JP2004503886A - 交通状況データを収集するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、交通路網内の交通状況データを収集するための方法であって、この交通路網が多数の基地局を備えたセルラー移動通信網によってカバーされており、移動通信網用の作動中の移動端末装置をそれぞれに備えた多数の車両がこの交通路網内を移動するものに関する。交通路網の個々の交通路の少なくとも一部について、少なくとも選択された基地局に関し、各交通路の区間進路に沿った端末装置の移動時に各基地局に関連した信号伝搬時間を表す特徴的数値パターン（以下で信号伝搬時間と称する）が求められかつ持続的に記憶され、各特徴的パターンが、またはこのパターンを表す数値系列が、各交通路の区間進路に投影される（校正）。実際の交通状況情報を得るために、各基地局の送信エリア内に所在する選択された端末装置の信号伝搬時間が収集され、かつ記憶されたパターンと比較される。

Description

【０００１】
本発明は、交通路網内の交通状況データを収集するための方法であって、この交通路網が多数の基地局を備えたセルラー移動通信網によってカバーされており、移動通信網用の作動中の移動端末装置、特に移動電話をそれぞれに備えた多数の車両がこの交通路網内を移動し、端末装置と基地局との間の信号伝搬時間に関する情報が収集されて個々の端末装置の実際の所在位置を推定するのに利用されるものに関する。
【０００２】
交通状況データを収集するための方法は数多く知られており、そこではフローティングカー集団の形で道路交通に参加している車両によってこれらのデータが記録され、実際の車両位置を明示して移動通信によってセンタに通報される。センタに伝送されるデータは普通、車両位置と車両速度についての情報を含む。実際の車両位置の検出は車両自体内で、例えば航行衛星システム（例えばＧＰＳ）を利用することによって行われる。信頼できる交通状況収集は、大量車両台数のフローティングカー集団を必要とするので、車両とセンタとの間でデータトラヒックを実行する支出はかなりなものになる。この支出を制限するために、例えばＥＰ０７１５２８５Ｂ１により、いかなる条件のもとでそもそも車両からセンタへのデータ伝送を行うべきかの制約条件をセンタの方からフローティングカー集団の車両に送り、こうして交通の流れに障害のある場合のみにデータトラヒックを制限し得ることが公知である。それにもかかわらずこの方法は、利用される移動通信網のチャネルのかなりの負担をもたらすだけでなく、さらにはフローティングカー集団の個々の車両内に特殊な機器装備も必要とする。
【０００３】
ＤＥ１９８３６１７８Ａ１により、移動電話から移動電話がその送信範囲内に所在している複数の基地局への信号伝搬時間を基にした三角測量によって移動通信網内で移動電話を位置測定するための方法が公知である。いわゆるＴＤＭＡ移動通信システムにおいて、端末装置の同期調整、つまり端末装置でのＴＤＭＡフレームの位相調整を目的に移動端末装置と移動通信網の基地局との間の各無線通信の伝搬時間が検出される。信号の伝搬時間は、端末装置と各基地局との間の距離を表すので、複数の基地局との距離が既知であると、基本的にごく簡単な位置検出を行うことができる。それとともに、基地局の既知の地理的位置に対して相対的な各端末装置の実際の地理的位置を検出する可能性がある。それとともに、測位は基本的にＧＰＳシステムを利用することなく行うこともできる。しかし、測位の精度は、解像度（約５００ｍ）が限定されているので一般に低い。特に工業密集地域では、この限定された精度のゆえに、或る道路上で車両内にある移動端末装置をこの道路に一義的に割当てることが可能でないであろう。
【０００４】
ＤＥ１９８３６０８９Ａ１には動的交通情報を求めるための方法が述べられており、そこでは移動通信網の交通路網内に設置された基地局が受信信号強度に基づいて移動端末装置との各距離を推定し、信号強度の変化を介して移動端末装置の移動を結論付ける。この方法の解像度は比較的粗く、それゆえに特に、交通路密度の高い交通網にはあまり適していない。しかしこの方法では、個々の車両内に特殊な端末装置を利用可能としておく必要がなく、例えば作動中の移動電話が車両内にあれば間に合うとの事情が同様に有利である。
【０００５】
移動通信網を利用して交通状況データを収集するための他の方法がＤＥ１９６３８７９８Ａ１により公知である。そこに述べられた方法では、移動通信網における動作パラメータ、例えば１つの道路上の２つのセルの境界でのハンドオーバ回数が適切に評価される。評価された動作パラメータは、移動通信網の運営経過と運営状態とに関係しており、交通路網内の一定の交通状態と相関する。初期設定段階において長時間にわたってデータが集められ、「プロファイル」へと処理される。利用段階では、移動通信網の実際に収集された動作パラメータがこれらのプロファイルと比較され、通常でない交通状態を示唆する偏差が確認されると交通管制センタに通報される。この方法の欠点は、セル境界でのハンドオーバを評価するとき解像度が確実には再現可能でないことにある。さらに、セル境界は当然に固定配置されており、したがってフローティングカー集団を利用した交通状況データ収集に匹敵し得るような処理上の手掛りを提供しない。セル境界はどこでも一義的に特定道路セグメントに投影できるのではなく、この公知方法は局所的に限定されており、工業密集地域の外側でのみ有意義に利用可能であると考えられる。
【０００６】
本発明の課題は、移動通信網において移動端末装置の位置を求めるとき、解像度が限定されているにもかかわらず、交通路を利用する車両内で交通状況データの収集に向けられた特殊装置の利用を必要とすることなく、交通路網の特定交通路上の交通状況のきわめて確実な収集を保証することができるように、冒頭に指摘した種類の方法を改良することである。さらに、この方法を実施するための機器システムが提案されねばならない。
【０００７】
この課題は、請求項１に記載された特徴を有する方法によって解決される。この方法の有利な諸構成は従属請求項から明らかとなる。この方法を実施するために請求項５に係る機器システムが提案される。
【０００８】
本発明の方法では、校正段階を利用段階から区別することができ、校正段階のときには本来の利用段階を実施するためのデータベースが蓄えられ、利用段階では交通状況データの持続的収集が行われる。本発明の主要特徴は、交通路網の個々の交通路の少なくとも一部について、交通路網に重ねられるセルラー移動通信網の少なくとも選択された基地局に関し、各交通路の区間進路に沿った端末装置の移動時に各基地局に関連した信号伝搬時間を表す特徴的数値パターンが求められかつ持続的に記憶（データバンク）されることにある。これらの数値の記憶は各基地局内で行うことができ、または複数またはすべての基地局用の任意のセンタ内で共通して行うこともできる。以下では、これらの数値が簡単に用語・信号伝搬時間で表される。自明なことであるが、これは必ずしも実際の時間数値ではなく、そのような時間数値に相当する数値とすることもできる。或る交通路に沿って１台の端末装置が移動するとき、任意の各地点について端末装置と移動通信網の選択された基地局との間で信号伝搬時間のまったく特定の数値が得られ、この数値は一般にきわめて良好に再現可能である。したがって基本的に、選択された基地局に対する特定の信号伝搬時間を交通路の各場所に割当てることができる。基本的に、１基地局に対する信号伝搬時間の特徴的パターンが或る交通路の幾何学的区間進路について得られる。このような特徴的パターンは、または代りにこのようなパターンを表す数値系列も、本発明方法の校正段階の第２ステップにおいて各交通路の区間進路に投影される。つまり、校正段階中に構成されたデータバンクによって個々の交通路について信号伝搬時間の特徴的パターンが得られ、各交通路の区間進路に投影され、こうして交通路に一義的に割当てられ、したがって特徴的パターンはいわば「基準区間」を表す。
【０００９】
実際の交通情報が得られる本方法の利用段階では、各基地局の送信エリア内に所在する選択された端末装置の実際の信号伝搬時間が記憶されたパターンと比較される。その際に著しい一致が得られる限り、大きな確実さをもって、各端末装置がいかなる交通路上に実際に所在しまたはいかなる交通路をそれが移動したばかりなのかの判断を下すことができる。この判断は次に、交通状況を判定するための所要情報の基礎を提供する。実際の信号伝搬時間のパターンが記憶された特徴的パターンのいずれとも一致しない端末装置が確認されると、これは例えば交通路から離れて歩行者によって携行される端末装置、またはこれまで交通状況の監視を受けていない道路区間を走行中の端末装置である。
【００１０】
信号伝搬時間に関連してなお付記しておくなら、各基地局が一義的識別子を有し、伝搬時間の各数値にこの識別子を結び付けることによって一義的割当てが与えられている。
【００１１】
校正段階で求められる特徴的パターンは、例えば、交通路を経由して移動する例えば車両内にある多数の端末装置を統計的に評価することによって得ることができる。多数の車両が同じ区間を走行する場合、信号伝搬時間に関して、ごく強い一致を示す数値系列が生じることになる。各基地局に対する信号伝搬時間の典型的数値が道路区間の各場所に帰属するので、同じ区間を進んだ端末装置の数値系列内にも同様に現れる多数の数値が各数値系列内になければならない。所定の特定時間間隔で信号伝搬時間が収集される場合、特定区間について求められる数値の数は、端末装置が道路区間を進むその都度の速度に当然依存している。それゆえ、比較可能とするために、数値系列はいわば標準速度に圧縮されまたは引き離されねばならない。比喩的に述べるならこれは、端末装置の移動速度が高い場合に測定地点の系列があまり密でなく、速度が低い場合には一層密であることを意味する。グラフにおいてこれらの測定地点（信号伝搬時間）はその総体において各交通路の地理的区間進路に一致する。信号伝搬時間からの実際の信号伝搬時間の偏差は、道路区間の１測定地点と各基地局との実際の距離に一致し、本発明の方法では、これらの偏差が事実上誤差とはならない。というのも、本方法は距離の直接的計算に頼るのでなく、前記パターン比較を実行するからである。つまり、理論的信号伝搬時間からの偏差は特に定置の障害要因によって生じ、これらの障害要因は同様に特徴的パターンにも実際の測定にも影響する。その限りで、個別数値の相応する歪みの作用は自動的に排除される。
【００１２】
特徴的パターンを形成するために、統計的評価を実施する代りに、望ましくはフローティングカー内で交通路に沿って移動する単一の移動端末装置について測定された信号伝搬時間を持続的に収集することによって１基地局の各送信エリア内でこのパターンを求めることも可能である。つまり、その都度、道路区間網の関心を寄せる交通路のみを移動通信網の作動中の端末装置で走行して信号伝搬時間を記録しなければならない。その際、利点として、特徴的パターンのデータ記録中に既に、その都度通過する道路への一義的割当てを行うことができる。必要なら、特別目新しい地点または区間部分についての相応する信号伝搬時間数値を付属する地理的位置に投影することも当然に可能である。
【００１３】
１基地局からの簡単な距離データでは、一義的場所位置がまだ限定されないのではあるが、それにもかかわらず単一の基地局に対する信号伝搬時間の多数の相応する測定値によって、単一のまったく特定の道路区間について一般に典型的な特徴的パターンが生成される。しかし、各基地局に関連して異なる道路の対称的区間進路が存在するような特殊事例では一義性は保証できない。しかし、信号伝搬時間の特徴的パターンを形成するのに２つ以上の基地局を利用するとき、本発明方法の精度はかなり向上する。望ましくは、特定の区間進路についてそれぞれ直接隣接する基地局がパターン形成用に選択される。位置ごとに相応数の個別数値を有する数値対が道路区間進路に沿った個々の場所位置に、すなわち端末装置の各所在地に、それぞれ割り当てられる。その限りでこれらの数値対は相応に多軸の座標系の座標を表す。
【００１４】
道路区間に沿って端末装置が移動する方向は、それぞれに付属する特徴的パターンの個々の「道路点」を通過する順番で容易に検知することができる。端末装置が特定の道路区間に沿って移動する事実は、交通状況の判定に関して少なくとも、確認された移動方向で相応する道路区間が基本的に走行可能であるとの判断を可能とする。１区間部分内を移動する端末装置の数が付加的に評価されると、特にこのために代表的な履歴数値が利用可能であるとき、交通密度の示唆を得ることができる。しかし、本発明によって求めることのできる交通状況データの特別優れた有益性は、監視のため選択された端末装置の信号伝搬時間を補足して、求められた信号伝搬時間の時刻に関する情報も収集して時々記憶することによって達成することができる。信号伝搬時間の変量は、特にそれらが複数の基地局について求められたものである場合、各道路区間上の特定場所に一致するので、時刻情報と（相応する相互距離を有する）地理的場所に対する信号伝搬時間数値の割当てとに基づいて、付属する交通路に沿った各端末装置の移動速度を表す変量を導き出すことができる。実際の速度を求めることで、交通状況を判定するための有益な変量が与えられている。
【００１５】
本発明により求められた測定値の評価は、基本的に基地局の内部で行うことができる。しかし、本発明の有利な１構成において、多数の基地局を管轄する交通状況センタを設けておくこともでき、得られた情報がこのセンタに転送される。望ましくは、それぞれ基地局においてデータボリュームの予備処理と圧縮が既に行われ、交通路網の各隣接部分区域の交通状況に異常性が確認される場合にのみ交通状況センタへの通報が優先的に行われるように、これは行うことができる。
【００１６】
交通路網の１部分区域内に実際に所在する端末装置の数が少ない場合、望ましくは、交通状況を判定するための情報を得るために端末装置の大きな百分率が選択される。このような区域内に例えば１０台の端末装置だけが活動している場合、望ましくはすべての端末装置が監視に含められる。それに対してこのような部分区域内で作動中の端末装置の数がかなり大きいと、小さな百分率に制限すればまったく十分となる。計算支出を不必要に高めないために、例えば同じ区域内に端末装置が１００台であると２０％の割合に制限し、この区域内に端末装置が１０００台であると、例えば５％に制限することができる。つまり、交通路網の１隣接部分区域内の端末装置の数が多ければ多いほど、選択される端末装置の百分率が一層小さくてもよいことが基本的にあてはまる。
【００１７】
隣接道路区間網内を移動する１車両内に作動中の端末装置が複数台存在し、これらの端末装置が監視のため選択されたものである場合、このような端末装置について求められた伝搬時間数値が同じであり、それで収集された時刻情報も同じであることで、そのことは容易に検知可能である。このため原理的には、交通密度が一層高いように誤解される。それゆえに、本発明の有利な構成では、信号伝搬時間の同じ特徴的パターンを有する複数の端末装置がまったく同時にまたはほぼ同時に把握された場合、これらの端末装置の１台のみが評価用に考慮される。
【００１８】
本発明の方法は、有利にはＧＳＭ移動通信網において応用することができる。
【００１９】
本発明方法による位置検出時の空間解像度は、各移動通信網内で信号伝搬時間を求めるとき基礎とされる最小測定単位を小さくすることによって向上させることができる。ＧＳＭ標準において、この測定単位は例えば３．６９μｓである。これは、信号伝搬時間が往路と復路を含むので、約５５０ｍの単純距離に相当する。
【００２０】
本発明方法では、個別の移動通信端末装置の厳密な測位はそう重要ではなく、むしろ空間的に限定された区域（例えば１道路部分）内に所在して相応に移動する十分な数の端末装置の計数と追尾が重要である。本発明の大きな利点は、必要となる通信費をきわめて小さく抑えることができることにある。つまり、移動通信網を運営するために元々信号伝搬時間が検出されねばならない各基地局において主要な評価は実施することができる。通信費の発生は、基地局内での評価がセンタに転送されねばならない変則的交通状況の存在を示唆する場合に限定することができる。
【００２１】
以下、単一の図に示す略実施例を基に本発明が詳しく説明される。
【００２２】
この図は、１移動通信網の３つの基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３を部分的に示しており、基地局の送信エリア内を１本の幹線道路と１本の間道が走り、間道が幹線道路に合流している。基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３の各送信エリア内に増加する信号伝搬時間が同心円の形で示してある。個々の円は数字を１から５へと高めながら付けてあり、基地局自体の位置は数字０としてある。信号伝搬時間の最小単位がＧＳＭ標準用の３．６９μｓである場合、これは第１円の区域が含む場所では信号伝搬時間が３．６９μｓよりも小さいことを意味する。次の同心円２等々の区域では、信号伝搬時間がそれぞれ３．６９μｓの１倍から２倍の範囲内である。こうして或る円から次に大きい円へのステップは約５５０ｍの単純距離に相当する。つまり、１台の端末装置が３つの基地局の区域内を移動すると、３つの基地局に関連して、移動に対応した信号伝搬時間系列が発生され、この系列は利用された道路進路にとって典型的、すなわち一義的である。３つの基地局の各１基地局に関連して、３つの個別伝搬時間の１数値対が道路に沿った各測定地点に帰属する。車両内で携行された１台の端末装置が例えば幹線道路の間道分岐点に所在すると、この測定地点について数値対（５；４；５）が求められることになろう。これは、この端末装置が基地局ＢＳ１に関連して円５内、基地局ＢＳ２に関連して円４内、基地局ＢＳ３に関連して円５内に所在することを意味する。次に車両が間道に曲がると、基地局１の「伝搬時間座標」はまず最初短時間だけ数値５のままであり、次に徐々に上昇していく。同時に、基地局２に関連した「伝搬時間座標」が短時間で数値４から変化し、比較的長い時間の間数値５のままであるのに対して、基地局３に関連した「伝搬時間座標」はまず最初に５から４に変化し、次に比較的長い時間の間数値３のままである。こうして、伝搬時間または伝搬時間に相当する数値の特徴的パターンを地理的区間進路に割当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
移動通信網の３つの基地局の通信エリアと、この通信エリアに位置する幹線道路および間道を示す概念図である。

Claims (14)

1. 交通路網内の交通状況データを収集するための方法であって、この交通路網が多数の基地局を備えたセルラー移動通信網によってカバーされており、移動通信網用の作動中の移動端末装置をそれぞれに備えた多数の車両がこの交通路網内を移動し、それらの端末装置と基地局との間の信号伝搬時間に関する情報が収集されて個々の端末装置の実際の所在位置を推定するのに利用されるものにおいて、
   ‐交通路網の個々の交通路の少なくとも一部について、少なくとも選択された基地局に関し、各交通路の区間進路に沿った端末装置の移動時に各基地局に関連した信号伝搬時間を表す特徴的数値パターン（以下で信号伝搬時間と称する）が求められかつ持続的に記憶され、
   ‐各特徴的パターンが、またはこのパターンを表す数値系列が、各交通路の区間進路に投影され（校正）、
   ‐実際の交通状況情報を得るために、各基地局の送信エリア内に所在する選択された端末装置の信号伝搬時間が収集され、かつ記憶されたパターンと比較され、この比較に基づいて、いずれの交通路内に各端末装置が実際に所在しているのかまたはいかなる交通路に各端末装置が移動したかの判断が下され、
   ‐そこから交通状況を判定するための情報が得られることを特徴とする方法。
2. 交通路を経由して移動する多数の端末装置の信号伝搬時間を統計的に評価することによって前記特徴的パターンを得ることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. １基地局の各送信エリア内で主に車両によって移動する個別の端末装置について求められる［信号伝搬時間］を持続的に収集することによって前記特徴的パターンが求められることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 複数の隣接する基地局に関連した数値から信号伝搬時間の特徴的パターンが形成され、各１つの相応する数値対が多軸座標系の座標の形で端末装置のその都度の所在位置に割当てられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
5. 選択された端末装置の信号伝搬時間を補足して、この信号伝搬時間を求めた時刻に関する情報も収集されて時々記憶されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
6. 時刻情報と信号伝搬時間数値の区間進路への割当てとに基づいて、その都度割当てられた交通路に沿った端末装置の移動速度を表す変量が導き出されることを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. 得られた情報が、多数の基地局を管轄する交通状況センタに通報されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
8. 交通路網のその都度監視する部分区域の交通状況のなかに異常性が確認される場合にのみ情報が優先的に通報されることを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. 交通路網の１部分区域内に実際に所在する端末装置の数が少ない場合、交通状況を判定するための情報を得るために端末装置の大きな百分率が選択され、端末装置の数が相応に多い場合には小さな百分率が選択されるだけであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
10. １交通路の区域内で単位時間内に移動する端末装置の数が交通状況を判定するための基準として一緒に利用されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
11. 信号伝搬時間の同じ特徴的パターンを有する複数の端末装置がまったく同時にまたはほぼ同時に把握される場合、これらの端末装置の１台のみが評価用に考慮されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
12. 本方法がＧＳＭ移動通信網において応用されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
13. 空間解像能を向上するために信号伝搬時間を求めるとき最小測定単位が小さくされることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項記載の方法。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載された方法を実施するための機器システム。

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