EP2130183B1 - Method for determining the path of a person equipped with a mobile phone device - Google Patents
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- EP2130183B1 EP2130183B1 EP08716629.4A EP08716629A EP2130183B1 EP 2130183 B1 EP2130183 B1 EP 2130183B1 EP 08716629 A EP08716629 A EP 08716629A EP 2130183 B1 EP2130183 B1 EP 2130183B1
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
- G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
- G07B15/02—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points taking into account a variable factor such as distance or time, e.g. for passenger transport, parking systems or car rental systems
Definitions
- the invention relates to a method according to claim 1.
- the destination or at least the area of the destination must be specified.
- the system where a ticket could be solved by a conductor during the journey, has virtually disappeared because the costs for the conductor have been cut.
- the system is widely used in which the ticket is solved before a journey starts at a ticket sales point occupied by persons or at a machine.
- a disadvantage of occupied with persons ticket outlets is the relatively high staff costs.
- check-in / check-out ticketing systems In the suburban and urban rail systems of public transport, moreover, in some countries so-called "check-in / check-out" ticketing systems have been used for decades.
- barrier systems are set up for entry control and exit control, which only open when the ticket checked on special readers is accepted as valid.
- RFID Radio Frequency Identification
- RFID smart cards communicate with their reader by radio, contact smart cards, however, must touch with their contact surface, the contact surface of a reader mechanically to make the necessary data exchange.
- the RFID technology can also be installed in a mobile phone, whereby the mobile phone is usable as a contactless chip card.
- Buses and subway lines in London have completely separate fare cards, but these can be entered into the so-called "Oyster" store. Also time cards for different time periods - daily, weekly, monthly, etc. - as well as prepaid and multi-trip tickets as well as personalized and anonymous tickets can be used. Despite the different card types, the handling of all Oyster card types is carried out uniformly on so-called smart card readers.
- a "check-in” of the smart cards Upon entering a metro station, a "check-in” of the smart cards must be made to a smart card reader, and when leaving a metro station, a “check-out” of smart cards must be made to a smart card reader , Even when entering a bus, a "check-in” of the smart cards must be made on a reader.
- the revenues generated for the bus and metro journeys must then be split up in such a way that railway and bus operators are fairly remunerated.
- the splitting is calculated according to the proven source-destination relation.
- the stop number of the access stop in the network is temporarily stored on the RFID chip card until the end of the journey.
- a seat guidance system is known with which a ticket can be checked and a guide can be made to a seat ( JP 2006 018550 A ).
- a reservation management system assigns a train information to a travel route information and sends an electronic ticket to a mobile phone terminal.
- a gate such as a subway platform
- devices located near the gate will obtain information about the position of the passenger and his seat for reservation management Given system. This is followed by either entry-level guidance information to the cell phone or to a display panel near the user. Also in this system gates are required, through which one must go.
- a method for the electronic payment of the use of a means of transport is known in which a terminal of a mobile radio communication network is used (EP 1 304 670 A1 ).
- the terminal such as a cell phone, has both one Mobile interface as well as a local interface, z.
- a Bluetooth interface for local data transfer.
- a near-data transmission connection is established via the local interface.
- usage data are transmitted from the terminal to the service providing computer.
- the usage data are the entry point and / or the exit point and / or the number of passengers and / or a number of tariff zones.
- a method and a system are known with which an electronic registration is possible when using public transport (WO 2001 069540 A1 ).
- the traveler has a cell phone with him, the identity data has.
- the known method has the following steps: automatic registration of the identity data of the mobile phone at the beginning of the journey, automatic registration of the identity data of the mobile phone at the end of the journey, automatic registration of further data of the mobile phone concerning the route traveled and the time between the two registrations of the identity data , Swapping the registered data with a remote processing device.
- a server for billing a means of transport of a mobile communicator using a wireless network the server being connected to a data network and having means for receiving a use request sent by the communicator containing origin data ( DE 101 47 788 A1 ).
- the server electronically determines the local position of the communicator by means of the source data and the wireless network. He also creates a digital ticket from the user request and the position, which is further processed according to the control and billing procedures used. Finally, the server sends an acknowledgment signal to the mobile communicator.
- the known system is thus based on the precise positioning of the beginning and end of a trip and a dialogue about it between the mobile device and a server during the journey.
- the ticket or provisional ticket serves as a provisional access authorization, this ticket is issued only after a review of characteristics and after determining the position of the boarding station.
- the position of the mobile device will be reported back to itself. It will be before returning and Confirmation about the correct dial-in a tariff, if necessary also a provisional tariff, selected.
- Automated Positioning of Transport Services continuously monitors the current location of the mobile device relative to possible transportation services during the journey. This is done online with feedback to the communicator. For the position determination two variants are provided. In the first variant, the communicator requests its position from the radio network operator, while in a second variant the mobile communicator sends a message to the server. This then determines based on the identification of the communicator whose position and sends it back.
- the mobile devices and the central computer are for data exchange over a cellular network and the mobile devices for obtaining data equipped with their current position ( WO 2003 063088 A2 ). Based on a plurality of consecutive current positions of the mobile device, a driving protocol is created and used for the fare collection.
- the central computer is contacted by a mobile device and thus initiated an automated dialogue between the mobile device and the central computer.
- the central computer transmits to the mobile device combinations of control positions relevant to the current position of the mobile device and a time limit.
- the mobile device in turn communicates to the central computer a correspondence between its current position and one of the relevant control positions or a time-out signal together with its current position.
- the automated dialogue is maintained at least until the transmission of a first time-out signal or until the current position of the mobile device matches a correspondingly marked position.
- a mobile device and a central computer communicate with each other over a mobile network, in both directions and based on an encrypted data exchange.
- the mobile device is adapted accordingly and additionally equipped for the procurement and temporary storage of data.
- the data relating to the current position of the mobile device is stored in the mobile device itself.
- the data comparison takes place in real time and in the mobile phone itself, which must store corresponding data on the route network in the mobile phone.
- the position is determined by GPS or A-GPS.
- WO 2004 051 580 A1 discloses a method of paying for transportation in a transportation system.
- several positions are determined by a mobile phone and its owner by means of an A-GPS, E-OTD or TOA system.
- the identity of the owner of the mobile phone is determined.
- the travel distance covered between the determined positions is determined and calculated for the identified person.
- EP 1 475 752 A2 describes a method for electronically charging usage fees for a route within a geographic area traveled by at least one mobile terminal.
- the current positions of the mobile terminal are transmitted in the form of position data to a computer device and compared in this position with position data of the geographical area.
- the pattern of the cell sequence, which has passed through the mobile terminal determined and calculated on the basis of this pattern, the amount of the user fee to be collected.
- WO 2005 091 229 A1 discloses an electronic toll system for traffic routes, which is based on commercial GSM / UMTS mobile phones or similar devices such as PDA, car phone, etc. with GSM function, and a method for its operation.
- data of the respective radio cell are transmitted to the radio telephone via an organization channel.
- These information supplied by the base stations is used to record in the radiotelephone the radio cells traversed by the toll customer. Based on this data, the toll road is determined by comparison with databases via existing traffic routes.
- a method for the transmission of information to a mobile connection in which first at least the position of the mobile connection is determined and then the information is selected according to the position. The selected information is then transmitted to the mobile terminal where it is processed ( WO 2005 094109 A1 ).
- the position determination thus takes place on the basis of the information, specifically in the summary evaluation of three reference variables: base station, reference stations, mobile device.
- the position determination for a terminal takes place via three reference stations, from which the distance of the mobile terminal to the base station is derived. Because of the movement of the mobile terminal, this distance changes permanently.
- the invention has for its object to provide a method by which certain positions within a district can be identified.
- the invention thus relates to a method with which the local travel history of a user of various public means of transport can be determined. Because of this determined Travel itinerary then the travel costs can be distributed fairly to the individual operator of the transport.
- the advantage achieved by the invention is in particular that it can be determined by means of the evaluation of the coordinates of positions and coordinates of base stations, where the position is with high probability.
- the positions are preferably those which occupies the mobile phone of a traveler during a journey using public transport.
- the logged in mobile phone is logged on to a first base station, and at the end of the journey to an nth base station.
- the phone can be in second, third, etc.
- Base stations must be logged in. Since the determination of the base station, with which the mobile device is in radio contact, is repeated at predetermined time intervals, the travel history of the mobile phone owner can be determined. From this itinerary can be determined again, which portion of the travel costs on a certain public means of transport fall, if the traveler used different public means of transport.
- a difference of the invention to DE 101 47 788 A1 is that in the invention of the ongoing wireless dialogue of the mobile device is used with the radio network and the itinerary is determined subsequent to the trip. In the invention also no tariff selection takes place at the beginning of the process. Rather, tariff determination is made retrospectively for travel in the public transport system. In the method according to the invention, a continuous collection of data takes place, which in total allow a conclusion on the travel path in the public transport system. The position is thus recorded exclusively after the trip.
- a difference of the invention to the subject of WO 2003 063088 A2 is that commercial mobile devices can be used without adaptation and without additional equipment.
- the mobile device does not temporarily acquire or store any data, in particular no position data of the mobile phone itself.
- the invention is based on a non-exact comparison of position data of the mobile device with data of a start / end position of the route network. The position determination takes place in offline mode, so any time offset to the actual travel time and outside the mobile phone.
- the invention also provides for no positioning of the mobile device by means of geodetic or GPS-based data. It is rather based on the Data protocol of the signals received from the mobile phone from one or more mobile stations and preferably uses the evaluation of the cell ID of the mobile stations, which are in radio contact with the mobile device.
- the method can be extended by the use of field strength differences between the mobile device and the transceivers by means of the data currently stored in the central control units at the network operator. No other data is measured, ie the process takes place offline in central control units.
- the invention at no time provides a geodetic exact position of the mobile device. Rather, it is based on a probabilistic approach that determines the most probable position of the mobile device, which in turn is compared to exact network data.
- the method according to the invention is multistage and increases the statistical probability by increasing accuracy, so that the method does not determine exact, but sufficiently accurate positions.
- an area 1 is shown, are provided in the various public transport and in which several base stations 2 to 22, 35 are located for the transmission and reception operation in the mobile.
- the sections of public transport lines (public transport) are shown as arrows or double arrows, z. B. as arrows or double arrows 24 to 34.
- the stops are each where two arrowheads abut each other.
- the circles around the base stations 2, 35, 22, 20, 21, 18, 19 indicate the range of the transmission signals of these base stations. All illustrated base stations 2 to 22, 35 are usually operated by the same provider. In area 1, however, there may also be base stations from other providers.
- the field strength of an electromagnetic wave in free space decreases in inverse proportion to the distance to the transmitter.
- the receiver input power therefore decreases with the square of the distance.
- the attenuation is frequency-dependent and has a strong effect on some frequencies, but hardly on others.
- the wavelengths that have been used in Germany for mobile networks are about 150 MHz (analog A network and analog B network), 450 MHz (analog C network). These frequency ranges are used for data, radio and television broadcasting and form space waves.
- ETSI European Telecommunications Standards Institute
- GSM Global System for Mobile Communication
- ETSI European Telecommunications Standards Institute
- GSM Global System for Mobile Communication
- the GSM frequencies are between 890 and 915 MHz (GSM-900) and 1710 to 1785 (GSM-1800).
- GSM-900 and GSM-1800 are the most widely used in the world, although there are other bands, such as GSM-400 or GSM-850.
- Radio networks are based on the division of a total area in which the network is operated into so-called radio cells, which are each supplied by a base station.
- Each base station may only use a portion of the total available frequency channels, which can be reused to avoid interference from adjacent cells only at a sufficiently large distance.
- a cluster joins adjacent clusters in which the frequencies may be used repeatedly.
- the clusters must cover the entire area to be supplied, which is why only certain possible cluster arrangements of z. B. 3, 4, 7, 12 or 21 cells.
- the cell size can be adapted to the traffic density.
- large-scale cell technology will be used for small cell or microcell or pico-cell technology. Large cells have a radius of about 30 km, small cells to less than 10 km and microcells of some 100 m to about 1 km. Pico cells have a radius of some 10 m to several 100 m.
- the subscriber or mobile station would be forced to re-establish the connection.
- the loop transit time is measured and corrected by the base station so that the distance of the mobile station from the base station is known and a handover can be initiated in good time if the subscriber leaves the planned service area, ie the cell and another suitable base station is available.
- the mobile phone measures parameters during a connection and informs the network.
- a so-called measurement protocol is sent to the network.
- This measurement protocol contains not only parameters of the current network connection, but also the radio conditions to neighboring cells, which may be considered as the target cell in case of handover.
- a participant in position 40 enters a tram, he presses a certain key on his mobile.
- the base station 21, in which the subscriber is coupled recognizes that the subscriber is starting a journey on a public transport, and gives corresponding information to a data processing system of the provider.
- another entity may be provided which operates the data processing system.
- any user of the method according to the invention can operate the data processing system.
- This data processing system contains a database in which the relations between the base stations and the stops are stored. In the database then the percentages are stored, with which probability a stop is assigned to a base station. The basis for this is the geo-coordinates of the stops and the base stations as well as the respective distances between the base station and the bus stop.
- the stop 40 lies in the wave propagation circles of three base stations, namely the base stations 20, 21 and 22.
- the base station 21 is assigned to the stop 40 with a probability of 65%.
- the percentages are a basis for calculating the measure of confidence; they relate to the likelihood that the cell phone will be registered in a BTS on the condition that the cell phone is at stop 40.
- the inverse relation is required, namely at which stop the mobile phone is when it is logged in a specific BTS (measured value). So if the cell phone is logged in BTS 22, it must be stop 40. This statement can be made with a 100% probability. On the other hand, if the mobile phone is registered with BTS 35, several stops with different probabilities are possible.
- the data processing system of the provider knows from which base station the information about the entry of the subscriber came on the tram, it can assume that, if the information came from the base station 21, with 100% probability of the stop 40 is because there is only the stop 40 in the field of view of base station 21. Thus, the subscriber can only be at the stop 40. Since it is not excluded that the mobile of the subscriber is coupled into the base station 20 or in the base station 22, the data processing system of the provider knows that in these cases, the subscriber only with a probability of 52% or 100% at the stop 40 is located. An accuracy of 52% is under certain geometric conditions too low to identify a stop with sufficient certainty.
- the subscriber's mobile can theoretically be coupled in at six base stations, namely at all base stations whose transmission circuits comprise or touch this route section 24. These are the base stations 18, 19, 20, 21, 22 and 35.
- the probability is 21% that the mobile is located on the route section 24.
- This probability for the identification of link 24 is 29% with a coupling in station 19, 84% with a coupling in station 20, 100% each with a coupling in station 21 or 22 and 17% with a coupling in station 35.
- the respective calculated probabilities are based on the mean distance between a section of track and a base station.
- the mean distance is through a standard geometric method determined from coordinates of the starting and ending point of the route section and the coordinates of the base station.
- the coordinates of the base station can be measured, for example, with the aid of GPS or Galileo, which evaluates the signals of a satellite-based system for global positioning and location.
- the coordinates of the individual stops can be stored in a memory.
- the probability values are also stored for the remaining route sections 25 to 30 and 32 to 34 in the memory of the data processing system. These calculations are performed only once before using the system according to the invention.
- the probabilities that a mobile phone is booked into a BTS are now converted under the condition that a certain section of the route is used.
- the goal is new probabilities that a cell phone will drive a stretch of track on the condition that it is checked in at a particular BTS.
- the base station 20 takes over from the base station 21 with a relatively high probability after a certain time. From the change from the base station 21 to the base station 20, it can be concluded that the subscriber is on the route 24. If the participant continues on the same tram on the route 25, he will be taken over by the base station 35 after a certain time. In the data processing system of the provider, the transition from the base station 20 to the base station 35 is detected. From this transition, it can be concluded that the participant is on track 25.
- the participant climbs out of the tram at the end of the route 25 and enters a subway, which travels along the route 34, his cell phone initially remains coupled in the base station 35. Since the subscriber does not press a button on his mobile phone again when changing, the data processing system of the provider knows neither about changing the subscriber nor about that he is now in the subway and on the route 34.
- the participant ends his journey at the end of the route 34, he presses the button on his mobile again.
- the data processing system now knows that the participant has finished his journey. She also knows that the subscriber's mobile is still coupled into base station 35. From the probability data associated with the stop at the end of the route 34 and from the likelihood data associated with the route 34, it is possible to deduce the stop at the end of the route 34. This determines the entire route of the participant.
- the participant returns to the starting point 40 again. Previously, he pressed a special key on his cell phone or entered a speed dial to unlock an electronic ticket.
- the message is sent to the provider via mobile phone, which sends back a corresponding response protocol so that the subscriber receives an ID on his mobile phone display.
- WLAN Wireless Local Area Network, UWB, etc.
- the passenger logs off in the same way again.
- the deregistration of the passenger is not mandatory for the operation of the procedure. If the passenger forgets this cancellation, the invention in a multi-stage process is able to recognize the end of the journey itself.
- the base station 21 is assigned to only one stop 40, so it is clear to which public transport provider this stop 40 is assigned.
- the base station 12 is also known. In the transmission circuit of this base station 12, however, there are three stops, namely the destination station 42 itself and the stations 41 and 43. These are all within a tariff zone of public transport, so taking into account of only the destination station 42 no unique assignment is possible. However, this mapping becomes unique as the documented travel path from station 40 to the destination station is compared to all possible schedules for trips from the station 40 to the potential destination stations 41, 42, and 43. As a rule, only one station in the pattern of the stop sequence and the travel time will correspond to a given schedule.
- Fig. 4 shows how the measurement of a BTS can be assigned by the percentages of a route or a stop. Such amounts are shown in Table 5 below. These percentages are to some extent indicative of a travel chain. Some indicators may be erroneous, but a complete processing of chains of indications can increasingly compensate for these errors.
- Fig. 4 shows how the evidence is distributed and that there are contradictions and discontinuities in relation to the travel chain. From these indicators, possible candidates for the travel chain are set up, for example a Route 1 and a Route 2, which are located in the Fig. 5 are shown.
- a first route 1 is provided with the routes 45 to 48 and a second route 2 with the routes 49 to 51.
- the first route has four stretches and five stops 52 to 57.
- the second route has three stretches 49 to 51 and four stops 52 to 56. Five detected elements of the two routes correlate to each other, namely the sections 47, 48 with the sections 49, 50 and the stops 54, 56, 57 with the stops 55, 56 and 53.
- the mobile While traveling along the first route, the mobile has been docked at four base stations, namely at the base stations 22, 35, 10, and 11.
- the corresponding data generated during public transport use has been stored in memory.
- a third step in addition to the geometric or spatial relationships also the temporal aspects of the kinematic or spatial relationships in the transition from a basic cell into the following basic cell are taken into account. This is always the case if different, superimposed, but staggered offered driving possibilities of different transport companies can be used on identical routes between identical entry and exit stops (eg company A with arrival times at the minute 0 and 30, company B with Arrival times at the minute 20 and 50).
- the still insufficiently resolved scenarios for manual post-processing are stored.
- a module "quality management” is provided, in which a continuous, semi-automatic optimization of the algorithms and a control of the results take place. Quality management is closely linked to the manual post-processing stage, with low-accuracy results being assessed in terms of revenue sharing and adjusted where necessary.
- the result of quality management is an adaptation of the parameters in the area of the decision points and an adaptation to the different algorithms.
- the efficiency of these calculation levels depends on the design of the tariff area.
- FIG. 6 is still a map showing the locations for the base stations, stops and connections with distance data shown. It can be seen here the holding stations a to k and the base stations A to L. The circles indicating the range of the base stations are omitted for the sake of clarity.
- a tram line I commutes between the stops a and j.
- a bus line II commutes between stops k and h.
- Table 3 is an excerpt from a timetable again, for two different public transport lines. To simplify matters, the times have been defined as minutes relative to a time to. ⁇ b> Table 3 ⁇ / b> HST ID Departure [min] Lines no. a 15 1 b 17 1 c 19 1 d 21 1 e 23 1 f 25 1 i 26 1 j 28 1 k 0 2 G 2 2 c 3 2 d 5 2 e 7 2 f 9 2 H 11 2
- the probability is calculated that a mobile phone is booked into a BTS, under the condition that the mobile phone is located on a particular HST. This calculation is based on the distance between BTS and HST, which is inversely proportional to the probability. However, what is the likelihood of the cell phone being connected to an HST on the condition that the cell phone is registered in a particular BTS? Therefore, the probabilities are further processed such that each BTS keeps the HST in range according to the Probabilities from the first step weighted and normalized. This results in the percentages of Table 4.
- Table 5 states that due to measurements made at intervals of 30 seconds, it was found that the BTS I was communicating with the cell phone for one minute. Then the BTS A also communicated for a minute with the mobile phone etc.
- the left column of Table 5 only serves as auxiliary information with the respective stop when the vehicle is stationary.
- the dash indicates that the vehicle is traveling between two HSTs.
- the start-target relationship is determined.
- it is determined which BTS communicated with the mobile phone at the time of the beginning of the journey and which at the end of the journey.
- Table 6 shows the corresponding assignment. ⁇ b> Table 6 ⁇ / b> BTS-ID begin I aim L
- the overall probability for a single start-destination relation is determined from the product of the single probabilities for each stop: p HS T begin i .
- HS T aim j p HS T begin i ⁇ p HS T aim j
- the start stop is the stop k (line 2)
- the destination stop with a 61% probability is the stop h (line 2). Based on this result, the accuracy is increased in a further step.
- the value pair 0.5 / 11.5 in the right-hand column refers to the time of the first measurement at the start and the last measurement at the target.
- the values are taken from Table 5.
- ⁇ b> Table 12 ⁇ / b> Time difference ( ⁇ t) Time difference ( ⁇ t> 1) Start HST ID Start HST ID k (line 1) k (line 1) Destination HST-ID e (line 1) (0.5 / 11.5) (1.0 / 11.5) f (line 1) (0.5 / 13.5) (1.0 / 13.5) e (line 2) (0.5 / 4.5) (1.0 / 4.5) f (line 2) (0.5 / 2.5) (1.0 / 2.5) h (line 2) (0.5 / 0.5) (1.0 / 1.0)
- the temporal deviations can be calculated as the difference of the measurement from the timetable.
- a minimum value of 1 minute is defined here and all time differences are considered without sign as a discrepancy between measurement and timetable.
- no values less than 1 are included in the calculation when weighting the determined ⁇ t values. Therefore, all values with "0", "0.5” etc. are rounded up to "1".
- Table 13 already contains the result for the improvement procedure, scaling and normalization first determine the probabilities which correspond to the results from the basic procedure. These are shown in Tables 14 and 15.
- the optimization process considers the entire itinerary. It is assumed that the public transport connections used in accordance with the timetable, ie. H. without delay.
- the method involves the measured BTS at each HST in the process.
- the routing method itself is not the subject of the invention, because it is already known as such, for.
- GIS tools - such as MapInfo - appropriate modules are available.
- the arrival and departure times for each HST are queried from the timetable. For example, a service life of one minute each is scheduled.
- the probabilities relating to the HST of the measurement are entered for the measured BTS (column 4). Furthermore, the optimal BTS (column 5) with the respective maximum probability (column 6) is entered for each HST.
- the probabilities of the measurement are compared with the probabilities of the reference (column 6).
- the corresponding curves are 1 for the routing candidate Fig. 7 and for the routing candidate 2 in Fig. 8 shown.
- the dashed lines refer to measurements, while the solid lines refer to references.
- the probabilities are taken from Table 4. Thus one can at the FIGS. 7 and 8 speak of the probabilities of the measurement signal and the reference signal.
- the similarity of the two curves is determined by a correlation coefficient.
- the two signals to be compared are made averaging-free, so that the expression of the curve shape and not the absolute values these curves are mapped as dominating influence for the similarity by the calculation method.
- the resulting curves are in the FIGS. 9 and 10 shown. While Fig. 9 shows the curve for the routing candidate 1, shows the Fig. 10 the waveform for the routing candidate 2. In the FIGS. 9 and 10 the same signals are shown as in the FIGS. 7 and 8 but adjusted for their mean.
- the entire travel chain is also considered.
- the geometric relationships between the coordinates of the HST of possible travel routes and the coordinates of the measured BTS locations are compared here.
- BTS sequence I-A-F-E-C-L from the measurement.
- Fig. 11 the BTS sequence from the measurement and the extracted HST sequence for line 1 is shown as a map representation. In addition to the original polygons of the sequences, traverses with exactly 10 interpolation points (BTS-10 and HST-10) are drawn.
- the sequence of the determined interpolation points thus simulates the original polygon approximately in its shape. This is a geometric scan with a given number of nodes. These calculated interpolation points are in the Fig. 13 to 16 plotted on the respective x-axis.
- the signals are needed as input signals for the actual correlation calculation.
- the similarity of the two curves is determined analogously to the optimization method by the correlation coefficient.
- the averaged values of the individual signals play an important role in the interpretation of the results. That's why in Fig. 13, 14th the non-mean signals for the comparison of the BTS sequence from the measurement and the extracted HST sequence for line 1 are shown.
- the corresponding signals are in Fig. 15, 16 shown.
- the calculation of the correlation coefficient is analogous to the optimization method.
- the method according to the invention can also be refined by considering further parameters. These parameters would then have to be determined by the Mobile providers are made available. These parameters include, for example, the distance between a BTS and a cell phone, which can be determined by measuring the loop transit time. Also the geodetic course of the trajectories for single lines or the distribution of the GSM field strength belong to these parameters. Information about timing differences of the timetable lines would also be helpful.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1.The invention relates to a method according to
Für die Abrechnung der Kosten für die Beförderung mit öffentlichen Verkehrsmitteln wie Bus, Bahn oder Straßenbahn sind zwei traditionelle Methoden bekannt: das Lösen eines Tickets während der Fahrt mit Hilfe eines Schaffners und das Beschaffen eines Tickets vor der Fahrt an einem Automaten oder einer mit Personen besetzten Ticket-Verkaufsstelle.There are two traditional methods of billing the cost of transportation by public transport such as bus, train or tram: removing a ticket while traveling with the help of a conductor and obtaining a ticket before driving at a vending machine or a person occupied ticket sales point.
In beiden Fällen muss der Zielort oder wenigstens der Bereich des Zielorts angegeben werden. Das System, bei dem bei einem Schaffner während der Fahrt ein Ticket gelöst werden konnte, ist praktisch verschwunden, weil die Kosten für den Schaffner eingespart wurden. Verbreitet ist dagegen das System, bei dem das Ticket vor Antritt einer Fahrt an einer mit Personen besetzten Ticket-Verkaufsstelle oder an einem Automaten gelöst wird.In both cases, the destination or at least the area of the destination must be specified. The system, where a ticket could be solved by a conductor during the journey, has virtually disappeared because the costs for the conductor have been cut. On the other hand, the system is widely used in which the ticket is solved before a journey starts at a ticket sales point occupied by persons or at a machine.
Ein Nachteil der mit Personen besetzten Ticket-Verkaufsstellen ist der relativ hohe Personalaufwand. Dagegen besteht der Nachteil der Ticket-Automaten in ihrer komplizierten Bedienbarkeit, und zwar insbesondere bei verschiedenen Strecken-Tarifen und bei Benutzung verschiedener Tarif-Zonen.A disadvantage of occupied with persons ticket outlets is the relatively high staff costs. In contrast, there is the disadvantage of ticket vending machines in their complicated operation, especially at different route tariffs and when using different tariff zones.
In den U- und S-Bahn-Systemen des Öffentlichen Personennahverkehrs werden überdies in einigen Ländern seit Jahrzehnten so genannte "Check-In/Check-Out"-Fahrkartensysteme eingesetzt. Hierbei werden in den oberirdischen und unterirdischen Haltestellen Schrankenanlagen zur Eingangskontrolle und zur Ausgangskontrolle eingerichtet, die erst dann öffnen, wenn der an speziellen Lesegeräten geprüfte Fahrschein als gültig akzeptiert wurde.In the suburban and urban rail systems of public transport, moreover, in some countries so-called "check-in / check-out" ticketing systems have been used for decades. Here, in the above-ground and underground stops barrier systems are set up for entry control and exit control, which only open when the ticket checked on special readers is accepted as valid.
Seit Gründung des Hamburger Verkehrsverbunds (HVV) im Jahr 1965 ist es in Deutschland mittlerweile in allen Verkehrsverbünden üblich geworden, dass ein Fahrgast mit dem Kauf einer einzigen Einzelfahrkarte beim Start seiner Nahverkehrsreise seine Zielhaltestelle im Liniennetz des Verkehrsverbundes erreichen kann, ohne dass er sich nach dem Start der Reise noch einmal irgendwo registrieren lassen muss. Seine Fahrkarte gilt also für eine vollständige Reise im Gesamtnetz und nicht nur für bestimmte Teilnetze oder nur für bestimmte Linien, wie dies früher der Fall war. Der Preis der Fahrkarte richtet sich dabei nach der Entfernung zwischen dem Start- und dem Zielort. Der Nachteil dieses Systems besteht darin, dass die Fahrten zwischen Start und Ziel nur schwer kontrollierbar sind. Auch die Aufteilung der Einnahmen auf die verschiedenen Mitglieder eines Verkehrsverbunds ist sehr schwierig und wird mittels statistischer Näherungsverfahren ermittelt (vgl.
Als Fahrscheine wurden früher meist Papierfahrkarten oder Plastikkarten mit einem eingefügten Magnetstreifen verwendet. Heutzutage werden stattdessen eher Chipkarten eingesetzt, die auf der RFID-Technologie beruhen (RFID = Radio Frequency Identification). Man nennt diese RFID-Chipkarten auch kontaktlose Chipkarten, um sie von den kontaktbehafteten Chipkarten zu unterscheiden. RFID-Chipkarten kommunizieren mit ihrem Lesegerät per Funk, kontaktbehaftete Chipkarten müssen dagegen mit ihrer Kontaktfläche die Kontaktfläche eines Lesegeräts mechanisch berühren, um den notwendigen Datenaustausch vorzunehmen. Die RFID-Technologie kann auch in ein Handy eingebaut werden, wodurch das Handy wie eine kontaktlose Chipkarte benutzbar ist.The tickets used to be mostly paper tickets or plastic cards with a magnetic strip inserted. Nowadays, smart cards based on RFID technology (RFID = Radio Frequency Identification) are used instead. These RFID smart cards are also called contactless smart cards in order to distinguish them from the contact smart cards. RFID smart cards communicate with their reader by radio, contact smart cards, however, must touch with their contact surface, the contact surface of a reader mechanically to make the necessary data exchange. The RFID technology can also be installed in a mobile phone, whereby the mobile phone is usable as a contactless chip card.
Es ist auch bereits ein Fahrkartensystem auf RFID-Basis bekannt, das in London zum Einsatz kommt und auch beim Wechsel vom U-Bahn-Netz in ein Bus-Netz verwendet werden kann (
Für Buslinien und U-Bahn-Linien gibt es in London völlig getrennte Tariffahrkarten, die jedoch bei dem so genannten "Oyster"-Speicher eingegeben werden können. Auch Zeitkarten für verschiedene Zeitperioden - Tages-, Wochen-, Monatskarten etc. - sowie Prepaid-Karten und Mehrfahrtenkarten sowie personalisierte und anonyme Karten können genutzt werden. Trotz der verschiedenen Kartentypen erfolgt die Handhabung aller Oyster-Karten-Typen einheitlich an so genannten Smartcard-Readern.Buses and subway lines in London have completely separate fare cards, but these can be entered into the so-called "Oyster" store. Also time cards for different time periods - daily, weekly, monthly, etc. - as well as prepaid and multi-trip tickets as well as personalized and anonymous tickets can be used. Despite the different card types, the handling of all Oyster card types is carried out uniformly on so-called smart card readers.
Beim Betreten einer U-Bahn-Station muss ein "Check-In" der Chipkarten an einem Smartcard-Reader vorgenommen werden, und beim Verlassen einer U-Bahn-Station muss ein "Check-Out" der Chipkarten an einem Smartcard-Reader vorgenommen werden. Auch beim Betreten eines Busses muss ein "Check-In" der Chipkarten an einem Lesegerät vorgenommen werden.Upon entering a metro station, a "check-in" of the smart cards must be made to a smart card reader, and when leaving a metro station, a "check-out" of smart cards must be made to a smart card reader , Even when entering a bus, a "check-in" of the smart cards must be made on a reader.
Die für die Bus- und U-Bahn-Fahrten erzielten Einnahmen müssen dann so aufgeteilt werden, dass Bahn- und Busbetreiber gerecht entlohnt werden. Das Aufteilen wird dabei nach der nachgewiesenen Quelle-Ziel-Relation berechnet. Hierfür ist auf der RFID-Chipkarte die Haltestellennummer der Zugangshaltestelle in das Netz bis zum Ende der Reise zwischengespeichert.The revenues generated for the bus and metro journeys must then be split up in such a way that railway and bus operators are fairly remunerated. The splitting is calculated according to the proven source-destination relation. For this purpose, the stop number of the access stop in the network is temporarily stored on the RFID chip card until the end of the journey.
Nachteilig ist bei diesem Oyster-Card-System, dass es Schrankenanlagen in den U- und S-Bahn-Haltestellen erfordert, die es z. B. in Deutschland gar nicht gibt. Ein nachträglicher Einbau ist in den meisten der zwischen 1970 und 1990 in Deutschland gebauten unterirdischen Haltestellen kaum möglich. Ein Einbau in Bussen oder Straßenbahnwagen wäre allerdings denkbar.The disadvantage of this Oyster Card system that it requires barrier systems in the subway and S-Bahn stops, it is z. B. in Germany does not exist. An afterthought Installation is hardly possible in most of the underground stations built between 1970 and 1990 in Germany. An installation in buses or trams would be conceivable.
Es ist weiterhin bekannt, Tickets mit Hilfe von Handys zu kaufen (
Dies gilt auch für das von der deutschen Bundesbahn angebotene Handyticket. Hierbei kann man sich mit einem WAP-fähigen Handy nicht nur Reiseverbindungen anzeigen lassen und Sitzplätze reservieren, sondern auch Fahrkarten bis zehn Minuten vor Abfahrt buchen, die einem per MMS (Multimedia Messaging Service) auf das Handy gesandt werden. Diese enthalten einen Barcode, den der Zugbegleiter mit einem Scanner einlesen kann.This also applies to the mobile ticket offered by the German Federal Railroad. With a WAP-enabled mobile phone, you can not only display travel connections and book seats, but also book tickets up to ten minutes before departure, which are sent to your mobile phone via MMS (Multimedia Messaging Service). These contain a barcode which the train attendant can read in with a scanner.
Ferner ist ein Sitzplatz-Führungssystem bekannt, mit dem ein Ticket überprüft werden und eine Führung zu einem Sitz erfolgen kann (
Es ist auch ein Verfahren zum Erfassen, Verrechnen und Sperren von Dienstleistungen, die für einen Kunden beim Betreten einer Dienstvorrichtung beginnen, beispielsweise einem öffentlichen Verkehrsmittel, einem Parkplatzkontrollsystem oder einem kontrollierten Veranstaltungsraum, und die für diesen Kunden beim Verlassen dieser Dienstvorrichtung enden, bekannt (
Außerdem ist ein Verfahren zum elektronischen Bezahlen der Nutzung eines Transportmittels bekannt, bei dem ein Endgerät eines Mobilfunk-Datenübertragungsnetzes eingesetzt wird (
Weiterhin sind auch noch ein Verfahren und ein System bekannt, mit denen eine elektronische Registrierung bei Benutzung öffentlicher Verkehrsmittel möglich ist (
Es ist auch ein Server zur Abrechnung eines Personentransportmittels eines ein Funknetzwerk benutzenden mobilen Kommunikators bekannt, wobei der Server an ein Datennetzwerk angeschlossen ist und eine Einrichtung für den Empfang einer von dem Kommunikator gesendeten Benutzungsanforderung besitzt, die Herkunftsdaten enthält (
Das bekannte System beruht somit auf der präzisen Positionsbestimmung von Anfangs- und Endhaltestelle einer Reise und einem Dialog darüber zwischen dem mobilen Gerät und einem Server während der Reise. Der Fahrschein bzw. der vorläufige Fahrschein dient als vorläufige Zugangsberechtigung, wobei dieser Fahrschein erst nach einer Überprüfung von Kenndaten und nach der Positionsbestimmung der Einstiegshaltestelle ausgestellt wird. Außerdem wird die Position des mobilen Geräts an dieses selbst rückgemeldet. Es wird vor Rücksendung und Bestätigung über die richtige Einwahl ein Tarif, gegebenenfalls auch ein vorläufiger Tarif, ausgewählt. Bei der automatischen Positionserfassung der Transportdienste erfolgt eine kontinuierliche Überwachung der aktuellen Position vom mobilen Gerät im Verhältnis zu möglichen Transportdiensten während der Reise. Diese erfolgt online mit Rückmeldung an den Kommunikator. Für die Positionsbestimmung sind zwei Varianten vorgesehen. Bei der ersten Variante fordert der Kommunikator von dem Funknetzbetreiber seine Position an, während bei einer zweiten Variante der mobile Kommunikator eine Nachricht an den Server sendet. Dieser bestimmt dann anhand der Identifikation des Kommunikators dessen Position und sendet sie zurück.The known system is thus based on the precise positioning of the beginning and end of a trip and a dialogue about it between the mobile device and a server during the journey. The ticket or provisional ticket serves as a provisional access authorization, this ticket is issued only after a review of characteristics and after determining the position of the boarding station. In addition, the position of the mobile device will be reported back to itself. It will be before returning and Confirmation about the correct dial-in a tariff, if necessary also a provisional tariff, selected. Automated Positioning of Transport Services continuously monitors the current location of the mobile device relative to possible transportation services during the journey. This is done online with feedback to the communicator. For the position determination two variants are provided. In the first variant, the communicator requests its position from the radio network operator, while in a second variant the mobile communicator sends a message to the server. This then determines based on the identification of the communicator whose position and sends it back.
Bei einem anderen Verfahren zur Fahrgeld-Erhebung für ein Streckennetz mit Hilfe einer Vielzahl von benutzerseitigen, mobilen Geräten und einem anbieterseitigen, zentralen Rechner sind die mobilen Geräte und der zentrale Rechner für einen Datenaustausch über ein Mobilfunknetz und die mobilen Geräte für die Beschaffung von Daten bezüglich ihrer momentanen Position ausgerüstet (
Zur Initialisierung der Fahrgeld-Erhebung wird der zentrale Rechner durch ein mobiles Gerät kontaktiert und damit ein automatisierter Dialog zwischen mobilem Gerät und zentralem Rechner initiiert. In diesem Dialog übermittelt der zentrale Rechner dem mobilen Gerät Kombinationen von für die momentane Position des mobilen Geräts relevanten Kontrollpositionen sowie ein Zeitlimit. Das mobile Gerät übermittelt seinerseits dem zentralen Rechner Übereinstimmung zwischen seiner momentanen Position und einer der relevanten Kontrollpositionen oder ein Time-out-Signal zusammen mit seiner momentanen Position. Der automatisierte Dialog wird mindestens bis zur Übermittlung eines ersten Time-out-Signals oder bis zur Übereinstimmung der momentanen Position des mobilen Geräts mit einer entsprechend markierten Position aufrechterhalten.To initialize the fare survey, the central computer is contacted by a mobile device and thus initiated an automated dialogue between the mobile device and the central computer. In this dialog, the central computer transmits to the mobile device combinations of control positions relevant to the current position of the mobile device and a time limit. The mobile device in turn communicates to the central computer a correspondence between its current position and one of the relevant control positions or a time-out signal together with its current position. The automated dialogue is maintained at least until the transmission of a first time-out signal or until the current position of the mobile device matches a correspondingly marked position.
Es kommunizieren also ein mobiles Gerät und ein zentraler Rechner über ein Mobilfunknetz miteinander, und zwar in beiden Richtungen und auf der Basis eines verschlüsselten Datenaustauschs. Dazu wird das mobile Gerät entsprechend angepasst und zusätzlich für die Beschaffung und temporäre Speicherung von Daten ausgerüstet. Zudem werden die Daten bezüglich der momentanen Position des mobilen Geräts im mobilen Gerät selbst gespeichert. Der Datenvergleich erfolgt in Echtzeit und im Mobiltelefon selbst, welches dazu entsprechende Daten über das Streckennetz im Mobiltelefon speichern muss. Die Positionsbestimmung erfolgt mittels GPS oder A-GPS. Alternativ werden genauere Positionsdaten aus dem Mobilfunknetz in Form einer Zellidentität, kombiniert mit Timing-Advance oder E-OTD ermittelt.Thus, a mobile device and a central computer communicate with each other over a mobile network, in both directions and based on an encrypted data exchange. For this purpose, the mobile device is adapted accordingly and additionally equipped for the procurement and temporary storage of data. In addition, the data relating to the current position of the mobile device is stored in the mobile device itself. The data comparison takes place in real time and in the mobile phone itself, which must store corresponding data on the route network in the mobile phone. The position is determined by GPS or A-GPS. Alternatively, be more specific Position data from the mobile network in the form of a cell identity, combined with timing advance or E-OTD determined.
Schließlich ist auch noch ein Verfahren für die Übertragung von Informationen zu einem Mobilanschluss bekannt, bei dem zunächst wenigstens die Position des Mobilanschlusses ermittelt und dann die Information entsprechend der Position ausgewählt wird. Die ausgewählte Information wird dann zu dem Mobilanschluss übertragen, wo sie verarbeitet wird (
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem bestimmte Positionen innerhalb eines Bezirks identifiziert werden können.The invention has for its object to provide a method by which certain positions within a district can be identified.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the features of
Demnach umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln des Wegs einer mit einem Mobiltelefon ausgerüsteten Person entlang eines Verkehrsnetzes des öffentlichen Nahverkehrs durch eine Datenverarbeitungsanlage, wobei das Verkehrsnetz eine Vielzahl von Haltestellen aufweist, wobei sich das Verkehrsnetz innerhalb eines mit mehreren Basisstationen versehenen Bezirks befindet, wobei die Datenverarbeitungsanlage eine erste Datenbank aufweist, wobei die erste Datenbank erste Zuordnungen enthält, wobei die ersten Zuordnungen jeweils angeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit sich das Mobiltelefon an einer der Haltestellen befindet, wenn es bei einer bestimmten Basisstation eingebucht ist, wobei die Wahrscheinlichkeit auf der Distanz zwischen der Basisstation und der jeweiligen Haltestelle beruht, wobei die Distanz umgekehrt proportional zur Wahrscheinlichkeit ist, wobei die Wahrscheinlichkeit derart weiterverarbeitet ist, dass jede Basisstation die in Reichweite befindlichen Haltestellen gemäß der Wahrscheinlichkeit normiert, und wobei die Wahrscheinlichkeit in Prozentzahlen in der Zuordnung angegeben ist, die folgenden Schritte:
- a) die Person betätigt zu Beginn des Wegs eine Taste des Mobiltelefons, woraufhin die Basisstation, mit der das Mobiltelefon in Kontakt steht, eine entsprechende Information an die Datenverarbeitungsanlage übermittelt;
- b) die Person betätigt am Ende des Wegs eine Taste des Mobiltelefons, woraufhin die Basisstation, mit der das Mobiltelefon in Kontakt steht, eine entsprechende Information an die Datenverarbeitungsanlage übermittelt;
- c) es wird festgestellt, welche Basisstationen zum Zeitpunkt des Reisebeginns und welche am Ende der Reise mit dem Mobiltelefon kommunizierten;
- d) es werden die möglichen Kandidaten für die Start- bzw. Ziel-Haltestellen aus der Zuordnung ermittelt, was zu einem Zwischenergebnis führt;
- e) es wird eine Gesamt-Wahrscheinlichkeit für eine einzelne Start-Ziel-Relation aus dem Produkt der Einzel-Wahrscheinlichkeiten für jede Haltestelle ermittelt;
- f) die ermittelte wahrscheinlichste Route wird als Weg der Person angenommen.
- a) the person operates at the beginning of the way a key of the mobile phone, whereupon the base station, with which the mobile phone is in contact, transmits corresponding information to the data processing system;
- b) the person activates at the end of the path a key of the mobile phone, whereupon the base station, with which the mobile phone is in contact, transmits corresponding information to the data processing system;
- c) it is determined which base stations communicated with the mobile phone at the time of travel and which at the end of the trip;
- d) the possible candidates for the start or finish stops are determined from the assignment, which leads to an intermediate result;
- e) determining an overall probability for a single start-destination relation from the product of the single probabilities for each stop;
- f) the determined most probable route is assumed to be the person's path.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren, mit dem der örtliche Reiseverlauf eines Benutzers verschiedener öffentlicher Verkehrsmittel ermittelt werden kann. Aufgrund dieses ermittelten Reiseverlaufs können dann die Fahrtkosten auf die einzelnen Betreiber der Verkehrsmittel gerecht verteilt werden. Die Grundlage des Verfahrens bildet ein Vergleich der Koordinaten von Haltestellen der öffentlichen Verkehrsmittel mit den Koordinaten von Basisstationen für Sende- und Empfangsbetrieb im Mobilfunk (GSM = Global system for mobile communication). Diese Koordinaten müssen nur einmal ermittelt werden und können in einem Speicher abgespeichert sein. Liegen die Koordinaten einer Basisstation, in die ein Handy eingeloggt ist, nahe bei den Koordinaten einer Haltestelle, so wird davon ausgegangen, dass sich der Besitzer des Handys an dieser Haltestelle befindet. Während der Reise des Benutzers der öffentlichen Verkehrsmittel wird in regelmäßigen Abständen - beispielsweise im Abstand von 30 Sekunden - festgestellt, in welcher Basisstation das Handy eingeloggt ist. Es wird dann wieder ermittelt, welche Haltestelle den kürzesten Abstand zu der gerade aktivierten Basisstation hat, und auf die Linie geschlossen, mit welcher der Benutzer fährt. Weil das Basisverfahren noch mit Ungenauigkeiten behaftet ist, können zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um die Route des handybesitzenden Benutzers zu präzisieren. Eine solche Maßnahme stellt z. B. der Vergleich eines amtlichen Fahrplans mit der gemessenen Zeit- und Ortsinformation dar. Unter Ausnutzung bestimmter Schritte des Verfahrens kann auch kontrolliert werden, ob der Besitzer des Handys im Besitz eines rechtmäßig erworbenen elektronischen Tickets ist, z. B. durch Übersenden einer MMS auf das Zielhandy. Die Bestätigung kann auch durch eine SMS oder ein Datentelegramm per GPRS oder UMTS erfolgen und parallel an das Kontrollsystem übermittelt werden.The invention thus relates to a method with which the local travel history of a user of various public means of transport can be determined. Because of this determined Travel itinerary then the travel costs can be distributed fairly to the individual operator of the transport. The basis of the method is a comparison of the coordinates of public transport stops with the coordinates of base stations for transmitting and receiving operation in mobile communications (GSM = Global system for mobile communication). These coordinates must be determined only once and can be stored in a memory. If the coordinates of a base station, in which a cell phone is logged in, near the coordinates of a stop, it is assumed that the owner of the cell phone is at this stop. During the journey of the user of public transport is at regular intervals - for example, at intervals of 30 seconds - determined in which base station the phone is logged. It is then again determined which station has the shortest distance to the currently activated base station, and closed on the line with which the user drives. Because the basic method is still subject to inaccuracies, additional measures can be taken to specify the route of the mobile user. Such a measure provides z. B. the comparison of an official timetable with the measured time and location information. Taking advantage of certain steps of the process can also be checked whether the owner of the phone is in possession of a legitimately acquired electronic ticket, z. B. by sending an MMS on the target phone. The confirmation can also be made by an SMS or a data telegram via GPRS or UMTS and transmitted in parallel to the control system.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass mit Hilfe der Auswertung der Koordinaten von Positionen und von Koordinaten von Basisstationen ermittelt werden kann, wo sich die Position mit großer Wahrscheinlichkeit befindet. Die Positionen sind dabei vorzugsweise solche, die das Handy eines Reisenden während einer Reise mit Hilfe öffentlicher Verkehrsmittel einnimmt. Zu Beginn einer Reise ist das eingeloggte Handy in eine erste Basisstation eingeloggt, und am Ende der Reise in eine n-te Basisstation. Während des Verlaufs der Reise kann das Handy in zweite, dritte etc.The advantage achieved by the invention is in particular that it can be determined by means of the evaluation of the coordinates of positions and coordinates of base stations, where the position is with high probability. The positions are preferably those which occupies the mobile phone of a traveler during a journey using public transport. At the beginning of a journey, the logged in mobile phone is logged on to a first base station, and at the end of the journey to an nth base station. During the course of the trip, the phone can be in second, third, etc.
Basisstationen eingeloggt sein. Da die Ermittlung der Basisstation, mit welcher das Mobilfunkgerät in Funkkontakt steht, in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt wird, kann der Reiseverlauf des Handybesitzers ermittelt werden. Aus diesem Reiseverlauf kann wiederum festgestellt werden, welcher Anteil der Fahrtkosten auf ein bestimmtes öffentliches Verkehrsmittel entfällt, wenn der Reisende verschiedene öffentliche Verkehrsmittel benutzt hat.Base stations must be logged in. Since the determination of the base station, with which the mobile device is in radio contact, is repeated at predetermined time intervals, the travel history of the mobile phone owner can be determined. From this itinerary can be determined again, which portion of the travel costs on a certain public means of transport fall, if the traveler used different public means of transport.
Die Ermittlung und die Abspeicherung der Koordinaten von Wegpunkten oder -strecken unterschiedlicher Verkehrsmittel und von Basisstationen müssen nur einmal durchgeführt werden bzw. sie können schon durchgeführt worden sein, bevor die eigentliche Identifizierung der Position erfolgt. Es ist somit möglich, dass öffentliche Verkehrssysteme verschiedener Anbieter ohne Zahlung eines Vorab-Entgelts von einem Teilnehmer benutzt werden können. Der Teilnehmer braucht hierzu nur am Anfang und am Ende seiner Reise einen Befehl in sein Handy einzugeben.The determination and the storage of the coordinates of waypoints or routes of different means of transport and of base stations must be carried out only once or they may already have been carried out before the actual identification of the position takes place. It is thus possible that public transport systems of different providers without Payment of an upfront fee by a participant. The participant only needs to enter a command into his mobile phone at the beginning and at the end of his journey.
Ein Unterschied der Erfindung gegenüber
Ein Unterschied der Erfindung zur
Außerdem werden bei der Erfindung handelsübliche mobile Kommunikatoren ohne Modifikation verwendet. Weiterhin erfolgt bei der Erfindung die Einwahl in das System online; alle anderen Schritte laufen offline und zeitlich versetzt ohne Qualitätsverlust ab. Die Abfahrtsstation muss nicht am Anfang des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden. Es bedarf auch keiner manuellen Betätigung durch den Fahrgast während der Nutzung des öffentlichen Personennahverkehrs. Auch Tarifabfragen am Reisebeginn sind nicht vorgesehen. Desgleichen müssen keine im Mobilgerät abgelegten Tabellen über Tarife abgelegt werden.In addition, commercial mobile communicators are used without modification in the invention. Furthermore, in the invention dialing into the system takes place online; all other steps are off-line and off-time with no loss of quality. The departure station does not have to be determined at the beginning of the method according to the invention. It also requires no manual operation by the passenger during the use of public transport. Also tariff inquiries at the beginning of travel are not provided. Likewise, tables stored in the mobile device do not need to be stored over tariffs.
Ein Unterschied der Erfindung zum Gegenstand der
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
-
Fig. 1 eine Darstellung von Haltestellen öffentlicher Verkehrsmittel sowie von Basisstationen für Sende- und Empfangsbetrieb im Mobilfunk (BTS) innerhalb eines Verkehrsverbunds; -
Fig. 2 eine Darstellung von Streckenabschnitten öffentlicher Verkehrsmittel sowie von BTS innerhalb eines Verkehrsverbunds; -
Fig. 3 Start-Ziel-Beziehungen innerhalb eines Verkehrsverbunds sowie BTS; -
Fig. 4 eine Darstellung detektierter Teilstücke einer Fahrt mit öffentlichen Verkehrsmitteln eines Verkehrsverbunds; -
Fig. 5 eine Darstellung zweier parallel verlaufender Routen; -
Fig. 6 eine Kartendarstellung der Standorte für Basisstationen, Haltestellen und Verbindungen; -
Fig. 7 eine Kurvendarstellung von Wahrscheinlichkeiten über der Zeit, wobei für einen ersten Routing-Kandidaten Mess- und Referenzsignale miteinander verglichen werden; -
Fig. 8 eine Kurvendarstellung wie inFig. 7 , jedoch für einen zweiten Routing-Kandidaten; -
Fig. 9 Signalwerte über der Zeit von mittelwertfreien Mess- und Referenzsignalen für einen ersten Routing-Kandidaten; -
Fig. 10 eine Kurvendarstellung wie inFig. 9 , jedoch für einen zweiten Routing-Kandidaten; -
Fig. 11 Hochwerte über Rechtswerte für BTS- und HST-Sequenzen für eine erste Verkehrslinie; -
Fig. 12 Werte wie inFig. 11 , jedoch für eine zweite Verkehrslinie; -
Fig. 13 Hochwerte über Stützstellen-Nummern für BTS- und HST-Sequenzen einer ersten Verkehrslinie; -
Fig. 14 Hochwerte wie inFig. 13 , jedoch für andere Höhen; -
Fig. 15 Hochwerte wie inFig. 13 , jedoch für eine zweite Verkehrslinie; -
Fig. 16 Hochwerte wie inFig. 14 , jedoch für eine zweite Verkehrslinie.
-
Fig. 1 a representation of stops public transport and base stations for transmitting and receiving operation in mobile (BTS) within a transport network; -
Fig. 2 a representation of sections of public transport as well as BTS within a transport network; -
Fig. 3 Start-to-finish relationships within a transport association as well as BTS; -
Fig. 4 a representation of detected portions of a ride on public transport of a transport network; -
Fig. 5 a representation of two parallel routes; -
Fig. 6 a map showing the locations for base stations, stops and connections; -
Fig. 7 a plot of probabilities versus time, comparing measurement and reference signals for a first routing candidate; -
Fig. 8 a graph like inFig. 7 but for a second routing candidate; -
Fig. 9 Signal values over time of mean-free measurement and reference signals for a first routing candidate; -
Fig. 10 a graph like inFig. 9 but for a second routing candidate; -
Fig. 11 High values of legal values for BTS and HST sequences for a first traffic line; -
Fig. 12 Values as inFig. 11 but for a second traffic line; -
Fig. 13 High values via interpolation numbers for BTS and HST sequences of a first traffic line; -
Fig. 14 High values like inFig. 13 but for other heights -
Fig. 15 High values like inFig. 13 but for a second traffic line; -
Fig. 16 High values like inFig. 14 , but for a second traffic line.
In der
Die Kreise um die Basisstationen 2, 35, 22, 20, 21, 18, 19 deuten die Reichweite der Sendesignale dieser Basisstationen an. Alle dargestellten Basisstationen 2 bis 22, 35 werden in der Regel von dem gleichen Provider betrieben. In dem Gebiet 1 können sich aber durchaus auch noch Basisstationen anderer Provider befinden.The circles around the
Nimmt man nun an, ein Benutzer eines öffentlichen Verkehrsmittels befinde sich am Punkt 40 und habe sein Handy eingeschaltet, so ist das Handy wahrscheinlich in die Basisstation 21 eingekoppelt, weil diese die nächste Basisstation ist. Es besteht dann eine wechselseitige Verbindung zwischen Basisstation und Handy über elektromagnetische Wellen. Während die physikalischen Verhältnisse in leitungsgebundenen Netzen überschaubar und relativ einfach berechenbar sind, ist die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen im freien Raum überaus komplex. In Abhängigkeit von der Frequenz und der damit verbundenen Wellenlänge breiten sich elektromagnetische Wellen als Boden-, Oberflächen-, Raum- oder Direktwellen aus. Mit der Ausbreitung korreliert auch die Reichweite, also die Entfernung, in der ein Signal noch empfangen werden kann. Allgemein gilt, je höher die Frequenz der zu übertragenden Welle, umso geringer ist ihre Reichweite.Assuming now that a public transport user is at
Ein weiterer Faktor, der die Reichweite elektromagnetischer Wellen bestimmt, ist deren Leistung. Die Feldstärke einer elektromagnetischen Welle im freien Raum nimmt umgekehrt proportional mit der Entfernung zum Sender ab. Die Empfängereingangsleistung schwindet daher mit dem Quadrat der Entfernung. Aufgrund der Wetterbedingungen verändert die Atmosphäre ihre Eigenschaften, womit sich auch die Ausbreitungsbedingungen der Wellen ändern. Die Dämpfung ist frequenzabhängig und wirkt sich bei einigen Frequenzen sehr stark, bei anderen kaum aus. Die Wellenlängen, die in Deutschland für Mobilfunknetze verwendet wurden bzw. werden, sind ca. 150 MHz (analoges A-Netz und analoges B-Netz), 450 MHz (analoges C-Netz). Diese Frequenzbereiche werden für den Daten-, Hörfunk- und Fernsehfunk verwendet und bilden Raumwellen aus. Seit 1992 gibt es das digitale D1-Netz nach dem europäischen ETSI/GSM-Standard (ETSI = European Telecommunications Standards Institute), und seit 1993 das digitale D2-Netz als flächendeckendes GSM-Netz (GSM = Global System for Mobile communication). 1995 wurde das E1-Netz nach ETSI/DCS 1800-Standard als weiteres flächendeckendes Mobilfunknetz errichtet. Die GSM-Frequenzen liegen zwischen 890 und 915 MHz (GSM-900) und 1710 bis 1785 (GSM-1800). GSM-900 und GSM-1800 werden weltweit am meisten genutzt, obwohl es auch noch andere Frequenzbänder gibt, z. B. GSM-400 oder GSM-850. Die Funkstrecke vom Handy zur Basisstation (= Uplink) weist eine geringfügig andere Frequenz auf als die von der Basisstation zum Handy (= Downlink).Another factor that determines the range of electromagnetic waves is their performance. The field strength of an electromagnetic wave in free space decreases in inverse proportion to the distance to the transmitter. The receiver input power therefore decreases with the square of the distance. Due to the weather conditions, the atmosphere changes its properties, which also changes the propagation conditions of the waves. The attenuation is frequency-dependent and has a strong effect on some frequencies, but hardly on others. The wavelengths that have been used in Germany for mobile networks are about 150 MHz (analog A network and analog B network), 450 MHz (analog C network). These frequency ranges are used for data, radio and television broadcasting and form space waves. Since 1992, there has been the digital D1 network according to the European ETSI / GSM standard (ETSI = European Telecommunications Standards Institute), and since 1993 the digital D2 network as a full-coverage GSM network (GSM = Global System for Mobile Communication). In 1995, the E1 network was set up in accordance with the ETSI / DCS 1800 standard as another nationwide mobile network. The GSM frequencies are between 890 and 915 MHz (GSM-900) and 1710 to 1785 (GSM-1800). GSM-900 and GSM-1800 are the most widely used in the world, although there are other bands, such as GSM-400 or GSM-850. The radio link from the mobile phone to the base station (= uplink) has a slightly different frequency than that from the base station to the mobile phone (= downlink).
Klassische Funknetze, in denen versucht wird, durch eine hohe Sendeleistung einzelner Basisstationen einen großen Bereich abzudecken, können aufgrund der benutzten Bandbreite nur eine begrenzte Teilnehmerzahl bedienen, denn es muss vermieden werden, dass zwei oder mehr Teilnehmer auf der gleichen Frequenz sprechen und sich somit gegenseitig abhören können. In Funknetzen mit hoher Sendeleistung wird so lange wie möglich ein zugewiesener Funkkontakt beibehalten, auch wenn ein anderer Versorgungsbereich bereits erreicht wurde. Da die Grenzen eines Versorgungsbereichs räumlich ungenau definiert sind, müssen angrenzende Versorgungsbereiche zur Vermeidung von Interferenzen unterschiedliche Funkkanäle verwenden. Das führt bei hoher Teilnehmerdichte zu enormem Frequenzbedarf, der aber durch die Knappheit des verfügbaren Spektrums begrenzt wird.Classical radio networks, in which an attempt is made to cover a large area by a high transmission power of individual base stations, can only serve a limited number of users due to the bandwidth used, since it must be avoided that two or more subscribers speak on the same frequency and thus mutually can listen. In radio networks with high transmission power, an assigned radio contact will be retained as long as possible, even if another coverage area has already been reached. Since the boundaries of a coverage area are spatially inaccurately defined, adjacent coverage areas must use different radio channels to avoid interference. This leads to an enormous demand for frequencies with high subscriber density, but this is limited by the scarcity of the available spectrum.
Die schlechte Ausnutzung des Frequenzspektrums in solchen Funknetzen und die steigende Anzahl an Mobilfunkteilnehmern, die dieses System nicht mehr bewältigen konnte, führte zur Einführung zellularer Netze. Zellulare Funknetze basieren auf der Einteilung einer Gesamtfläche, auf der das Netz betrieben wird, in so genannte Funkzellen, die jeweils von einer Basisstation versorgt werden.The poor use of the frequency spectrum in such radio networks and the increasing number of mobile subscribers who could no longer cope with this system led to the introduction of cellular networks. Cellular radio networks are based on the division of a total area in which the network is operated into so-called radio cells, which are each supplied by a base station.
Die in der
Bei zellularen Netzen wird also versucht, durch eine geringe Sendeleistung der Basisstation die zugehörigen Frequenzen möglichst nur in dem fest definierten Bereich der Funkzelle zu verwenden, wodurch diese Frequenzen nach planbar geometrischen Schutzabständen wieder benutzt werden können. Diejenigen Basisstationen, deren Kreise sich überlappen (z. B. die Basisstationen 18 und 19), sollten deshalb verschiedene Frequenzen haben. Dagegen können die Basisstationen 14 und 22 wieder die gleichen Frequenzen besitzen.In the case of cellular networks, it is therefore attempted to use the associated frequencies as far as possible only in the firmly defined area of the radio cell by means of a low transmission power of the base station, whereby these frequencies can be used again according to planable geometric protective distances. Those base stations whose circles overlap (
Um die vorhandenen Frequenzen besser zu nutzen, ist es möglich, mehrere Teilnehmersignale auf einer Frequenz zu verschachteln, und zwar mittels Zeitmultiplex- oder Codemultiplex-Verfahren.In order to make better use of the available frequencies, it is possible to interleave a plurality of subscriber signals on one frequency, by time division multiplexing or code division multiplexing.
In der Praxis werden mehrere Basisstationen zu so genannten Clustern zusammengefasst, innerhalb derer jede Frequenz nur einmal eingesetzt werden darf. Ein Cluster schließt sich benachbarten Clustern an, in denen die Frequenzen jeweils wiederholt benutzt werden dürfen. Die Cluster müssen das gesamte zu versorgende Gebiet abdecken, weshalb sich nur bestimmte mögliche Clusteranordnungen aus z. B. 3, 4, 7, 12 oder 21 Zellen ergeben. Die Zellengröße kann an die Verkehrsdichte angepasst werden. Zur Erhöhung der Teilnehmerkapazität wird in Ballungsgebieten von der Großzellentechnik zur Kleinzellen- bzw. Mikrozellen- bzw. Picozellentechnik übergegangen. Großzellen besitzen einen Radius von etwa 30 km, Kleinzellen bis unter 10 km und Mikrozellen von einigen 100 m bis ca. 1 km. Picozellen haben einen Radius von einigen 10 m bis zu einigen 100 m.In practice, several base stations are grouped into so-called clusters, within which each frequency may be used only once. A cluster joins adjacent clusters in which the frequencies may be used repeatedly. The clusters must cover the entire area to be supplied, which is why only certain possible cluster arrangements of z. B. 3, 4, 7, 12 or 21 cells. The cell size can be adapted to the traffic density. In order to increase the capacity of participants in large urban areas, large-scale cell technology will be used for small cell or microcell or pico-cell technology. Large cells have a radius of about 30 km, small cells to less than 10 km and microcells of some 100 m to about 1 km. Pico cells have a radius of some 10 m to several 100 m.
Verlässt ein Handybenutzer den Punkt 40 und kommt er in die Nähe z. B. der Basisstation 35, so übernimmt die Basisstation 35 den Funkkontakt mit dem Handy, wohingegen die Basisstation 20 nicht mehr zuständig ist. Diesen Vorgang nennt man Handover. Die Vorbereitung eines Handovers beruht auf der ständigen messtechnischen Beobachtung und Bewertung der Empfangssituation durch die betreffenden Basis- und Mobilstationen und entscheidet über die spektrale Effizienz des Funknetzes und die Dienstgüte, die vom Teilnehmer wahrgenommen wird. Verlässt daher ein mobiler Teilnehmer den Versorgungsbereich einer Basisstation, muss er von einer anderen benachbarten Basisstation versorgt werden, damit die Verbindung nicht abreißt. Ein Verbindungsabbruch (Cut-off bzw. Call drop) während eines Gesprächs wird vom Teilnehmer nicht oder sehr unwillig akzeptiert und hat deshalb großes Gewicht bei der Festlegung der Dienstgüte. Ohne automatisches Handover wäre der Teilnehmer bzw. die Mobilstation gezwungen, die Verbindung neu einzurichten. Im GSM-System wird als Kriterium für ein Handover die Schleifenlaufzeit durch die Basisstation gemessen und korrigiert, sodass die Entfernung der Mobil- von der Basisstation bekannt ist und rechtzeitig ein Handover veranlasst werden kann, falls der Teilnehmer den geplanten Versorgungsbereich, also die Zelle, verlässt und eine andere geeignete Basisstation verfügbar ist.Leaves a cell phone user the
Um die für ein Handover nötigen Informationen zu erhalten, werden von dem Handy während einer Verbindung Parameter gemessen und dem Netz mitgeteilt. Es wird dem Netz ein so genanntes Messprotokoll zugesandt. Dieses Messprotokoll enthält nicht nur Parameter der gegenwärtigen Netzverbindung, sondern auch die Funkbedingungen zu Nachbarzellen, die möglicherweise im Handoverfall als Zielzelle in Betracht kommen.In order to obtain the information necessary for a handover, the mobile phone measures parameters during a connection and informs the network. A so-called measurement protocol is sent to the network. This measurement protocol contains not only parameters of the current network connection, but also the radio conditions to neighboring cells, which may be considered as the target cell in case of handover.
Steigt ein Teilnehmer an der Position 40 beispielsweise in eine Straßenbahn ein, so drückt er eine bestimmte Taste auf seinem Handy. Die Basisstation 21, in welcher der Teilnehmer eingekoppelt ist, erkennt hierauf, dass der Teilnehmer eine Fahrt mit einem öffentlichen Verkehrsmittel beginnt, und gibt eine entsprechende Information an eine Datenverarbeitungsanlage des Providers. Statt eines Providers kann auch eine andere Instanz vorgesehen sein, welche die Datenverarbeitungsanlage betreibt. So kann beispielsweise ein beliebiger Anwender des erfindungsgemäßen Verfahrens die Datenverarbeitungsanlage betreiben. Dies setzt jedoch voraus, dass die Prozesse entkoppelt von der EDV-Anlage des Mobilfunk-Netzbetreibers abgewickelt werden können. Diese Datenverarbeitungsanlage enthält eine Datenbank, in der die Relationen zwischen den Basisstationen und den Haltestellen abgelegt sind. In der Datenbank sind dann die Prozentzahlen abgelegt, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine Haltestelle einer Basisstation zugeordnet ist. Grundlage hierfür sind die Geokoordinaten der Haltestellen und der Basisstationen sowie die jeweiligen Entfernungen zwischen der Basisstation und der Haltestelle. Die Haltestelle 40 liegt in den Wellen-Ausbreitungskreisen von drei Basisstationen, nämlich den Basisstationen 20, 21 und 22.If a participant in
Wie in
Für die vorliegende Aufgabenstellung ist aber die umgekehrte Relation gefragt, nämlich an welcher Haltestelle sich das Handy befindet, wenn es in einer bestimmten BTS (Messwert) eingebucht ist. Wäre das Handy also in BTS 22 eingebucht, so muss es sich um Haltestelle 40 handeln. Diese Aussage kann mit einer Wahrscheinlichkeit von 100 % getroffen werden. Ist das Handy dagegen bei BTS 35 eingebucht, kommen mehrere Haltestellen mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten in Betracht.For the present task, however, the inverse relation is required, namely at which stop the mobile phone is when it is logged in a specific BTS (measured value). So if the cell phone is logged in
Da die Datenverarbeitungsanlage des Providers weiß, von welcher Basisstation die Information über den Einstieg des Teilnehmers in die Straßenbahn kam, kann sie davon ausgehen, dass es sich dann, wenn die Information von der Basisstation 21 kam, mit 100-%iger Wahrscheinlichkeit um die Haltestelle 40 handelt, da sich im Sichtbereich von Basisstation 21 nur die Haltestelle 40 befindet. Somit kann sich der Teilnehmer nur an der Haltestelle 40 aufhalten. Da es nicht ausgeschlossen ist, dass das Handy des Teilnehmer in die Basisstation 20 oder in die Basisstation 22 eingekoppelt ist, weiß die Datenverarbeitungsanlage des Providers, dass sich in diesen Fällen der Teilnehmer nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 52 % oder ebenfalls 100 % an der Haltestelle 40 befindet. Eine Genauigkeit von 52% ist unter bestimmten geometrischen Bedingungen zu gering, um eine Haltestelle mit ausreichender Sicherheit zu identifizieren.Since the data processing system of the provider knows from which base station the information about the entry of the subscriber came on the tram, it can assume that, if the information came from the
Es ist deshalb in der Datenverarbeitungsanlage noch eine weitere Datenbank vorgesehen, in welche die Relationen zwischen den Basisstationen und den Streckenabschnitten abgelegt sind. Wie diese Relationen ermittelt werden, wird anhand der
Ist der Teilnehmer bei der Haltestelle 40 in die Straßenbahn eingestiegen und fährt er nun entlang des Streckenabschnitts 24, so kann das Handy des Teilnehmers theoretisch bei sechs Basisstationen eingekoppelt sein, nämlich bei allen Basisstationen, deren Sendekreise diesen Streckenabschnitt 24 umfassen oder tangieren. Es sind dies die Basisstationen 18, 19, 20, 21, 22 und 35.If the subscriber has boarded the tram at the
Ist das Handy des Teilnehmers in der Station 18 eingekoppelt, so beträgt die Wahrscheinlichkeit 21%, dass sich das Handy auf dem Streckenabschnitt 24 befindet. Diese Wahrscheinlichkeit für die Identifikation von Streckenabschnitt 24 beträgt 29% bei einer Einkopplung in Station 19, 84% bei einer Einkopplung in Station 20, jeweils 100% bei einer Einkopplung in Station 21 oder 22 und 17% bei einer Einkopplung in Station 35.If the subscriber's mobile is coupled into the
Dabei basieren die jeweils errechneten Wahrscheinlichkeiten auf der mittleren Distanz zwischen einem Streckenabschnitt und einer Basisstation. Die mittlere Distanz wird durch ein geometrisches Standardverfahren aus Koordinaten des Anfangs- und Endpunkts des Streckenabschnitts und den Koordinaten der Basisstation ermittelt. Die Koordinaten der Basisstation können beispielsweise mit Hilfe von GPS oder Galileo vermessen werden, das die Signale eines satellitengestützten Systems zur weltweiten Ortung und Standortbestimmung auswertet. Auf die gleiche Weise können die Koordinaten der einzelnen Haltestationen in einem Speicher abgelegt werden.The respective calculated probabilities are based on the mean distance between a section of track and a base station. The mean distance is through a standard geometric method determined from coordinates of the starting and ending point of the route section and the coordinates of the base station. The coordinates of the base station can be measured, for example, with the aid of GPS or Galileo, which evaluates the signals of a satellite-based system for global positioning and location. In the same way, the coordinates of the individual stops can be stored in a memory.
Analog der Wahrscheinlichkeitswerte des Streckenabschnitts werden die Wahrscheinlichkeitswerte auch für die übrigen Streckenabschnitte 25 bis 30 und 32 bis 34 im Speicher der Datenverarbeitungsanlage abgelegt. Diese Berechnungen werden nur einmal vor dem Einsatz des erfindungsgemäßen Systems durchgeführt.Analogous to the probability values of the route section, the probability values are also stored for the remaining
In einem weiteren Schritt werden nun die Wahrscheinlichkeiten, dass ein Handy in eine BTS eingebucht ist unter der Bedingung, dass ein bestimmter Streckenabschnitt befahren wird, umgewandelt. Das Ziel sind neue Wahrscheinlichkeiten, dass ein Handy einen Streckenabschnitt befährt unter der Bedingung, dass es bei einer bestimmten BTS eingebucht ist.In a further step, the probabilities that a mobile phone is booked into a BTS are now converted under the condition that a certain section of the route is used. The goal is new probabilities that a cell phone will drive a stretch of track on the condition that it is checked in at a particular BTS.
Es liegen somit zwei Datensätze vor: ein Datensatz, der die einzelnen Haltestellen den einzelnen Basisstationen zuordnet, und ein Datensatz, der die einzelnen Strecken den einzelnen Basisstationen zuordnet, wobei die Zuordnung in Prozenten ausgedrückt ist.Thus, there are two sets of data: a record associating the individual stops with the individual base stations, and a record associating the individual links with the individual base stations, the allocation being expressed as a percentage.
Wenn der Teilnehmer die Strecke 24 entlangfährt, übernimmt ihn die Basisstation 20 von der Basisstation 21 mit einer relativ großen Wahrscheinlichkeit nach einer bestimmten Zeit. Aus dem Wechsel von der Basisstation 21 auf die Basisstation 20 kann geschlossen werden, dass sich der Teilnehmer auf der Strecke 24 befindet. Fährt der Teilnehmer nun mit derselben Straßenbahn auf der Strecke 25 weiter, so wird er nach einer gewissen Zeit von der Basisstation 35 übernommen. In der Datenverarbeitungsanlage des Providers wird der Übergang von der Basisstation 20 auf die Basisstation 35 festgestellt. Aus diesem Übergang kann geschlossen werden, dass sich der Teilnehmer auf der Strecke 25 befindet.When the subscriber travels along the
Steigt der Teilnehmer am Ende der Strecke 25 aus der Straßenbahn aus und steigt er in eine U-Bahn ein, welche entlang der Strecke 34 fährt, so bleibt sein Handy zunächst noch in der Basisstation 35 eingekoppelt. Da der Teilnehmer beim Umsteigen nicht erneut eine Taste an seinem Handy drückt, weiß die Datenverarbeitungsanlage des Providers weder etwas vom Umsteigen des Teilnehmers noch etwas darüber, dass er sich nun in der U-Bahn und auf der Strecke 34 befindet.If the participant climbs out of the tram at the end of the
Beendet der Teilnehmer am Ende der Strecke 34 seine Fahrt, drückt er wieder die Taste auf seinem Handy. Die Datenverarbeitungsanlage weiß jetzt, dass der Teilnehmer seine Fahrt beendet hat. Sie weiß auch, dass das Handy des Teilnehmers immer noch in die Basisstation 35 eingekoppelt ist. Aus den Wahrscheinlichkeitsdaten, die der Haltestelle am Ende der Strecke 34 zugeordnet sind, und aus den Wahrscheinlichkeitsdaten, die der Strecke 34 zugeordnet sind, kann auf die Haltestelle am Ende der Strecke 34 geschlossen werden. Damit ist die gesamte Fahrtstrecke des Teilnehmers ermittelt.If the participant ends his journey at the end of the
Noch nicht ermittelt ist damit, von welchem ÖPNV-Angebot der Teilnehmer Gebrauch gemacht hat. Insbesondere dann ist es schwierig, das benutzte ÖPNV-Angebot zu ermitteln, wenn auf einzelnen Wegabschnitten mehrere ÖPNV-Angebote parallel verfügbar sind.It has not yet been determined with which public transport offer the participant made use. In particular, then it is difficult to determine the used public transport offer, if several public transport offers are available in parallel on individual sections of the route.
Nachfolgend wird ein einfacher Algorithmus anhand der
Der Teilnehmer steigt wieder am Startpunkt 40 ein. Vorher hat er eine spezielle Taste auf seinem Handy gedrückt oder eine Kurzwahl eingegeben, um sich einen elektronischen Fahrausweis freizuschalten. Per Mobilfunk wird die Meldung an den Provider übermittelt, der ein entsprechendes Antwortprotokoll zurückschickt, sodass der Teilnehmer eine Kennung auf seinem Handy-Display erhält. Der Anmeldeprozess kann auf verschiedene Weisen erfolgen: So kann die Anmeldung per SMS oder MMS oder per Anruf in ein Call-Center erfolgen. Es können auch Datentelegramme per GPRS oder UMTS (= Universal Mobile Telecommunications Service) an den Provider gesendet werden. Ist eine Haltestelle mit besonderer Technik zur Nahbereichskommunikation ausgerüstet (z. B. WLAN = Wireless Local Area Network, UWB, etc.), so kann das Anmeldeverfahren auch über diese Kommunikationskanäle erfolgen.The participant returns to the
Am Zielpunkt 42 seiner Reise meldet sich der Fahrgast in gleicher Weise wieder ab. Die Abmeldung des Fahrgastes ist nicht zwingend erforderlich für die Funktionsweise des Verfahrens. Falls der Fahrgast diese Abmeldung vergisst, ist die Erfindung in einem mehrstufigen Prozess in der Lage, das Ende der Reise selbst zu erkennen.At the
Im angenommenen Fall ist die Basisstation 21 nur der einen Haltestelle 40 zugeordnet, sodass klar ist, welchem ÖPNV-Anbieter diese Haltestelle 40 zugeordnet ist. Am Zielort 42 ist ebenfalls die Basisstation 12 bekannt. Im Sendekreis dieser Basisstation 12 befinden sich indessen drei Haltestellen, nämlich die Zielstation 42 selbst und die Stationen 41 und 43. Diese befinden sich alle innerhalb einer Tarifzone des ÖPNV, so dass unter Berücksichtigung von ausschließlich der Zielstation 42 keine eindeutige Zuordnung möglich ist. Diese Zuordnung wird jedoch eindeutig, wenn der dokumentierte Fahrweg von Station 40 zu der Zielstation mit allen möglichen Fahrplänen für Fahrten von der Station 40 zu den möglichen Zielstationen 41, 42 und 43 verglichen wird. Im Regelfall wird nur eine Station in dem Muster der Haltestellenabfolge und der Fahrzeit einem gegebenen Fahrplan entsprechen. In den Fällen, in denen keine eindeutige Aussage möglich ist, weil zum Beispiel alle rechnerisch möglichen Zielhaltestellen 41, 42 und 43 dem gleichen Linienweg zuzuordnen sind, kann die tatsächliche Zielhaltestelle vernachlässigt werden, da diese Fahrt in allen drei Fällen dem gleichen Betreiber zuzuordnen ist und im Regelfall derart nah beieinander liegende Haltestellen einer Tarifzone zuzuordnen sind. Da der Fahrpreis bis auf wenige, heute nur noch sehr seltene Fälle nach Tarifzonen abgerechnet wird, ist der Fahrpreis in diesen Fällen für eine Fahrt zu allen drei Zielhaltestellen identisch.In the assumed case, the
Ist die ermittelte Güte für eine berechnete ÖPNV-Strecke nicht ausreichend, so kommt ein detailliertes Verfahren zur Anwendung, das anhand der
Es wird davon ausgegangen, dass die Haltestelle 40 und die Strecken 24, 34, 26 und 27 bereits für eine erste Route erkannt wurden.It is assumed that the
Das Beispiel der
In
Bei einer Konstellation, wie sie in
Während der Fahrt entlang der ersten Route ist das Handy bei vier Basisstationen eingekoppelt gewesen, nämlich in den Basisstationen 22, 35, 10 und 11. Die während der ÖPNV-Nutzung erzeugten entsprechenden Daten wurden in einem Speicher abgelegt.While traveling along the first route, the mobile has been docked at four base stations, namely at the
Sollte auch das detaillierte Verfahren dem errechneten Ergebnis keine ausreichende Güte bescheinigen können, werden in einem dritten Schritt neben den geometrischen bzw. räumlichen Zusammenhängen auch noch die zeitlichen Aspekte der kinematischen bzw. räumlichen Zusammenhänge bei den Übergängen von einer Basiszelle in die folgende Basiszelle berücksichtigt. Dies ist immer dann der Fall, wenn auf identischen Wegstrecken zwischen identischen Ein- und Ausstiegshaltestellen verschiedene, überlagerte, jedoch zeitlich versetzt angebotene Fahrmöglichkeiten unterschiedlicher Verkehrsunternehmen genutzt werden können (z. B. Unternehmen A mit Ankunftszeiten jeweils zur Minute 0 und 30; Unternehmen B mit Ankunftszeiten jeweils zur Minute 20 und 50). Am Ende dieses dritten Schritts der Berechnung werden die noch immer nicht ausreichend gelösten Szenarien zur manuellen Nachbearbeitung abgespeichert.If even the detailed method can not certify the calculated result sufficient quality, in a third step in addition to the geometric or spatial relationships also the temporal aspects of the kinematic or spatial relationships in the transition from a basic cell into the following basic cell are taken into account. This is always the case if different, superimposed, but staggered offered driving possibilities of different transport companies can be used on identical routes between identical entry and exit stops (eg company A with arrival times at the
In der Datenverarbeitungsanlage des Providers ist ein Modul "Qualitätsmanagement" vorgesehen, in dem eine kontinuierliche, halb-automatische Optimierung der Algorithmen und eine Kontrolle der Ergebnisse stattfinden. Das Qualitätsmanagement ist eng mit der Verfahrensstufe zur manuellen Nachbearbeitung verknüpft, wobei die Ergebnisse mit geringer Genauigkeit in Bezug auf die Einnahmenaufteilung bewertet und gegebenenfalls angepasst werden. Das Ergebnis des Qualitätsmanagements besteht in einer Anpassung der Parameter im Bereich der Entscheidungspunkte und einer Anpassung an die verschiedenen Algorithmen.In the data processing system of the provider a module "quality management" is provided, in which a continuous, semi-automatic optimization of the algorithms and a control of the results take place. Quality management is closely linked to the manual post-processing stage, with low-accuracy results being assessed in terms of revenue sharing and adjusted where necessary. The result of quality management is an adaptation of the parameters in the area of the decision points and an adaptation to the different algorithms.
Die Leistungsfähigkeit dieser Berechnungsstufen hängt unter anderem auch von der Gestaltung des Tarifraums ab. Es gibt vorteilhafte Geometrien für die Definition der Tarifzonen, welche ebenfalls mittels eines halb-automatischen Cluster-Algorithmus unterstützt werden können.Among other things, the efficiency of these calculation levels depends on the design of the tariff area. There are advantageous geometries for the definition of the tariff zones, which can also be supported by means of a semi-automatic cluster algorithm.
In der
Es sei angenommen, dass der Fahrgast nur die Linie 2 benutzt, und zwar entlang der Stationen k-g-c-d-e-f-h.It is assumed that the passenger uses only the
Unter Zugrundelegung der in der
In einer Datenbank befinden sich voraussetzungsgemäß
- Standorte von Haltestellen (Koordinaten)
- Standorte der BTS (Koordinaten)
- Fahrpläne mit Informationen zu den Zeiten an Haltestellen und zur Reihenfolge, in denen Haltestellen abgefahren werden.
- Locations of stops (coordinates)
- Locations of BTS (coordinates)
- Timetables with information on times at stops and the order in which stops are driven.
Weitere Informationen, z. B. der geodätische Verlauf der Trajektoren für einzelne Linien, die Verteilung der GSM-Feldstärken als Karte, Informationen über zeitliche Abweichungen von den jeweiligen Fahrplänen etc. wären hilfreich und könnten das Ergebnis weiter optimieren. Sie werden nachfolgend jedoch nicht berücksichtigt.Further information, eg. As the geodetic profile of the trajectors for individual lines, the distribution of the GSM field strengths as a map, information about temporal deviations from the respective timetables, etc. would be helpful and could further optimize the result. However, they are not considered below.
Als Mess-Daten werden folgende Informationen benötigt:
- Zeitpunkt der Messung (
Auflösung 30 Sekunden,Genauigkeit 15 Sekunden) - Cell-ID bzw. Nummer des eingebuchten BTS zu diesem Zeitpunkt
- Time of measurement (
resolution 30 seconds,accuracy 15 seconds) - Cell ID or number of the booked BTS at this time
Prinzipiell ist die Abtastzeit für die Messung beliebig. Für das nachfolgend beschriebene Beispiel ist jedoch eine Abtastzeit von T = 30 s angenommen. Weiterhin wird angenommen, dass elf Haltestationen (HST) a bis k und zwölf Basisstationen (BTS) A bis L vorliegen. In der nachfolgenden Tabelle bedeuten die "x-Werte" die horizontalen x-Koordinaten und die "y-Werte" die vertikalen y-Koordinaten.
Die Koordinaten der Tabellen 1 und 2 dienen zur Berechnung der Distanz und damit zur Berechnung der Wahrscheinlichkeiten für Tabelle 4.The coordinates of Tables 1 and 2 are used to calculate the distance and thus to calculate the probabilities for Table 4.
Die nachfolgend wiedergegebene Tabelle 3 gibt einen Auszug aus einem Fahrplan wieder, und zwar für zwei verschiedene ÖV-Linien. Vereinfachend sind dabei die Zeiten als Minuten relativ zu einem Zeitpunkt to festgelegt worden.
Aus den Daten der Tabellen 1 bis 3 werden die Wahrscheinlichkeiten berechnet, dass ein Handy sich an einer der Haltestellen a bis k befindet, und zwar unter der Bedingung, dass eine bestimmte BTS empfangen wird. Das Ergebnis dieser Berechnung ist in Tabelle 4 wiedergegeben, welche die Wahrscheinlichkeiten aus der Sicht der betroffenen BTS wiedergibt.
In der Tabelle 4 sind nur die BTS berücksichtigt, in deren Reichweite sich die HST befindet. In einem ersten Schritt wird die Wahrscheinlichkeit berechnet, dass ein Handy in eine BTS eingebucht ist, und zwar unter der Bedingung, dass sich das Handy an einer bestimmten HST befindet. Diese Berechnung beruht auf der Distanz zwischen BTS und HST, die umgekehrt proportional zur Wahrscheinlichkeit ist. Es ist jedoch gefragt, mit welcher Wahrscheinlichkeit sich das Handy an einer HST befindet, unter der Bedingung, dass das Handy in einer bestimmten BTS eingebucht ist. Daher werden die Wahrscheinlichkeiten derart weiterverarbeitet, dass jede BTS die in Reichweite befindlichen HST gemäß den Wahrscheinlichkeiten aus dem ersten Schritt gewichtet und normiert. Daraus ergeben sich die Prozentzahlen der Tabelle 4.In Table 4 only the BTSs are considered, in whose range the HST is located. In a first step, the probability is calculated that a mobile phone is booked into a BTS, under the condition that the mobile phone is located on a particular HST. This calculation is based on the distance between BTS and HST, which is inversely proportional to the probability. However, what is the likelihood of the cell phone being connected to an HST on the condition that the cell phone is registered in a particular BTS? Therefore, the probabilities are further processed such that each BTS keeps the HST in range according to the Probabilities from the first step weighted and normalized. This results in the percentages of Table 4.
Wie vorstehend bereits erwähnt, wird angenommen, dass ein Fahrgast nur die ÖV-Linie 2 benutzt, und zwar entsprechend den Haltestellen-Folgen k - g - c - d - e - f - h, wobei der Fahrgast zu Beginn der Fahrt den eTicket-Modus aktiviert und zum Ende der Fahrt beendet. Seine Reise durch das BTS-Netzwerk wird dann durch ein entsprechendes Messprotokoll ermittelt, das in der nachfolgenden Tabelle 5 wiedergegeben ist.
Die Tabelle 5 besagt, dass aufgrund von Messungen, die im Abstand von 30 Sekunden vorgenommen wurden, festgestellt wurde, dass das BTS I für eine Minute mit dem Handy kommunizierte. Hierauf kommunizierte das BTS A ebenfalls für eine Minute mit dem Handy etc.Table 5 states that due to measurements made at intervals of 30 seconds, it was found that the BTS I was communicating with the cell phone for one minute. Then the BTS A also communicated for a minute with the mobile phone etc.
Am längsten wurden die BTS F und E von dem Handy in Anspruch genommen, nämlich für 1,5 Minuten bzw. 3 Minuten. Die linke Spalte der Tabelle 5 dient nur als Hilfsinformation mit der jeweiligen Haltestelle, wenn das Fahrzeug steht. Der Spiegelstrich deutet an, dass das Fahrzeug zwischen zwei HST unterwegs ist.For the longest time the BTS F and E were used by the mobile phone, namely for 1.5 minutes and 3 minutes, respectively. The left column of Table 5 only serves as auxiliary information with the respective stop when the vehicle is stationary. The dash indicates that the vehicle is traveling between two HSTs.
Für das oben wiedergegebene Szenario werden nachfolgend die einzelnen Berechnungsverfahren zur Ermittlung der in Anspruch genommenen Reiserouten beschrieben.For the scenario presented above, the individual calculation methods for determining the travel routes used are described below.
Beim erfindungsgemäßen Basis-Verfahren wird die Start-Ziel-Beziehung ermittelt. Dazu wird festgestellt, welche BTS zum Zeitpunkt des Reisebeginns und welche am Ende der Reise mit dem Handy kommunizierte. Die nachfolgende Tabelle 6 gibt die entsprechende Zuordnung wieder.
Für diese BTS-Nummern werden nun die möglichen Kandidaten für die Start- bzw. Ziel-Haltestellen aus der Tabelle 4 ermittelt, was zu folgendem Zwischenergebnis führt.
Während für das angenommene Szenario die Start-Haltestellen eindeutig identifiziert werden konnten, stehen für die Ziel-Haltestellen drei mögliche Kandidaten zur Verfügung, die mit ihren jeweiligen Wahrscheinlichkeitswerten bekannt sind.While for the assumed scenario the starting stops could be clearly identified, there are three possible candidates available for the destination stops, which are known with their respective probability values.
Die Gesamt-Wahrscheinlichkeit für eine einzelne Start-Ziel-Relation wird aus dem Produkt der Einzel-Wahrscheinlichkeiten für jede Haltestelle ermittelt:
Dies geschieht deshalb, weil sowohl für den Start als auch für das Ziel mehrere HST in Frage kommen. Hierdurch entsteht eine Matrix aus mehreren Start-Ziel-Relationen, von denen jede einzelne Relation mit einer Wahrscheinlichkeit belegt werden muss. Wäre das Handy am Start nicht in BTS "I" eingebucht, sondern in BTS "A", wäre als Wahrscheinlichkeit für HST "k" der Wert 54 % und für HST "g" der Wert 46 % gegeben.This happens because there are several HSTs for both the start and the finish. This results in a matrix of several start-target relations, each of which must be assigned a probability with respect to each relation. If the cell phone at the start was not in BTS "I" but in BTS "A", the probability for HST "k" would be 54% and for HST "g" 46%.
Für den vorliegenden Fall ergibt sich dann folgendes Ergebnis:
Somit wurden aus der Vielfalt der möglichen Start-Ziel-Relationen drei Kandidaten ermittelt, die als Ziel in Frage kommen. Hiernach ist die Start-Haltestelle die Haltestelle k (Linie 2), während die Ziel-Haltestelle mit einer 61-%igen Wahrscheinlichkeit die Haltestelle h (Linie 2) ist. Unter Zugrundelegung dieses Ergebnisses wird in einem weiteren Schritt die Genauigkeit vergrößert.Thus, out of the variety of possible start-target relations, three candidates were identified as candidates. After that, the start stop is the stop k (line 2), while the destination stop with a 61% probability is the stop h (line 2). Based on this result, the accuracy is increased in a further step.
Die Ergebnisse des Basis-Verfahrens dienen als Grundlage für ein Verbesserungs-Verfahren, und sie werden nun mit den verfügbaren Informationen aus dem Fahrplan (Tabelle 3) verglichen. Für die Start-Haltestelle, d. h. Haltestelle Nr. k, ist im Fahrplan folgender Eintrag zu finden:
Für die in Frage kommenden Ziel-Haltestellen Nr. e, f, h findet man im Fahrplan folgende Einträge:
Für diese Informationen werden nun ebenfalls Permutationen aufgestellt und mit der gemessenen Zeit verglichen. Dabei sind in der nachfolgenden Tabelle die Zeitangaben jeweils im Format "(Startzeit / Zielzeit)" angegeben.
Das Wertepaar 0,5 / 11,5 in der rechten Spalte bezieht sich auf den Zeitpunkt der ersten Messung am Start und der letzten Messung am Ziel. Die Werte sind aus Tabelle 5 entnommen.
Aus dieser Darstellung lassen sich die zeitlichen Abweichungen als Differenz der Messung vom Fahrplan berechnen. Zur späteren Weiterverarbeitung der Zeit-Differenzen wird an dieser Stelle ein minimaler Wert von 1 Minute definiert und alle Zeit-Differenzen werden vorzeichenlos als Diskrepanz zwischen Messung und Fahrplan betrachtet. Um den negativen Einfluss von Singularitäten zu vermeiden, fließen bei der Gewichtung der ermittelten Δt-Werte keine Werte kleiner als 1 in die Rechnung ein. Daher werden alle Werte mit "0", "0,5" etc. auf "1" aufgerundet.
Die Gewichte für die wahrscheinliche Lösung sind umgekehrt proportional zu den Zeit-Diskrepanzen und berechnen sich nach folgender Vorschrift
Aus den ermittelten Gewichten werden die Wahrscheinlichkeiten als proportionaler Anteil zum Einzelgewicht nach folgender Vorschrift berechnet:
Daraus lassen sich folgende Wahrscheinlichkeiten berechnen:
Die Tabelle 13 enthält zwar schon das Ergebnis für das Verbesserungsverfahren, durch die Skalierung und Normierung werden jedoch erst die Wahrscheinlichkeiten ermittelt, welche den Resultaten aus dem Basisverfahren entsprechen. Diese sind in den Tabellen 14 und 15 dargestellt.Although Table 13 already contains the result for the improvement procedure, scaling and normalization first determine the probabilities which correspond to the results from the basic procedure. These are shown in Tables 14 and 15.
Man erkennt hieraus, dass auch nach dem Verbesserungsverfahren, das eigentlich ein Alternativverfahren ist, die Haltestelle h die wahrscheinlichste ist. Da insofern die Ergebnisse des Basisverfahrens und des Verbesserungsverfahrens übereinstimmen, hat sich die Wahrscheinlichkeit, dass h die Zielhaltestelle ist, vergrößert.It can be seen from this that even after the improvement procedure, which is actually an alternative method, the stop h is the most probable. Inasmuch as the results of the basic method and the improvement method are the same, the probability that h is the target stop has increased.
Für die Start-HST wird im Grunde das gleiche Verfahren angewendet. Es wurde im gewählten Beispiel jedoch nicht gewählt, weil schon aufgrund des Basisverfahrens die Start-haltestelle ermittelt werden konnte. Allerdings führt dieses Verfahren bei nur einer HST immer zu 100%. Daher ist eine getrennte Prüfung der Zeit-Diskrepanz sinnvoll, was für das Beispiel-Szenario ebenfalls eine starke Bestätigung für die getroffene Auswahl bringt.Basically, the same procedure is used for the starting HST. However, it was not selected in the selected example because the start stop could already be determined on the basis of the basic procedure. However, with only one HST, this method always leads to 100%. Therefore, a separate examination of the time discrepancy makes sense, which for the example scenario also brings a strong confirmation of the choice made.
Im Optimierungs-Verfahren wird die gesamte Reiseroute betrachtet. Dabei wird angenommen, dass die verwendeten ÖV-Verbindungen gemäß Fahrplan, d. h. ohne Verspätung, durchgeführt werden. Das Verfahren bezieht die gemessenen BTS an jeder HST in das Verfahren mit ein.The optimization process considers the entire itinerary. It is assumed that the public transport connections used in accordance with the timetable, ie. H. without delay. The method involves the measured BTS at each HST in the process.
Mit den Ergebnissen aus dem Basisverfahren und dem Verbesserungsverfahren, bei denen nur die Start- und Endstationen sowie die Linien ermittelt wurden, werden die folgenden Routing-Varianten als mögliche Kandidaten für die genutzte ÖV-Verbindung ermittelt.
- Linie 2: HST-Sequenz k - g - c - d - e - f - h (Routing-Kandidat 1)
- Linie 2: HST-Sequenz k - g - c - d - e - f (Routing-Kandidat 2)
- Line 2: HST sequence k-g-c-d-e-f-h (routing candidate 1)
- Line 2: HST sequence k-g-c-d-e-f (routing candidate 2)
Das Routing-Verfahren selbst ist nicht Gegenstand der Erfindung, weil es als solches bereits bekannt ist, z. B. bei kommerziellen GIS-Tools - etwa MapInfo - sind entsprechende Module erhältlich.The routing method itself is not the subject of the invention, because it is already known as such, for. For example, in commercial GIS tools - such as MapInfo - appropriate modules are available.
Für die ermittelten Start- und Zielstationen wird eine Sequenz von Zeit, BTS und Wahrscheinlichkeiten aus dem Fahrplan (FP) erzeugt und den entsprechenden Messwerten zugeordnet. Dabei werden nur geplante Stopps an HST berücksichtigt. Auf diese Weise ergibt sich für den Routing-Kandidaten 1 folgende Tabelle:
Für Routing-Kandidat 2 ergibt sich folgende Tabelle:
Bei der Ermittlung der Tabellen 16, 17 wird davon ausgegangen, dass in regelmäßigen Zeitabständen ein neuer Wert gemessen wird. Diese Zeitabstände betragen im vorliegenden Fall 30 Sekunden. Die komplette Liste der Messungen ist in Tabelle 5 wiedergegeben.When determining tables 16, 17 it is assumed that a new value is measured at regular intervals. These intervals are 30 seconds in the present case. The complete list of measurements is shown in Table 5.
In den Spalten von Tabelle 16 und Tabelle 17 sind folgende Werte für die Korrelation zusammengestellt (von links nach rechts):
- t= Zeitpunkte die laut FP einen Stand an einer HST vorsehen
- HST der vorgegebenen Kandidaten-Strecke
- BTS aus der Messung
- Wahrscheinlichkeit für HST, wenn BTS (aus Spalte 3) empfangen wird.
- BTS die optimal an der jeweiligen HST zu empfangen ist (höchste Wahrscheinlichkeit!)
- Wahrscheinlichkeit für HST, wenn optimale BTS empfangen wird (Werte in
Spalte 6 sind größer oder gleich den Werten aus Spalte 4). Sind die Signale aus der Messung oder den Kandidaten von ungleicher Länge, so wird das jeweils kürzere Signal mit "0" aufgefüllt.)
- t = times that according to FP provide a stall at an HST
- HST of the given candidate route
- BTS from the measurement
- Probability for HST when BTS (from column 3) is received.
- BTS which is optimally received at the respective HST (highest probability!)
- Probability for HST when receiving optimal BTS (values in
column 6 are greater than or equal to the values from column 4). If the signals from the measurement or the candidate are of unequal length, the respective shorter signal is filled with "0".)
Zur Ermittlung der Daten werden aus dem Fahrplan zu jeder HST die Ankunfts- und Abfahrtszeiten abgefragt. Es wird beispielsweise eine Standzeit von jeweils einer Minute angesetzt.To determine the data, the arrival and departure times for each HST are queried from the timetable. For example, a service life of one minute each is scheduled.
Es werden nur die HST betrachtet. Daher werden gemäß den ermittelten Zeiten aus dem Fahrplan, nur die Messungen an den HST herangezogen. Die entsprechenden Messungen wurden extrahiert und in Tabelle 16 und Tabelle 17 eingetragen.Only the HST will be considered. Therefore, according to the times determined from the timetable, only the measurements at the HST are used. The corresponding measurements were extracted and recorded in Table 16 and Table 17.
Im letzten Schritt werden zu den gemessenen BTS die Wahrscheinlichkeiten in Bezug auf die HST der Messung eingetragen (Spalte 4). Weiterhin wird für jede HST die optimale BTS (Spalte 5) mit der jeweiligen maximalen Wahrscheinlichkeit (Spalte 6) eingetragen.In the last step, the probabilities relating to the HST of the measurement are entered for the measured BTS (column 4). Furthermore, the optimal BTS (column 5) with the respective maximum probability (column 6) is entered for each HST.
Als Signale für die zeitliche Korrelation werden die Wahrscheinlichkeiten der Messung (Spalte 4) mit den Wahrscheinlichkeiten der Referenz (Spalte 6) verrechnet. Die entsprechenden Kurven sind für den Routing-Kandidaten 1 in
Die gestrichelten Linien beziehen sich dabei auf Messungen, während sich die durchgezogenen Linien auf Referenzen beziehen. Die Wahrscheinlichkeiten werden aus der Tabelle 4 entnommen. Somit kann man bei den
Die Ähnlichkeit der beiden Kurven wird durch einen Korrelationskoeffizienten bestimmt. Dazu werden die beiden zu vergleichenden Signale mittelwertfrei gemacht, damit die Ausprägung der Kurvenform und nicht die absoluten Werte diese Kurven als dominierender Einfluss für die Ähnlichkeit durch das Berechnungsverfahren abgebildet wird. Die resultierenden Kurven sind in den
Die mittelwertfreien Signale für die Messung und für die Referenz berechnen sich wie folgt:
Aus diesen Signalen wird der Korrelationskoeffizient wie folgt berechnet:
Der Korrelationskoeffizient ist eine normierte Größe und besitzt einen Werte Bereich von [-1, 1]. Als Ergebnis für die ausgewählten Kandidaten ergeben sich folgende Werte:
- 1. Routing-Kandidat 1: ρ = 0,97
- 2. Routing-Kandidat 2: ρ = 0,21
- 1st routing candidate 1: ρ = 0.97
- 2. Routing candidate 2: ρ = 0.21
Der Unterschied in den Signalverläufen an HST 8 bewirkt also eine signifikante Änderung für das Merkmal aus Verfahren 3, dass die Ähnlichkeit der beiden Kurven von 97 % auf einen Wert von 21% absinkt.The difference in the waveforms on
Bei einem Alternativverfahren zum Optimierungsverfahren wird ebenfalls die gesamte Reisekette betrachtet. Im Unterschied zum Optimierungsverfahren werden hier jedoch nur die geometrischen Zusammenhänge zwischen den Koordinaten der HST von möglichen Reiserouten und den Koordinaten der gemessenen BTS-Standorte verglichen.In an alternative method of optimization, the entire travel chain is also considered. In contrast to the optimization method, however, only the geometric relationships between the coordinates of the HST of possible travel routes and the coordinates of the measured BTS locations are compared here.
Dieses Verfahren lässt die zeitlichen Zusammenhänge völlig außer Acht und ist damit auch unabhängig von Verspätungen oder Störungen im Betrieb der öffentlichen Verkehrsmittel. Für das vorliegende Berechnungsbeispiel wurde einen Fahrt mit der Linie 2 durch folgende HST-Sequenz zugrunde gelegt:
Linie 2: HST-Sequenz k - g - c - d - e - f - hThis procedure completely ignores the temporal relationships and is thus independent of delays or disruptions in the operation of public transport. For the present calculation example, a trip with
Line 2: HST sequence k-g-c-d-e-f-h
Zur Abgrenzung der benutzen Linie 2 von der zum Teil parallel verlaufenden Linie 1 werden nun die HST der Linie 1 herausgesucht, welche sich im Empfangsbereich der gemessenen BTS-Standorte befinden. Somit ergibt sich eine mögliche Fahrt-Alternative mit der Linie 1, die durch folgende HST-Sequenz beschrieben ist:
Linie 1: HST-Sequenz b - c - d - e - f - iTo delineate the used
Line 1: HST sequence b - c - d - e - f - i
Der geometrische Verlauf dieser möglichen Reiseketten ist nun mit dem geometrischen Verlauf der BTS-Sequenz
Messung: BTS-Sequenz I - A - F - E - C - L
aus der Messung zu vergleichen.The geometric course of these possible travel chains is now with the geometric course of the BTS sequence
Measurement: BTS sequence I-A-F-E-C-L
from the measurement.
In
Diese zusätzlichen Signale (BTS-10 und HST-10) werden direkt aus den originalen Polygonzügen abgeleitet und haben folgende Eigenschaften.
- Die Anzahl der Stützstellen der BTS-Sequenz und der HST-Sequenz sind gleich (für den vorliegenden Fall würden 10 Stützstellen gewählt, prinzipiell kann diese Zahl frei gewählt werden).
- Die einzelnen Koordinaten sind derart berechnet, dass sich die Stützstellen äquidistant über die Verbindungslinien der originalen Sequenzen verteilen.
- Die Distanz der Stützstellen der HST-Sequenz darf sich von der Distanz der Stützstellen der BTS-Sequenz unterscheiden
- The number of nodes of the BTS sequence and the HST sequence are the same (in the present case, 10 nodes would be selected, in principle, this number can be chosen freely).
- The individual coordinates are calculated in such a way that the support points are distributed equidistantly over the connecting lines of the original sequences.
- The distance of the support points of the HST sequence may differ from the distance of the support points of the BTS sequence
Die Sequenz der ermittelten Stützstellen bildet somit den originalen Polygonzug näherungsweise in seiner Form nach. Es handelt sich hierbei um eine geometrische Abtastung mit einer vorgegebenen Anzahl von Stützstellen. Diese berechneten Stützstellen sind in den
Die entsprechenden Zusammenhänge für den Vergleich zwischen der BTS-Sequenz aus der Messung und der extrahierten HST-Sequenz der Linie 2 sind in
Die Signale werden als Eingangssignale für die eigentliche Korrelationsrechnung benötigt.The signals are needed as input signals for the actual correlation calculation.
Die Ähnlichkeit der beiden Kurven wird analog zum Optimierungsverfahren durch den Korrelationskoeffizienten bestimmt. Im Gegensatz zum Optimierungsverfahren spielen die ermittelten Mittelwerte der einzelnen Signale eine bedeutende Rolle für die Interpretation der Ergebnisse. Deshalb sind in
Die Berechnung des Korrelationskoeffizienten erfolgt analog zum Optimierungsverfahren. Die mittelwertfreien Signale (Messung und Referenz) berechnen sich wie folgt:
Aus diesen Signalen wird der Korrelationskoeffizient wie folgt berechnet:
Der Korrelationskoeffizient ist eine normierte Größe und besitzt einen Werte Bereich von [-1, 1]. Als Ergebnis für die Ausgewählten Kandidaten ergeben sich folgende Werte:
Linie 1 Hochwert (= y): ρ = 0,16Linie 1 Rechtswert (= x): ρ = 0,84Linie 2 Hochwert (= y): ρ = 0,67Linie 2 Rechtswert (= x): ρ = 0,99
-
Line 1 high value (= y): ρ = 0.16 -
Line 1 right-hand value (= x): ρ = 0.84 -
Line 2 high value (= y): ρ = 0.67 -
Line 2 Easting (= x): ρ = 0.99
Ein Vergleich der berechneten Korrelationskoeffizienten zeigt also eine bessere Übereinstimmung für Linie 2 (richtiges Ergebnis), sowohl in Bezug auf den Hochwert, als auch auf den Rechtswert. Diese Betrachtung muss aber im Zusammenhang mit der mittleren Abweichung der Lage, der zu vergleichenden Trajektorien aus BTS-Sequenz und HST-Sequenz erfolgen. Die Abstände der einzelnen Mittelwerte für das vorliegende Beispiel zeigen folgende Werte:
- L inie 1 Hochwert (= y): µHST - µBTS = 125
- L inie 1 Rechtswert (= x): µHST - µBTS = 120
- L inie 2 Hochwert (= y): µHST - µBTS = 88
- L inie 2 Rechtswert (= x): µHST - µBTS = 328
-
Line 1 high value (= y): μ HST - μ BTS = 125 -
Line 1 right value (= x): μ HST - μ BTS = 120 -
Line 2 high value (= y): μ HST - μ BTS = 88 -
Line 2 Easting (= x): μ HST - μ BTS = 328
Bei der Betrachtung der Lage-Unterschiede zwischen BTS-Sequenz und HST-Sequenz fällt auf, dass in Bezug auf den Hochwert die Linie 2 besser ist, während bei Rechtswert und Gesamt-Distanz Linie 1 die besseren Ergebnisse liefert. Hier ist aber Vorsicht geboten, denn bezüglich dieser Parameter kommt es neben den absoluten Werten auch auf die Dimension im Verhältnis zur Reichweite der BTS-Stationen an.When looking at the positional differences between BTS sequence and HST sequence, it is noticeable that
Da als Grundlage für das vorliegende Berechnungsbeispiel eine Reichweite für alle BTS von ca. 700 m angenommen wurde, liegen alle vier berechneten Differenzen der Mittelwerte in einem sinnvollen Bereich. Unter diesen Umständen ist das Ergebnis des Korrelationskoeffizienten entscheidend.As a basis for the present calculation example, a range for all BTS of about 700 m was assumed, all four calculated differences of the average values are in a reasonable range. Under these circumstances, the result of the correlation coefficient is crucial.
Überschreitet hingegen die Distanz der Lage zwischen den Trajektorien diesen Wert für die Reichweite deutlich, so verliert die Ähnlichkeit der Form an Aussagekraft.If, on the other hand, the distance of the position between the trajectories clearly exceeds this value for the range, then the similarity of the form loses its significance.
Aus den 4 beschriebenen Verfahren werden folgende Parameter ermittelt:
- Basisverfahren: Wahrscheinlichkeit für die Zuordnung von Start-HST und Ziel-HST durch geometrische Berechnung.
- Verbesserungsverfahren: Wahrscheinlichkeit für die Zuordnung von Start-HST und Ziel-HST durch zeitlichen Vergleich mit dem Fahrplan.
- 1. Optimierungsverfahren: Korrelationskoeffizient für den zeitlichen Vergleich der gesamten Reisekette.
- 2. Optimierungsverfahren
- i: Korrelationskoeffizient für den geometrischen Vergleich der gesamten Reisekette in Bezug auf den Hochwert.
- ii: Korrelationskoeffizient für den geometrischen Vergleich der gesamten Reisekette in Bezug auf den Rechtswert.
- iii: Lage-Unterschied der Trajektorien für den geometrischen Vergleich der gesamten Reisekette in Bezug auf den Hochwert.
- iv: Lage-Unterschied der Trajektorien für den geometrischen Vergleich der gesamten Reisekette in Bezug auf den Rechtswert.
- Basic method: Probability for the assignment of start HST and target HST by geometric calculation.
- Improvement method: Probability for the assignment of start HST and target HST by temporal comparison with the timetable.
- 1. Optimization method: Correlation coefficient for the temporal comparison of the entire travel chain.
- 2. Optimization procedure
- i: Correlation coefficient for the geometric comparison of the entire travel chain with respect to the high value.
- ii: Correlation coefficient for the geometric comparison of the entire travel chain in terms of the legal value.
- iii: location difference of the trajectories for the geometric comparison of the entire travel chain with respect to the high value.
- iv: location difference of the trajectories for the geometric comparison of the entire travel chain in terms of the legal value.
Bei all diesen Parametern handelt es sich sozusagen um Indizien für die untersuchten Kandidaten der möglichen Reisekette. Einzelne Indizien können fehlerhaft sein, aber durch eine komplette Verarbeitung von Indizienketten können diese Fehler zunehmend kompensiert werten.All of these parameters are, so to speak, indicative of the candidates examined for the possible travel chain. Individual clues may be flawed, but a complete processing of clues can make these errors increasingly compensated.
Die im Zusammenhang mit der
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch durch die Berücksichtigung weiterer Parameter verfeinert werden. Diese Parameter müssten dann beispielsweise durch die Mobilfunkprovider zur Verfügung gestellt werden. Zu diesen Parametern gehört etwa die Entfernung zwischen einer BTS und einem Handy, die durch die Messung der Schleifenlaufzeit ermittelt werden kann. Auch der geodätische Verlauf der Trajektorien für einzelne Linien oder die Verteilung der GSM-Feldstärke gehören zu diesen Parametern. Informationen über zeitliche Abweichungen der Linien vom Fahrplan wären ebenfalls hilfreich.The method according to the invention can also be refined by considering further parameters. These parameters would then have to be determined by the Mobile providers are made available. These parameters include, for example, the distance between a BTS and a cell phone, which can be determined by measuring the loop transit time. Also the geodetic course of the trajectories for single lines or the distribution of the GSM field strength belong to these parameters. Information about timing differences of the timetable lines would also be helpful.
Bisher wurde bei den Berechnungsbeispielen angenommen, dass eine Basisstation eine omnidirektionale Antenne besitzt. Es kommt jedoch auch vor, dass an einem BTS-Standort mehrere Antennen aufgestellt sind, die in verschiedene Richtungen zeigen. Mit der Kenntnis der angenommenen Reichweite entsteht als wahrscheinlicher Aufenthaltsraum für ein eingebuchtes Handy ein Kreis-Sektor. Da der reale Standort der entsprechenden BTS-Antenne am Rande dieses Aufenthaltsraums liegt, wird als virtueller Standort der BTS-Antenne der Schwerpunkt des Kreis-Sektors berechnet. Dieser virtuelle Standort kommt der möglichen Lokation des Handys in einem statistischen Sinn näher und erhöht somit die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.So far, it has been assumed in the calculation examples that a base station has an omnidirectional antenna. However, it also happens that at a BTS location several antennas are placed pointing in different directions. With the knowledge of the assumed range arises as a probable common room for a registered cell phone a circle sector. Since the real location of the corresponding BTS antenna is located on the edge of this common room, the center of gravity of the circular sector is calculated as the virtual location of the BTS antenna. This virtual location comes closer to the possible location of the mobile phone in a statistical sense and thus increases the performance of the method according to the invention.
Wenn die Route eines Fahrgasts vom Start bis zum Ziel bekannt ist, d. h. auch die Linien, die er benutzt hat, kann der Fahrpreis ermittelt und auf die einzelnen Linien aufgeteilt werden. Die Tarife der einzelnen Verkehrsunternehmen können allerdings sehr unterschiedlich sein. So bestehen Wabensysteme, die nicht konzentrisch sind. Es gibt aber auch konzentrische Ringzonentarife mit Ringen um einen Mittelpunkt, beispielsweise um ein Stadtzentrum. Weiterhin gibt es kombinierte Systeme mit Ringzonen in den ersten Stufen und mit Außenzonen, die nach Segmenten geteilt sind. Es gibt aber auch Systeme mit homogenen Tarifzonen, wo die Größe der Tarifzonen in etwa gleich ist. Bei anderen Systemen, wo die Tarifzonen nicht homogen sind, kann der Durchmesser einer Zone oder Wabe ganz unterschiedlich ausfallen. Ferner sind Systeme bekannt, bei denen jede Haltestelle nur einer Zone zugeordnet ist; in anderen Fällen werden systematisch Grenzhaltestellen vorgehalten, die - je nach Richtung der Anfahrt - unterschiedlichen Zonen zugeordnet werden.If the route of a passenger from start to finish is known, d. H. even the lines that he used, the fare can be determined and divided into the individual lines. The tariffs of the individual transport companies, however, can be very different. So there are honeycomb systems that are not concentric. However, there are also concentric ring zone tariffs with rings around a center, for example around a city center. Furthermore, there are combined systems with ring zones in the first stages and with outer zones divided into segments. But there are also systems with homogeneous tariff zones, where the size of the tariff zones is about the same. In other systems, where the tariff zones are not homogeneous, the diameter of a zone or honeycomb can be quite different. Furthermore, systems are known in which each stop is assigned to only one zone; in other cases, border stops are systematically maintained, which - depending on the direction of approach - are assigned to different zones.
Claims (16)
- Method for determining the path of a person equipped with a mobile phone along a transport network of public transport means by a data processing system, wherein the transport network comprises a plurality of stops, wherein the transport network is located within a district provided with several base stations, wherein the data processing system comprises a first database, wherein the first database comprises first allocations, wherein the first allocations each indicate the probability of the mobile phone being located at one of the stops if it is logged in at a certain base station, wherein the probability is based on the distance between the base station and the respective stop, wherein the distance is inversely proportional to the probability, wherein the probability is further processed in a way such that each base station normalises the stops within reach in accordance with the probability, and wherein the probability is given as a percentage in the allocation, wherein the method comprises the following steps:a) the person presses a button of the mobile phone at the beginning of the path and the base station with which the mobile phone is in radio contact transmits a corresponding information to the data processing system;b) the person presses a button of the mobile phone at the end of the path and the base station with which the mobile phone is in radio contact transmits a corresponding information to the data processing system;c) it is determined which base stations communicated with the mobile phone at the beginning of the journey and which base stations communicated with the mobile phone at the end of the journey;d) the possible candidates for the start or destination stops are determined from the allocation, leading to an intermediate result;e) a total probability for a single start-destination-relation is determined from the product of the single probabilities for each stopf) the determined most probable route is assumed as the path of the person.
- Method according to claim 1, characterised in that the steps a) and b) are only performed once.
- Method according to claim 1, characterised in that the mobile phone outputs a signal to a base station at stops of public transportation means.
- Method according to claim 1, characterised in that the time of the output of the signal of the mobile phone is detected.
- Method according to claim 4, characterised in that the time of the output of the signal of the mobile phone is compared with the time specification of a timetable for public transportation means.
- Method according to claim 5, characterised in that the smallest time difference between the output of the signal of the mobile phone and a time specification of the timetable is determined.
- Method according to claim 1, characterised in that with the mobile phone a signal is output at a first point in time to the base station with which the mobile phone is currently in radio contact, and that at a second point in time a signal is output to that base station with which the mobile phone is then in radio contact.
- Method according to claim 1, characterised in that it is determined at certain time intervals into which base station the mobile phone is logged in.
- Method according to one or more of the preceding claims, characterised in that additionally, the distance between a mobile phone and a base station is determined.
- Method according to one or more of the preceding claims, characterised in that additionally, the field strength is determined with which the mobile phone transmits to a base station.
- Method according to claim 7, characterised in that the signal that is output at the first point in time from the mobile phone to the base station actuates an electronic ticket for public transportation means.
- Method according to claim 11, characterised in that the electronic ticket is stored in the mobile phone.
- Method according to claim 11, characterised in that the first point in time marks the start of a journey of a mobile phone using public transportation means and that the second point in time marks the end of this journey.
- Method according to claim 1, characterised in that after the output of the signal to the base station, the mobile phone receives an SMS (Short Message Service) or MMS (Multimedia Messaging Service) with data content about the stop at which it is located.
- Method according to claim 14, characterised in that the SMS or MMS, in addition, also contains a specification of date and time of day.
- Method according to claims 14 and 15, characterised in that the signals received by the mobile phone represent an electronic ticket.
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