch die geographischen Positionsdaten 13c definiert wird, und in dem anderen Fall sind verschiedene Teile der Fernstraße A1 (die Straßenstücke A1f und A1g) und eine Landnebenstraße A3 (Straßenstück A3a) alle mit geographischen Positionsdaten 13e kompatibel.
Das Stauberichtssystem 14 stellt die Straßenpositionsdaten in solchen Fällen als Wahrscheinlichkeitsvektor dar, der die relativen Wahrscheinlichkeiten dafür enthält, dass sich das Fahrzeug 12 auf dem einen oder anderen Straßenstück befindet (siehe nachfolgende weitere Beschreibung). Die Wahrscheinlichkeiten können auf einem oder mehreren geeigneten Faktoren basieren, wie z. B. auf der Länge der Straße innerhalb des in Betracht kommenden geographischen Bereiches und auf der Einstufung der Straße. Im Falle des geographischen Bereichs 13e ist die Fernstraße A1 höher eingestuft als die Landnebenstraße A3, und folglich haben die A1-Straßenstücke eine höhere Wahrscheinlichkeitsbewertung als das Straßenstück A3a. Andererseits ist die Länge des Straßenstücks A3a innerhalb des geographischen Bereichs 13e größer als die der einzelnen Straßenstücke A1f, A1g, wodurch sich eine Neigung zur Verschiebung der Gewichtung der Wahrscheinlichkeit dafür, dass sich das Fahrzeug auf dem einen oder anderen Straßenstücken befindet, in die andere Richtung ergäbe, obgleich man in diesem speziellen Fall immer noch erwarten könnte, dass der Einstufungsunterschied den Straßenlängenunterschied überwiegt. In Fällen, in denen nur ein einzelnes Straßenstück (z. B. Alb) die geographischen Positionsdaten (13g) schneidet, versteht es sich, dass der betreffende Teil der Straße eine Wahrscheinlichkeit von 100% bzw. 1 hat.
Sobald ein sich bewegendes – genauer gesagt, ein sich in einem sich bewegenden Fahrzeug 12 befindliches – MS-Gerät erkannt worden ist, das "aktiv" ist (d. h. zum Senden und/oder Empfangen irgendwelcher MS-Telekommunikation benutzt wird oder einfach nur zu Netzwerkverwaltungszwecken Daten mit dem Rufverwaltungssystem 10 austauscht), kann dieses Gerät für die Dauer, in der es aktiv bleibt, verfolgt werden. Die zweiten (und folgenden) Straßenpositionsdaten (13b bis 13g) können für es erzeugt werden, indem wie zuvor die geographischen Positionsdaten mit den Straßennetzkartierungsdaten geschnitten und anschließend, wie nachfolgend beschrieben, zusätzliche Verarbeitungsschritte ausgeführt werden.
Ein Wahrscheinlichkeitsvektor, der die zweite Straßenposition 16 (A1d) darstellt, wird dadurch erzeugt, dass eine Übergangsmatrix konstruiert wird, die jede einzelne der verfügbaren Routen zwischen der ersten und der zweiten Straßenposition 16 darstellt. In einigen Fällen, wie im Falle der Straßenstücke A1c → A1d, die den geographischen Positionen 13a bzw. 13b entsprechen, ist nur eine einzige Route A1c → A1d verfügbar, während in anderen Fällen, wie im Falle der Straßenstücke A1d, A1e, A5a, die den geographischen Positionen 13b, 13c entsprechen, mehr als eine Route verfügbar ist (A1d → A1e oder A1d → A5a). Folglich startet ein Fahrzeug, das sich von der geographischen Position 13b zu der geographischen Position 13c fortbewegt, seinen Weg auf der Fernstraße A1, verbleibt zum Ende aber entweder auf der Fernstraße A1 oder biegt in die Landnebenstraße A5 ab. Somit sind zwei mögliche Routen verfügbar, die mit der ersten und der zweiten erkannten geographischen Position kompatibel sind.
Wenn die Übergangsmatrix erzeugt worden ist, die die Wahrscheinlichkeit, dass eine dieser verfügbaren Routen genommen wurde, einfach auf Basis der Straßenpositionsdaten angibt (d. h. die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein beliebiges Fahrzeug zu der fraglichen Zeit auf einer speziellen Straße befindet, oder die relativen Wahrscheinlichkeiten der verfügbaren Routen), eine "statische" Übergangsmatrix also, die unabhängig von den Transitdaten des speziellen Fahrzeugs ist, wird diese Übergangsmatrix weiter verfeinert, indem die tatsächliche Transitdauer Δt des Fahrzeugs zwischen der ersten und der zweiten Straßenposition berücksichtigt wird. Das Stauberichtssystem 14 verfügt außerdem über Daten bezüglich der erwarteten Fortbewegungsgeschwindigkeit entlang einzelner Straßenstücke. Diese können einfach auf der Einstufung der Straße begründet sein, z. B. 60 Meilen pro Stunde im Falle einer Fernstraße und 35 Meilen pro Stunde im Falle einer Landnebenstraße, oder sie können zusätzliche vorgegebene Faktoren wie die Tageszeit oder den Wochentag berücksichtigen, oder sie können sogar Live-Aktualisierungen umfassen, beispielsweise in Fällen, in denen die durchschnittliche Straßenverkehrsgeschwindigkeit aufgrund der Verkehrsdichte während einer gegebenen Zeitspanne um ein gewisses Maß verringert worden ist, jedoch keine besonderen Vorfälle oder Umstände vorliegen, die den Fluss tatsächlich stören und den Verkehr davon abhalten würden, mehr oder weniger stationär zu fließen. Durch Vergleichen der tatsächlichen und erwarteten Fahrzeugtransitdauern Δt_x zwischen der ersten und der zweiten Straßenposition kann daraufhin eine zeitabhängige Übergangsmatrix erzeugt werden, die die Wahrscheinlichkeit angibt, dass sich dieses Fahrzeug entlang einer konkreten Route fortbewegt hat. Angenommen, die erwartete Transitdauer des Fahrzeugs zwischen einem ersten Straßenstück A1d und einem zweiten Straßenstück A1e (der Fernstraße A1 folgend) betrage 42 Sekunden, zwischen jenem ersten und einem zweiten Straßenstück A5a (unter Abbiegen von der Fernstraße A1 auf die Landnebenstraße A5) aber 58 Sekunden, und die tatsächliche Zeit habe 30 Sekunden betragen, so kann man sehen, dass die tatsächliche Zeit langsamer als die für die erste Route erwartete Zeit, aber wesentlich schneller als die für die zweite Route erwartete Zeit gewesen ist. Da es im Allgemeinen wesentlich unwahrscheinlicher ist, dass sich ein Fahrzeug viel schneller als mit der erwarteten Geschwindigkeit fortbewegt, als dass es sich langsamer als mit der erwarteten Geschwindigkeit fortbewegt, würde das Stauberichtssystem 14 die anfängliche Übergangsmatrix derart anpassen, dass dabei die Wahrscheinlichkeit der der Fernstraße folgenden Route A1d → A1e relativ zu der Wahrscheinlichkeit der in die Landnebenstraße A5 abbiegenden Route A1d → A5a erhöht wird.
Um die erwarteten Transitdauern bestimmen zu können, ist es natürlich notwendig, die zurückgelegte Distanz zu kennen. Im Falle der geographischen Position 13c kann man sehen, dass sich das Fahrzeug zu der Zeit, zu der die Position 13c erfasst wurde, an einem beliebigen Punkt auf der ersten Hälfte des Straßenstücks A1e (oder A5a) befunden haben könnte. Im Falle der geographischen Position 13b könnte sich das Fahrzeug am nordöstlichen Ende des Straßenstücks A1c oder an einem beliebigen Punkt auf der ersten Hälfte des Straßenstücks A1d befunden haben. Um die Berechnung der erwarteten Transitdauer Δt_x zu erleichtern, trifft das System jeweils eine Standardannahme, die lautet, dass sich das Fahrzeug in dem frühesten Teil des Straßenstücks 16 (bzw. beider Stücke) befindet, mit dem die geographische Position 13 kompatibel ist.
Es versteht sich, dass in dem Maße, wie die Wahrscheinlichkeit, dass das Fahrzeug einer Route anstelle einer anderen gefolgt ist, erhöht wird, dies dazu benutzt werden kann, die Vektoren, die die aktuelle Straßenposition angeben, und die Übergangsmatrizen, die die dorthin führenden Routen darstellen, iterativ zu verfeinern. Angenommen, die zeitabhängige Matrix gebe an, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit bestehe, dass ein spezielles Fahrzeug einer Route A1d → A1e gefolgt und dabei auf der Fernstraße A1 verblieben sei, anstatt einer Route A1d → A5a zu folgen und dabei auf die Landnebenstraße A5 abzubiegen, so könnte dies dazu benutzt werden, nicht nur den aktualisierten, von der geographischen Position 13c abgeleiteten zweiten Wahrscheinlichkeitsvektor, sondern auch den früher erzeugten, von der vorangegangenen geographischen Position 13b abgeleiteten ersten Wahrscheinlichkeitsvektor zu verfeinern.
Zum Beispiel ist die geographische Position 13b damit konsistent, dass sich das Fahrzeug 12 entweder auf dem Straßenstück A1c oder auf dem Straßenstück A1d befindet. Die erstere Möglichkeit würde eine höhere zurückgelegte Distanz und daher eine höhere Geschwindigkeit bei gegebener Transitdauer implizieren. Angenommen, diese höhere Geschwindigkeit sei wesentlich größer als die erwartete Geschwindigkeit, so würde dies die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Fahrzeug auf dem Straßenstück A1c befindet, deutlich verringern, und die, dass sich das Fahrzeug auf dem Straßenstück A1d befindet, deutlich erhöhen, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Route A1d → A1e gefolgt worden ist, erhöht und die der Route A1c → A1e erniedrigt würde.
Wenn ein Wahrscheinlichkeitsvektor erzeugt worden ist, der die relative Wahrscheinlichkeit der möglichen Straßenstückpositionen 16 zu einer gegebenen Zeit sowie die relative Wahrscheinlichkeit, dass (nach Ausfiltern von wenig wahrscheinlichen Routen) eine beliebige der verfügbaren Routen zu den jeweiligen Straßenstückpositionen genommen worden ist, angibt, können die Routen in ihre Straßenstücksegmente aufgespaltet werden, von denen jedes eine gegebene Länge einer bestimmten Straße darstellt, und die tatsächliche Transitdauer für die Route kann über die Straßenstücksegmente (in Proportion zu deren Längen und erwarteten Straßengeschwindigkeiten) verteilt werden, und das Stauberichtssystem 14 erzeugt Berichte über die für das spezielle, in Betracht kommende Fahrzeug für die einzelnen Straßenstücksegmente erwarteten Transitdauern. Vorzugsweise jedoch erzeugt das Stauberichtssystem 14 eine für die gesamte Route erwartete Transitdauer Δt_x, indem die für jedes der einzelnen Straßenstücke dieser Route erwarteten Transitdauern summiert werden, und daraufhin einen Verzögerungsfaktor für die gesamte Route, indem es die erwartete Transitdauer durch die tatsächlich erkannte Transitdauer Δt dividiert. Zwar könnte der Verzögerungsfaktor prinzipiell zwischen den verschiedenen Straßenstücken, die in der Route enthalten sind, variieren – zum Beispiel beim Abbiegen von einer verstopften Fernstraße in eine Nebenstraße -, doch in den meisten praktischen Anwendungen kann der Einfachheit halber angenommen werden, dass der (gleiche) Verzögerungsfaktor gleichermaßen auf alle der in der Route enthaltenen Straßenstücke zutrifft.
Das Stauberichtssystem 14 bildet daraufhin den Durchschnitt aller Verzögerungsfaktorberichte, die für alle verfügbaren Fahrzeuge (d. h. diejenigen Fahrzeuge, die ein aktives MS-Gerät mitführen, welches das Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk 7 benutzt) eines gegebenen Straßenstückes erzeugt wurden, um für das fragliche Straßenstück einen durchschnittlichen Verzögerungsfaktor zu erhalten. Bei den hierfür benutzten Verzögerungsfaktorberichten kann es sich einfach um die zur fraglichen Zeit erzeugten Berichte handeln, aber üblicherweise würden wenigstens einige frühere Berichte hinzugezogen werden, welche auf geeignete Weise gealtert bzw. abgebaut worden sind, um ihre Gewichtung bei der Bildung des Durchschnitts zu verringern. So könnte beispielsweise die Gewichtung früherer Berichte mit einer linearen Rate von 10% je Minute bei dicht befahrenen Straßen und 5% je Minute bei ruhigen Straßen abgebaut werden. Der so erhaltene durchschnittliche Verzögerungsfaktor zeigt die Verzögerung an, der der Fahrzeugverkehr auf diesem Straßenstück unterliegt (sofern vorhanden), und somit den Stauungsgrad bzw. -status des Straßennetzes auf diesem Stück.
2 veranschaulicht die Verwendung einer anderen Art von System zum Erzeugen von geographischen Positionsdaten in demselben Straßennetz 1. In diesem Fall verfügt das Rufverwaltungssystem 10 über kein zweckgebundenes geographisches Positionsbestimmungssystem, sondern das Stauberichtssystem 14 verwendet stattdessen eine integrierte Komponente des Rufverwaltungssystems 10.
Im Einzelnen ist das Rufverwaltungssystem 10 aus 2 von der Verwendung von Timing-Advance-Zonen zur Verwaltung des Empfangs und der Übertragung von Rufen zwischen den MS-Geräten und den Übertragungs-/Empfangsstationen 8, 9 abhängig. Wenn das Rufverwaltungssystem 10 ein aktives MS-Gerät (d. h. ein MS-Gerät, das benutzt wird) erkennt, überwacht es folglich fortwährend, in welcher Timing-Advance-Zone sich das Gerät befindet. Diese Timing-Advance-Zonen liegen in Form von Ringsektorzonen 21 vor, die eine begrenzte Überlappung mit benachbarten Zonen aufweisen, an der eine für das MS-Gerät geltende Timing-Advance-Einstellung erhöht oder erniedrigt wird. Wenn ein (von dem Fahrzeug 12 mitgeführtes) aktives MS-Gerät in den Überlappungsbereich eintritt, kann es mit einer Timing-Advance-Einstellung entweder gemäß der ersten oder gemäß der zweiten Timing-Advance-Zone betrieben werden. Folglich kann das Gerät an jedem beliebigen Punkt innerhalb des Überlappungsbereichs (der der Einfachheit halber "Timing-Advance-Begrenzungszone" genannt wird) zwischen der ersten und der zweiten Timing-Advance-Zone von der ersten Timing-Advance-Einstellung auf die zweite Timing-Advance-Einstellung umstellen – in der Tat könnte es hin- und herspringen, bis es den Überlappungsbereich und damit die erste Timing-Advance-Begrenzungszone vollständig verlässt. Im Prinzip weiß das Rufverwaltungssystem, wenn das MS-Gerät von der ersten Timing-Advance-Einstellung auf die zweite umstellt, lediglich, dass sich das Gerät an einer Position irgendwo innerhalb der zweiten Timing-Advance-Zone befindet, wobei sich diese Position innerhalb oder außerhalb des Überlappungsbereichs befinden kann. In der Praxis ist allerdings dank den sehr kurzen Zeitintervallen (in der Regel 0,5 Sekunden) zwischen aufeinander folgenden Erfassungen geographischer Positionsdaten bekannt, dass sich das Fahrzeug zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Umschaltung des Timing Advance erkannt wurde, auf jeden Fall zu irgendeiner Zeit innerhalb dieses kurzen Zeitintervalls innerhalb des Überlappbereichs befunden haben muss, und indem ein begrenzter Grad an Unsicherheit bei der Zeitbestimmung an die Stelle eines größeren Grades an Unsicherheit bei der Positionsbestimmung gesetzt wird, kann davon ausgegangen werden, dass sich das MS-Gerät im Falle von Erfassungen der geographischen Position, die stattfinden, wenn ein Wechsel des Timing Advance erkannt wird, nicht irgendwo in der gesamten neuen Timing-Advance-Zone sondern innerhalb des begrenzten Überlappungsbereichs (der Timing-Advance-Begrenzungszone) befindet. Aus 2 ist ersichtlich, dass selbst der geographische Bereich der stärker eingeschränkten Timing-Advance-Begrenzungszone 22 noch beträchtlich größer als der von dem GPS-System aus 1 definierte geographische Bereich 13 sein kann und entsprechend oft eine größere Menge an Straßenstücken enthalten wird, so dass die erhaltenen geographischen Positionsdaten mit einer größeren Anzahl von Straßenstückpositionen kompatibel sein werden.
Außerdem ist ersichtlich, dass die geographischen Bereiche normalerweise größer sind, so dass die ermittelten Transitdauern (zwischen verschiedenen Straßenstückpositionen) um einiges länger sind. Dies hat offensichtlich negative Auswirkungen auf die Attribute, die den verschiedenen möglichen Straßenpositionen und den dazwischen verfügbaren Routen zugeschrieben werden können, so dass im Allgemeinen das Vertrauen in einzelne Bestimmungen wahrscheinlicher Straßenpositionen und -routen geringer ist. Nichtsdestotrotz arbeitet das Stauberichtssystem 14 in einer im Wesentlichen gleichartigen Weise wie das weiter oben beschriebene System und vergleicht erwartete Transitdauern mit tatsächlichen Transitdauern und bestimmt durchschnittliche Verzögerungsfaktoren für einzelne Straßenstücke.
3 zeigt die prinzipiellen Bestandteile eines typischen Stauberichtssystems 14 in Verwendung mit einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk 7, das ein Rufverwaltungssystem 10 aufweist, welches mit einem geographischen Positionsbestimmungssystem 11 ausgestattet ist. Das Stauberichtssystem 14 umfasst grundsätzlich Computerprozessormittel in Form einer Maschine zur verteilten Verarbeitung 31, die Datenspeichermittel 32, 33 aufweist, die zum Speichern von Festwertdaten, wie z. B. einer geographischen Datei, die eine digitale Darstellung des Straßennetzes und Einzelheiten der Straßeneinstufungen enthält, und zum Speichern von Lese- Schreib-Daten, wie z. B. Wahrscheinlichkeitsvektoren, die aktuelle und historische Fahrzeugstraßenpositions- und -routendaten darstellen, und erwarteten Geschwindigkeitsdaten für die verschiedenen Straßen in dem Netz, dienen. Das Stauberichtssystem 14 umfasst außerdem Datenerfassungsschnittstellenmittel 34, 35, die mit dem geographischen Positionsbestimmungssystem 11 zum Empfang von geographischen Positionsdaten von MS-Geräten und zum Anfordern von Aktualisierungen dieser Daten von MS-Geräten, die in individuellen Fahrzeugen mitgeführt werden, verbunden 15 sind, und ein Berichtsschnittstellenmittel 36 zum Bereitstellen von Straßenverkehrsstauberichten an die Außenwelt.
Im Einzelnen umfasst das Berichtsschnittstellenmittel 36 im Allgemeinen einen Textumwandler 37 zum Bereitstellen von Berichten an ein Sprach-Gateway 38 oder an ein SMSC-Gateway 39 ("Short Message System Centre"), einen Graphikumwandler 40 zum Bereitstellen von Berichten an ein WAP-Gateway 41 oder an ein HTTP-Gateway 42 und einen Abfragesteuereingang 43 zum Weiterleiten von Berichtsanforderungen von den verschiedenen Gateways 38, 39, 41, 42 an den Prozessor 31.
4A–4C zeigen ein Flussdiagramm, das die Hauptschritte eines Verkehrsüberwachungsverfahrens der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 zeigt einen weiteren Teil eines Straßennetzes in einem Bereich, der von einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk derselben Ausführung wie in 2 bedient wird, wobei Elemente, die denen aus 1 und 2 entsprechen, durch gleiche Bezugszeichen angezeigt werden. Der Betrieb des in dem Flussdiagramm aus 4A–4C erläuterten Verfahrens wird nun im Einzelnen unter Bezugnahme auf den in 5 erläuterten Fall betrachtet.
Beispiel 1 – Einsatz des Verkehrsüberwachungssystems
Wenn beobachtet wird, dass das Fahrzeug 12, das sich ursprünglich innerhalb der durch die Timing-Advance-Zone 100 definierten geographischen Position 16 befunden hat, zur Zeit t₁, in die durch die Timing-Advance-Zone 200 definierte geographische Position übergeht, wird für alle der möglichen Straßenstücke, auf denen sich das Fahrzeug befinden könnte, der Anfangswahrscheinlichkeitsvektor V₁ konstruiert – in diesem Fall sind das diejenigen Stücke, die in der mit 150 bezeichneten Timing-Advance-Begrenzungszone liegen – siehe vorstehende Erläuterung mit Bezugnahme auf 2. (Das System beginnt erst dann damit, geographische Positionsdatenberichte für ein MS-Gerät zu erfassen, wenn es erkennt, dass dieses seine Position gegenüber der vorigen Position geändert hat und sich daher bewegt, wodurch Berichte über stationäre Teilnehmer, bei denen es unwahrscheinlich ist, dass sie sich in einem eine Straße entlang fahrenden Fahrzeug befinden, ausgefiltert werden.) Der Anfangswahrscheinlichkeitsvektor V₁ hätte die folgende Form:

"Route" Wahrscheinlichkeit

→ A2a 0,3

→ A1d 0,4

→ A6d 0,3
Es ist zu beachten, dass die Wahrscheinlichkeiten durch den Straßentyp beeinflusst werden: Hauptstraßen oder Fernstraßen haben höhere Wahrscheinlichkeiten.
Zur Zeit t₂ wird beobachtet, wie das Fahrzeug 12 von der Timing-Advance-Zone 200 in die Timing-Advance-Zone 300 übergeht. Um die Übergangsmatrix A zur Bestimmung des aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektors V₂, der die neue Position des Fahrzeugs 12 darstellt, zu konstruieren, wird der Satz aller möglichen Routen von der Timing-Advance-Zone 100 über die Timing-Advance-Zone 200 zur Timing-Advance-Zone 300 durch Einsatz eines Routensuchalgorithmus bestimmt. Jede Route besteht aus einem Ausgangspunkt auf der inneren Kante der Timing-Advance-Zone 200 (d. h. der zu der Basisstation 9 nächstgelegenen Kante), einem Satz von Straßenstücken in der Timing-Advance-Zone 200 und einem Endpunkt auf der inneren Kante der Timing-Advance-Zone 300. Ebenso werden die erwartete Zeit, die benötigt wird, um vom Ausgangs- zum Endpunkt zu gelangen, und die Wahrscheinlichkeit jeder einzelnen Route berechnet:
Es sei darauf hingewiesen, dass die für die Route, die nur die Straße A1 benutzt, erwartete Zeit wesentlich geringer ist als die für die Routen, die die geringer eingestuften Straßen benutzen, erwarteten Zeiten. Die Wahrscheinlichkeitsspalte stellt die Wahrscheinlichkeit dar, dass bei gegebenem Ausgangspunkt eine bestimmte Route benutzt wurde. Deswegen werden den beiden Routen A2a → A7d und A6d → A6e (Anfangs-) Wahrscheinlichkeiten von 1 zugewiesen, da es nur eine mögliche Route gibt, die bei jenen Ausgangspunkten hätte genommen werden können, die zwei Routen, die die Straße A1 einbeziehen, haben basierend auf den Straßentypen unterschiedliche Wahrscheinlichkeiten (eine höhere Wahrscheinlichkeit für die Straße A1, eine niedrigere für die Straße A5), und ausgehend davon, dass die gesamte (Anfangs-) Wahrscheinlichkeit, dass alle Routen auf A1 anfangen, 1 beträgt, sind die Wahrscheinlichkeiten jeder einzelnen dieser Routen (A1d → A1e und A1d → A5a) geringer als 1.
Die Übergangsmatrix A kann zur späteren Verwendung für Fahrzeuge an einer gleichartigen Position zwischengespeichert werden, wodurch die bei der Verarbeitung entstehende Rechenlast verringert wird, denn die Berechnung der Übergangsmatrix ist kostspielig. Zu ihrer Verwendung in diesem Fall wird sie zunächst in eine zeitabhängige Übergangsmatrix umgewandelt. Für jede Route wird die tatsächliche Transitdauer Δt mit der erwarteten Transitdauer Δt_x verglichen, um einen Verzögerungsfaktor bereitzustellen, der zudem benutzt wird, um die Wahrscheinlichkeit der Route anzupassen. Die Wahrscheinlichkeiten derjenigen Routen, bei denen die erwarteten Transitzeiten Δt_x wesentlich länger sind, als die tatsächliche Transitdauer Δt, werden verringert, um die Tatsache widerzuspiegeln, dass es unwahrscheinlich ist, dass Fahrer im Allgemeinen deutlich oberhalb der Geschwindigkeitsbegrenzung unterwegs sind. (Eine geeignete Formel wäre eine Formel, die die Wahrscheinlichkeit bei gesteigerten Geschwindigkeiten über der erwarteten Geschwindigkeit bis zu einer Geschwindigkeit, die das Doppelte der erwarteten Geschwindigkeit beträgt, linear auf null absenkt.) Im Falle einer tatsächlichen Transitdauer von 30 Sekunden würde die zeitabhängige Übergangsmatrix A₃₀ wie folgt aussehen:
Der aktualisierte Wahrscheinlichkeitsvektor V₂ ist durch das Produkt aus dem Anfangswahrscheinlichkeitsvektor V₁ und der Routenwahrscheinlichkeit aus der zeitabhängigen Übergangsmatrix A₃₀ gegeben. Er wird daraufhin normiert, so dass die Summe aller Wahrscheinlichkeiten 1,0 beträgt.
(Im Einzelnen wird V₂ aus der zeitabhängigen Übergangsmatrix erzeugt, indem die Wahrscheinlichkeit für jede Route mit der aus dem vorherigen (unmittelbar vorangehenden) Wahrscheinlichkeitsvektor V₁ ermittelten Wahrscheinlichkeit für den Ausgangspunkt multipliziert wird; dieser Vorgang wird iterativ wiederholt.)
Nun wird angenommen, dass der Verzögerungsfaktor für eine Route gleichermaßen für jedes der Straßenstücke dieser Route gilt. Somit ergibt sich aus der zeitabhängigen Übergangsmatrix A₃₀ ein Verzögerungsfaktor von 0,55 für ein Straßenstück A2a und 0,55 für A7d. Das Berichtssystem 14 erzeugt daraufhin für jedes Straßenstück einen gewichteten mittleren Verzögerungsfaktor unter Verwendung aller verfügbaren Daten für verschiedene Fahrzeuge. Das Mittel wird entsprechend der Wahrscheinlichkeit, dass sich die Fahrzeuge auf dem Straßenstück befinden (welche durch die Wahrscheinlichkeit der Route gegeben ist), und, im Falle früher erzeugter Verzögerungsfaktoren, einem Abbaufaktor, der typischerweise für jede abgelaufene Minute größenordnungsmäßig um 10% linear abgesenkt wird, gewichtet.
Somit lauten die für das Fahrzeug 12 von dem obenstehenden Verfahren erhaltenen Verzögerungsfaktoren wie folgt:
Das System betrachtet daraufhin ein spezielles Straßenstück (A1e) und alle für dieses Straßenstück verfügbaren Daten (für verschiedene Fahrzeuge) und berechnet ein gewichtetes Mittel wie folgt:
Gewichtetes Mittel = = Σ(Verzögerungsfaktor*Gewichtung)/Σ(Gewichtung) = 1,302/1,22 = 1,07
Der rohe, gewichtete, durchschnittliche Verzögerungsfaktor wird daraufhin in eine oder mehrere unterschiedliche Formen von Verkehrsbericht umgewandelt, die zum Exportieren an die Außenwelt geeignet sind. Eine spezielle einfache Form wäre ein Bericht in Textform oder in Form einer synthetischen Stimme, der den Verzögerungsgrad angibt, zum Beispiel:

Verzögerungsfaktor Gradeinteilung

< 1,1 keine Verzögerungen

1,1–1,3 mittlere Verzögerungen

> 1,3 starke Verzögerungen
Somit würde das System im obigen Falle auf dem Abschnitt der Fernstraße A1 zwischen den Verzweigungspunkten A5 (Straßenstück A1e) keine Verzögerungen melden. Dies geht aus den Zahlen als vernünftig hervor, da beobachtet worden ist, dass sich das Fahrzeug 12'' schneller als erwartet fortbewegt hat (Verzögerungsfaktor = 0,9), was bedeutet, dass das volle Verkehrsgeschwindigkeitspotential auf diesem Straßenstück von Fahrern, die sich dazu entschließen, dies zu tun, umgesetzt werden kann – man darf nicht vergessen, dass einige Fahrer sich möglicherweise dazu entschließen, mit einer Geschwindigkeit zu fahren, die geringer als die ihnen zur Verfügung stehende Geschwindigkeit ist, ohne dass Verkehrsstauungen sie auf eine Geschwindigkeit unterhalb der erwarteten Geschwindigkeit dieses Straßenstücks einschränken.
Es versteht sich, dass verschiedene Modifikationen an den obenstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So können beispielsweise verschiedene im Stand der Technik allgemein bekannte Verfahren eingesetzt werden, um die Verarbeitung zu beschleunigen. Beispielsweise kann die für mögliche Routen zwischen den ersten und zweiten geographischen Positionsdaten erzeugte anfängliche "statische" Übergangsmatrix zwischengespeichert werden, so dass, wenn nachfolgende Fahrzeuge beim Transit zwischen diesen Positionsdaten beobachtet werden, die anfängliche "statische" Übergangsmatrix nicht erneut berechnet zu werden braucht. Verkehrsstauberichte für benachbarte Straßensegmente können zusammengenommen werden, so dass anstelle einer Reihe einzelner Berichte ein einziger Bericht bezüglich einer x Kilometer langen Verkehrsstauung, die sich von einem ersten Ort bis zu einem zweiten Ort erstreckt, bereitgestellt werden kann. Es versteht sich außerdem, dass Systeme in der Realität im Allgemeinen einem größeren oder kleineren Ausmaß an "Rauschen" ausgesetzt sind; entsprechend kann eine geeignete Filterung vorgesehen werden, um die Auswirkungen solchen Rauschens zu vermindern. So kann zum Beispiel die Situation auftreten, dass ein Mobiltelefon aufgrund von beispielsweise wetterbedingten Fluktuationen der relativen Signalstärke benachbarter Basisstationen unmittelbar von einer Basisstation auf eine andere umgeschaltet wird und dann wieder zurückgeschaltet wird, ohne dass es sich überhaupt bewegt hat. Solche Vorfälle können dazu führen, dass unerwünschte scheinbare "Fahrzeugbewegungen" erkannt werden. Das System kann dementsprechend Routinen zum Erkennen unmöglich schneller Positions- und/oder Fortbewegungsrichtungswechsel aufweisen und diese Wechsel herausfiltern.

Claims

Fahrzeugverkehrsflussüberwachungsverfahren zum Überwachen des Fahrzeugverkehrsflusses in einem Straßennetz in einem Bereich, der von einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk bedient wird, das ein Rufverwaltungssystem aufweist, das mit einem Mobiltelekommunikationsgerät-Positionsbestimmungssystem versehen ist, das Positionsdaten bezüglich wenigstens aktiver Mobiltelekommunikationsgeräte bereitstellt, die zu dem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk gehören, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Erfassen erster geographischer Positionsdaten für ein aktives Mobiltelekommunikationsgerät, das in einem Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit t₁ verwendet wird; b) Schneiden der ersten geographischen Positionsdaten mit Straßennetzkartierungsdaten, die das Straßennetz in Form von Straßenstücken definieren, die jeweils einen einzelnen Teil des Straßennetzes darstellen, um so die ursprünglichen möglichen Straßenstücke zu identifizieren, die den ersten geographischen Positionsdaten entsprechen; c) Erzeugen eines Anfangswahrscheinlichkeitsvektors, der für sämtliche der ursprünglichen möglichen Straßenstücke die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass ein Fahrzeug an einer Position auf einer gegebenen der ursprünglichen möglichen Straßen angekommen ist; d) Erfassen zweiter geographischer Positionsdaten für das Mobiltelekommunikationsgerät zu einer späteren Zeit t₂ = t₁ + Δt, wobei Δt die tatsächliche Transitdauer des Geräts zwischen der ersten und der zweiten geographischen Position ist; e) Schneiden der zweiten geographischen Positionsdaten mit den Straßennetzkartierungsdaten, um so neue mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen; f) Identifizieren verfügbarer Routen in dem Straßennetz, die die möglichen Straßenstücke verbinden, die den ersten und den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen, wobei die Routen aus einer Reihe von Straßenstücken gebildet sind; g) Erzeugen eines aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektors, der für sämtliche der neuen möglichen Straßenstücke die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer den zweiten geographischen Positionsdaten zu der späteren Zeit t₂ entsprechenden Position auf einem gegebenen der neuen möglichen Straßenstücke in dem Straßennetz über eine der verfügbaren Routen angekommen ist; h) Schneiden der verfügbaren Routen mit erwarteten durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für die Straßenstücke jeder der Reihen von Straßenstücken, die die verfügbaren Routen bilden, um so erwartete Transitdauern für die verfügbaren Routen zu bestimmen; i) direktes oder indirektes Vergleichen der tatsächlichen Transitdauern mit den erwarteten Transitdauern für jede der verfügbaren Routen, um so Verzögerungsfaktoren für die Routen hervorzubringen, die den Fahrzeugverkehrsstauungsgrad auf den einzelnen Straßenstücken dieser Routen zu dieser Zeit anzeigen; und j) Bestimmen eines durchschnittlichen Verzögerungsfaktors für eine Anzahl von Fahrzeugen, die ein gegebenes Straßenstück verwenden, wobei der Durchschnitt auf der Grundlage wenigstens der Wahrscheinlichkeit gewichtet wird, dass eine der verfügbaren Routen genommen wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet: Vergleichen erwarteter Routentransitdauern mit der tatsächlichen Transitdauer Δt und Revidieren des aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektors in Anbetracht dessen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die geographischen Positionsdaten unter Verwendung eines aus der nachfolgenden Liste ausgewählten Positionsbestimmungssystems erfasst werden: "Cell Global Identify" mit "Timing Advance", "Uplink Time-of-Arrival", "Enhanced Observed Time Difference", "Assisted Global Positioning System".
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das den vorbereitenden Schritt beinhaltet: Erfassen protogeographischer Positionsdaten, die die Kennung einer Übertragungs-/Empfangsstation und eine einzelne Timing-Advance-Zone derselben umfassen, und Schneiden der protogeographischen Positionsdaten mit einer geographischen Kartierungsdatendatei (GDF), die Mobiltelekommunikationsnetzwerksinfrastruktur-Kartierungsdaten umfasst, um so geographische Positionsdaten bereitzustellen, die die Position einer Timing-Advance- Zone definieren, in der sich das fahrzeuggestützte Mobiltelekommunikationsgerät befindet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem das Positionsbestimmungssystem dazu verwendet wird, protogeographische Positionsdaten zu erfassen und sie in geographische Positionsdaten umzuwandeln, die die Position einer Timing-Advance-Zone definieren, in der sich das fahrzeuggestützte Mobiltelekommunikationsgerät befindet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem das Positionsbestimmungssystem dazu verwendet wird, geographische Positionsdaten zu erzeugen, die die Koordinaten eines Bereichs definieren, in dem sich das fahrzeuggestützte Mobiltelekommunikationsgerät befindet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das den vorbereitenden Schritt beinhaltet: Umdefinieren der Straßennetzkartierung in einer geographischen Kartierungsdatendatei in Form von Straßenstücken, die jede Fortbewegungsrichtung bezüglich jeder Straße darstellen, für die verschiedene Fortbewegungsrichtungen nicht getrennt dargestellt sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das den vorbereitenden Schritt beinhaltet: Umdefinieren der Straßennetzkartierung in einer geographischen Kartierungsdatendatei in Form von Straßenstücken, deren Länge nicht größer als eine vorgegebene Maximallänge ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die verfügbaren Routen, die mögliche Straßenstücke verbinden, die von den ersten und zweiten geographischen Positionsdaten angezeigt werden, unter Verwendung eines Routensuchalgorithmus identifiziert werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der aktualisierte Wahrscheinlichkeitsvektor, der die Wahrscheinlichkeit beinhaltet, dass das Fahrzeug jeder der verfügbaren Routen gefolgt ist, mittels einer Übergangsmatrix bestimmt wird, umfassend: mögliche Straßenstückpositionen und Wahrscheinlichkeiten derselben, die von dem Anfangswahrscheinlichkeitsvektor definiert sind, mögliche Straßenstückpositionen, die den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen, und die verfügbaren Routen, die die möglichen Straßenstückpositionen verbinden.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass das Fahrzeug einer gegebenen verfügbaren Route gefolgt ist, entsprechend der relativen Vereinbarkeit der tatsächlichen Transitdauer für die Route mit der erwarteten Transitdauer für die Route gewichtet wird, wobei die Übergangsmatrix in eine zeitabhängige Übergangsmatrix umgewandelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei Routen, deren erwartete Transitdauer wenigstens 20% größer als die tatsächliche Transitdauer ist, verworfen werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei einzelne Fahrzeuge, die in der Anzahl von Fahrzeugen, die zum Bestimmen des durchschnittlichen Verzögerungsfaktors verwendet werden, enthalten sind, eine geringere Gewichtung bekommen, je größer das Alter der tatsächlichen Transitdauer ist, die für das einzelne betroffene Fahrzeug aufgezeichnet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Gewichtung mit zunehmendem Alter bis zu einem Alter von 10 Minuten nach und nach auf null reduziert wird, wobei Fahrzeugtransitdauern, die vor mehr als 10 Minuten bestimmt wurden, eliminiert werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei einzelne Fahrzeuge, die in der Anzahl von Fahrzeugen enthalten sind, die zum Bestimmen des durchschnittlichen Verzögerungsfaktors verwendet werden, mit zunehmender Transitdauer im Vergleich mit jenen Fahrzeugen innerhalb der Anzahl, die die kürzesten Transitdauern aufweisen, eine geringere Gewichtung bekommen.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei Daten für einzelne Fahrzeuge, deren Transitdauer wenigstens 50% größer als die Mediantransitdauer für eines der Anzahl von Fahrzeugen ist, verworfen werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eine Anzahl nahe benachbarter Straßenstücke in einem städtischen Bereich zusammengenommen wird, um die Verarbeitungslast zu verringern.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei, wenn eine ursprünglich verfügbare Route aus einem aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektor ausgeschlossen wurde, sie auch aus wenigstens einer früheren Version des Wahrscheinlichkeitsvektors ausgeschlossen wird, um so eine genauere historische Aufzeichnung bereitzustellen und/oder die Verarbeitungslast zu verringern.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, das ferner den Schritt beinhaltet: Exportieren der Verzögerungsfaktoren an eine Benutzerschnittstelle zur Kommunikation derselben an einen Benutzer, der einen Straßenverkehrsstaubericht wünscht.
Verfahren gemäß Anspruch 19, das den Schritt beinhaltet: Umwandeln des Verzögerungsfaktors in eine graphische und/oder Textform, die den Straßenverkehrsstauungsgrad anzeigt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Schritte d) bis j) zyklisch wiederholt werden, um weiter aktualisierte Wahrscheinlichkeitsvektoren für ein gegebenes Fahrzeug bereitzustellen, und um ein Sammeln von Routen- und Transitdauerdaten für das Fahrzeug zum Zwecke der Bestimmung durchschnittlicher Fahrzeuggeschwindigkeiten für Straßenstücke von stromabwärts führenden Routen fortzusetzen.
Straßenverkehrsnetzstauberichtssystem, das zur Verwendung in Verbindung mit einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk geeignet ist, das ein Rufverwaltungssystem aufweist, das mit einem Mobiltelekommunikationsgerät-Positionsbestimmungssystem zum Überwachen und Berichten über Straßenverkehrsverzögerungen, die die Bewegung von Fahrzeugen durch das Straßennetz beeinflussen, versehen ist, wobei das Berichtssystem umfasst: eine Speichervorrichtung, und einen Prozessor, der mit der Speichervorrichtung verbunden ist, wobei die Speichervorrichtung speichert: i) Straßennetzdaten, die die geographische Position von Straßenstücken, die das Straßennetz bilden, darstellen; ii) erwartete Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für die Straßenstücke des Straßennetzes; und iii) ein Programm zum Steuern des Prozessors; wobei der Prozessor mit dem Programm arbeitet, um: a) erste geographische Positionsdaten für ein aktives Mobiltelekommunikationsgerät zu erfassen, das in einem Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit t₁ verwendet wird; b) erste geographische Positionsdaten mit Straßennetzkartierungsdaten zu schneiden, die das Straßennetz in Form von Straßenstücken definieren, die jeweils einen einzelnen Teil des Straßennetzes darstellen, um so ursprüngliche mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den ersten geographischen Positionsdaten entsprechen; c) einen Anfangswahrscheinlichkeitsvektor zu erzeugen, der für sämtliche der ursprünglichen möglichen Straßenstücke die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer Position auf einer gegebenen der ursprünglichen möglichen Straßen angekommen ist; d) zweite geographische Positionsdaten für das Mobiltelekommunikationsgerät zu einer späteren Zeit t₂ = t₁ + Δt zu erfassen, wobei Δt die tatsächliche Transitdauer des Geräts zwischen der ersten und der zweiten geographischen Position ist; e) die zweiten geographischen Positionsdaten mit den Straßennetzkartierungsdaten zu schneiden, um so neue mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen; f) verfügbare Routen in dem Straßennetz zu identifizieren, die die möglichen Straßenstücke verbinden, die den ersten und den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen, wobei die Routen von einer Reihe von Straßenstücken gebildet sind; g) einen aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektor zu erzeugen, der für sämtliche der neuen möglichen Straßenstücke die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer den zweiten geographischen Positionsdaten zu der späteren Zeit t₂ entsprechenden Position auf einem gegebenen der neuen möglichen Straßenstücke in dem Straßennetz über eine der verfügbaren Routen angekommen ist; h) die verfügbaren Routen mit erwarteten durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für die Straßenstücke jeder der Reihen von Straßenstücken zu schneiden, die die verfügbaren Routen bilden, um so erwartete Transitdauern für die verfügbaren Routen zu bestimmen; i) die tatsächlichen Transitdauern direkt oder indirekt mit den erwarteten Transitdauern für jede der verfügbaren Routen zu vergleichen, um so Verzögerungsfaktoren für die Routen hervorzubringen, die den Fahrzeugverkehrsstauungsgrad auf den einzelnen Straßenstücken dieser Routen zu dieser Zeit anzeigen; und j) einen durchschnittlichen Verzögerungsfaktor für eine Anzahl von Fahrzeugen zu bestimmen, die ein gegebenes Straßenstück verwenden, wobei der Durchschnitt auf der Grundlage wenigstens der Wahrscheinlichkeit gewichtet wird, dass eine der verfügbaren Routen genommen wurde.
Berichtssystem gemäß Anspruch 22, wobei der Prozessor auch arbeitet, um: erwartete Routentransitdauern mit der tatsächlichen Transitdauer Δt zu vergleichen und den aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektor in Anbetracht dessen zu revidieren.
Berichtssystem gemäß Anspruch 22 oder 23, wobei die geographischen Positionsdaten unter Verwendung eines aus der nachfolgenden Liste ausgewählten Positionsbestimmungssystems erfasst werden: "Cell Global Identify" mit "Timing Advance", "Uplink Time-of-Arrival", "Enhanced Observed Time Difference", "Assisted Global Positioning System".
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei der Prozessor auch arbeitet, um anfangs protogeographische Positionsdaten zu erfassen, die die Kennung einer Übertragungs-/Empfangsstation und einer einzelne Timing-Advance-Zone derselben umfassen, und die protogeographischen Positionsdaten mit einer geographischen Kartierungsdatendatei zu schneiden, die Mobiltelekommunikationsnetzwerksinfrastruktur-Kartierungsdaten umfasst, um so geographische Positionsdaten bereitzustellen, die die Position einer Timing-Advance-Zone definieren, in der sich das fahrzeuggestützte Telekommunikationsgerät befindet.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 25, in dem das Positionsbestimmungssystem dazu verwendet wird, protogeographische Positionsdaten zu erfassen und sie in geographische Positionsdaten umzuwandeln, die die Position einer Timing-Advance-Zone definieren, in der sich das fahrzeuggestützte Mobiltelekommunikationsgerät befindet.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 26, in dem das Positionsbestimmungssystem dazu verwendet wird, geographische Positionsdaten zu erzeugen, die die Koordinaten eines Bereichs definieren, in dem sich das fahrzeuggestützte Mobiltelekommunikationsgerät befindet.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 27, in dem die Straßennetzkartierungsdaten in einer geographischen Kartierungsdatendatei in der Form von Straßenstücken ausgebildet sind, die jede Fortbewegungsrichtung für sämtliche bidirektionalen Straßen einschließlich bidirektionaler Straßen mit einer Fahrbahn darstellen.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 28, in dem die Straßennetzkartierungsdaten in einer geographischen Kartierungsdatendatei in Form von Straßenstücken ausgebildet sind, die eine Länge aufweisen, die nicht größer als eine vorgegebene maximale Länge ist.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 29, wobei der Prozessor arbeitet, um unter Verwendung eines Routensuchalgorithmus die verfügbaren Routen zu identifizieren, die mögliche Straßenstücke verbinden, die von den ersten und zweiten geographischen Positionsdaten angezeigt werden.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 30, wobei der Prozessor arbeitet, um unter Verwendung einer Übergangsmatrix Wahrscheinlichkeitsvektoren zu aktualisieren, die die Wahrscheinlichkeit beinhalten, dass das Fahrzeug jeder der verfügbaren Routen gefolgt ist, umfassend: mögliche Straßenstückpositionen und Wahrscheinlichkeiten derselben, die von dem Anfangswahrscheinlichkeitsvektor definiert sind, mögliche Straßenstückpositionen, die den zweiten geographischen Positionsdaten entsprechen, und die verfügbaren Routen, die die möglichen Straßenstückpositionen verbinden.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 31, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass das Fahrzeug einer gegebenen verfügbaren Route gefolgt ist, entsprechend der relativen Vereinbarkeit der tatsächlichen Transitdauer für jede Route mit der erwarteten Transitdauer für die Route gewichtet wird, wobei die Übergangsmatrix in eine zeitabhängige Übergangsmatrix umgewandelt wird.
Berichtssystem gemäß Anspruch 32, wobei Routen, deren erwartete Transitdauer wenigstens 20% größer als die tatsächliche Transitdauer ist, verworfen werden.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 33, wobei einzelne Fahrzeuge, die in der Anzahl von Fahrzeugen, die zum Bestimmen des durchschnittlichen Verzögerungsfaktors verwendet werden, enthalten sind, eine geringere Gewichtung bekommen, je größer das Alter der tatsächlichen Transitdauer ist, die für das einzelne betroffene Fahrzeug aufgezeichnet ist.
Berichtssystem gemäß Anspruch 34, wobei die Gewichtung mit zunehmendem Alter bis zu einem Alter von 10 Minuten nach und nach auf null reduziert wird, wobei Fahrzeugtransitdauern, die mehr als 10 Minuten zuvor bestimmt wurden, eliminiert werden.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 35, wobei einzelne Fahrzeuge, die in der Anzahl von Fahrzeugen enthalten sind, die zum Bestimmen des durchschnittlichen Verzögerungsfaktors verwendet werden, mit zunehmender Transitdauer im Vergleich mit jenen Fahrzeugen innerhalb der Anzahl, die die kürzesten Transitdauern aufweisen, eine geringere Gewichtung bekommen.
Berichtssystem gemäß Anspruch 36, wobei Daten für einzelne Fahrzeuge, deren Transitdauer wenigstens 50% größer als die Mediantransitdauer für eines der Anzahl von Fahrzeugen ist, verworfen werden.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 37, wobei eine Anzahl nahe benachbarter Straßenstücke in einem städtischen Bereich zusammengenommen wird, um die Verarbeitungslast zu verringern.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 38, wobei, wenn eine ursprünglich verfügbare Route aus einem aktualisierten Wahrscheinlichkeitsvektor ausgeschlossen wurde, sie auch aus wenigstens einer früheren Version des Wahrscheinlichkeitsvektors ausgeschlossen wird, um so eine genauere historische Aufzeichnung bereitzustellen und/oder die Verarbeitungslast zu verringern.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 39, das eine Benutzerschnittstelle beinhaltet, und bei dem der Prozessor ferner arbeitet, um die Verzögerungsfaktoren an die Benutzerschnittstelle zur Kommunikation derselben an einen Benutzer zu exportieren, der einen Straßenverkehrsstaubericht wünscht.
Berichtssystem gemäß Anspruch 40, wobei der Prozessor ferner arbeitet, um den Verzögerungsfaktor in eine graphische und/oder Textform umzuwandeln, die den Straßenverkehrsstauungsgrad anzeigt.
Berichtssystem gemäß einem der Ansprüche 22 bis 41, wobei der Prozessor arbeitet, um die Verarbeitungsschritte d) bis j) zyklisch zu wiederholen, um weiter aktualisierte Wahrscheinlichkeitsvektoren für ein gegebenes Fahrzeug bereitzustellen, und um ein Sammeln von Routen und Transitdauerdaten für das Fahrzeug zum Zwecke der Bestimmung durchschnittlicher Fahrzeuggeschwindigkeiten für Straßenstücke von stromabwärts führenden Routen fortzusetzen.
Fahrzeugverkehrsüberwachungssystem, das zur Verwendung bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist und ein Computersystem umfasst, das aufweist: eine Speichervorrichtung; einen Prozessor, der mit der Speichervorrichtung verbunden ist; und wenigstens eine Schnittstelle, die mit dem Prozessor verbunden ist, wobei die Speichervorrichtung speichert: digitale Kartierungsinformationen für ein Straßennetz, erwartete Fahrzeuggeschwindigkeiten für Straßenstücke des Straßennetzes und eine Datenbank mit wenigstens: Wahrscheinlichkeitsvektoren, die die wahrscheinlichen Positionen sich bewegender, aktiver Mobiltelekommunikationsgeräte über eine Zeitspanne hinweg und die wahrscheinlichen Routen derselben zu den wahrscheinlichen Positionen darstellen, und aktuellen Straßenverzögerungsfaktorinformationen; wobei die wenigstens eine Schnittstelle den Prozessor mit einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk-Rufverwaltungssystem zum Abfragen des Verwaltungssystems und zum Empfangen von Positionsdaten für aktive einzelne Mobiltelekommunikationsgeräte von demselben koppelt und den Prozessor mit Benutzeranfragesystemen zum Empfangen von Straßenverkehrsverzögerungsanfragen von den Benutzeranfragesystemen und zum Übertragen von Straßenverkehrsverzögerungsberichten an die Benutzeranfragesysteme koppelt; und wobei der Prozessor mit dem Programm arbeitet, um: a) geographische Positionsdaten für ein Mobiltelekommunikationsgerät zu erfassen; b) die geographischen Positionsdaten mit Straßennetzkartierungsdaten zu schneiden, die das Straßennetz in Form von Straßenstücken definieren, die jeweils einen einzelnen Teil des Straßennetzes darstellen, um so mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den geographischen Positionsdaten entsprechen; c) einen Wahrscheinlichkeitsvektor zu erzeugen, der die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer Position auf einem der möglichen Straßenstücke angekommen ist; d) verfügbare Routen in dem Straßennetz zu identifizieren, die die möglichen Straßenstücke, die gegebenen geographischen Positionsdaten entsprechen, mit vorangegangenen möglichen Straßenstücken, die vorangegangenen geographischen Positionsdaten entsprechen, verbinden, wobei die Routen aus einer Reihe von Straßenstücken gebildet sind; e) die verfügbaren Routen mit erwarteten durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für die Straßenstücke der Reihen von Straßenstücken, die die möglichen Routen bilden, zu schneiden, um so erwartete Transitdauern für die verfügbaren Routen zu bestimmen; f) die tatsächliche Transitdauer mit der erwarteten Transitdauer für jede der verfügbaren Routen direkt oder indirekt zu vergleichen, um so Verzögerungsfaktoren für die Routen hervorzubringen, die den Fahrzeugverkehrsstauungsgrad auf den einzelnen Straßenstücken dieser Routen zu dieser Zeit anzeigen; g) einen durchschnittlichen Verzögerungsfaktor für eine Anzahl von Fahrzeugen zu bestimmen, die ein gegebenes Straßenstück verwenden, wobei der Durchschnitt auf der Grundlage wenigstens der Wahrscheinlichkeit gewichtet wird, dass eine gegebene verfügbare Route genommen wurde; h) die Datenbank sich bewegender, aktiver mobiler Telekommunikationsgeräte und von Straßenstücken wiederholt mit Fahrzeugpositions- und Straßenverzögerungsfaktorinformationen zu aktualisieren; und i) Straßenverzögerungsfaktorinformationen aus der Datenbank in Antwort auf Anfragen von Benutzeranfragesystemen abzurufen und diesen Straßenverzögerungsfaktorberichte bereitzustellen.
Computerprogrammprodukt, umfassend: ein computerverwendbares Medium, das computerlesbare Codemittel aufweist, die in dem Medium eingebettet sind, wobei des computerlesbare Codemittel umfasst: einen Berichtsgenerator zum Überwachen des Fahrzeugverkehrsflusses in einem Straßennetz und zum Bereitstellen von Stauberichten auf einzelnen Straßen in dem Straßennetz, wobei der Berichtsgenerator ausführbaren Programmcode zur Ausführung mittels eines Computers umfasst, der mit einem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk gekoppelt ist, das ein Rufverwaltungssystem aufweist, das mit einem Mobiltelekommunikationsgerät-Positionsbestimmungssystem versehen ist, das Positionsdaten bezüglich wenigstens aktiver Mobiltelekommunikationsgeräte bereitstellt, die zu dem Mobiltelekommunikationsgerätenetzwerk gehören, wobei der ausführbare Programmcode: a) geographische Positionsdaten für ein Mobiltelekommunikationsgerät erfasst; b) die geographischen Positionsdaten mit Straßennetzkartierungsdaten schneidet, die das Straßennetz in Form von Straßenstücken definieren, die jeweils einen einzelnen Teil des Straßennetzes darstellen, um so mögliche Straßenstücke zu identifizieren, die den geographischen Positionsdaten entsprechen; c) einen Wahrscheinlichkeitsvektor erzeugt, der die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Fahrzeug an einer Position auf einem der möglichen Straßenstücke angekommen ist; d) verfügbare Routen in dem Straßennetz identifiziert, die die möglichen Straßenstücke, die gegebenen geographischen Positionsdaten entsprechen, mit vorangegangenen möglichen Straßenstücken, die vorangegangenen geographischen Positionsdaten entsprechen, verbinden, wobei die Routen aus einer Reihe von Straßenstücken gebildet sind; e) die verfügbaren Routen mit erwarteten durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten für die Straßenstücke der Reihen von Straßenstücken, die die verfügbaren Routen bilden, schneidet, um so erwartete Transitdauern für die verfügbaren Routen zu bestimmen; f) die tatsächliche Transitdauer mit der erwarteten Transitdauer für jede der verfügbaren Routen direkt oder indirekt vergleicht, um so Verzögerungsfaktoren für die Routen hervorzubringen, die den Fahrzeugverkehrsstauungsgrad auf den einzelnen Straßenstücken dieser Routen zu dieser Zeit anzeigen; und g) einen durchschnittlichen Verzögerungsfaktor für eine Anzahl von Fahrzeugen bestimmt, die ein gegebenes Straßenstück verwenden, wobei der Durchschnitt auf der Grundlage wenigstens der Wahrscheinlichkeit gewichtet wird, dass eine gegebene verfügbare Route genommen wurde.