WO2001097195A1 - Verfahren zur erfassung von verkehrslagedaten - Google Patents

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WO2001097195A1
WO2001097195A1 PCT/DE2001/002217 DE0102217W WO0197195A1 WO 2001097195 A1 WO2001097195 A1 WO 2001097195A1 DE 0102217 W DE0102217 W DE 0102217W WO 0197195 A1 WO0197195 A1 WO 0197195A1
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traffic
route
signal
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base stations
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PCT/DE2001/002217
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Michael Alger
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Vodafone Holding Gmbh
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    • G08G1/0125—Traffic data processing
    • G08G1/0133—Traffic data processing for classifying traffic situation

Definitions

  • the invention relates to a method for recording traffic situation data in a traffic network, which is covered by a cellular Mobilfu ⁇ netz with a plurality of base stations and in which a large number of vehicles are moving, each with a mobile terminal in operation for the mobile radio network, in particular one Mobile phones are provided, information about signal runtime between the end devices and the base stations being acquired and used to estimate the current location of individual end devices.
  • the vehicle position takes place in the vehicle itself, for example by using a navigation satellite system (eg GPS). Since reliable recording of the traffic situation requires a large number of vehicles from the sample vehicle fleet, there is a considerable outlay for carrying out the data traffic between the vehicles and the head office. To limit this effort, it is known, for example from EP 0 715 285 B1, to provide the vehicles of the sample vehicle fleet with specifications from the head office for the conditions under which data transmission from the vehicles to the head office is to be carried out at all, so that the Data traffic can occur in the event of traffic flow disruptions. Nevertheless, this method not only places a considerable load on the channels of the mobile radio network used, but also requires special equipment in the individual vehicles of the sample vehicle fleet.
  • a navigation satellite system eg GPS
  • DE 198 36 178 A1 discloses a method for localizing mobile telephones in a mobile radio network by triangulation on the basis of signal propagation times between the mobile telephone to a plurality of base stations, in the transmission range of which the mobile telephone is located.
  • TDMA mobile radio systems the transit time of each radio connection between the mobile terminal and the base stations of the mobile radio network is determined for the purpose of adjusting the terminal synchronization, that is to say the phase of the TDMA frame on the terminal. Since the transit time of the signal is representative of the distance between the terminal and the respective base station, in principle a very simple location can be determined if the distances to several base stations are known.
  • the location can also be carried out without the use of a GPS system, but the accuracy is generally lower due to the limited resolution (approx. 500 m). In particular in metropolitan areas, due to this limited accuracy, it would not be possible to clearly assign a mobile terminal that is located in a vehicle on a road to this road.
  • DE 98 36 089 A1 describes a method for determining dynamic traffic information, in which the base stations of a mobile radio network set up in a traffic route network estimate the respective distance to a mobile end device based on the received signal strength and infer movements of the mobile terminal device by changing the signal strength ,
  • the resolution of this method is comparatively coarse and therefore less suitable, in particular, for traffic networks with a high traffic route density.
  • Another advantage of this method is the fact that no special end devices need to be available in the individual vehicles, but the presence of, for example, a mobile telephone in operation in the vehicle is sufficient.
  • Another method for traffic situation data acquisition by means of mobile radio networks is known from DE 196 38 798 A1. There, a method is described in which operating parameters in the mobile radio network, for example the number of handovers at the boundary of two cells on a street, are specifically evaluated. The evaluated operating parameters relate to operational processes and conditions in the
  • Mobile network and correlate with certain traffic conditions in the traffic network.
  • data is collected over a long period of time and processed into "profiles".
  • the currently recorded operating parameters of the mobile radio network are compared with these profiles, and any deviations that indicate abnormal traffic conditions are compared to a
  • a disadvantage of this method is that the resolution cannot be reliably reproduced when evaluating handovers at cell boundaries.
  • the cell boundaries are naturally arranged in a fixed position and therefore do not offer a method approach that would be comparable to a traffic situation data acquisition by means of a sample vehicle fleet. Cell boundaries cannot be clearly mapped to specific street segments everywhere, so that this known method only appears to be localized and can be used sensibly outside of metropolitan areas.
  • the object of the present invention is to further develop a method of the type mentioned at the outset such that, despite the limited resolution when determining the position of a mobile terminal in a mobile network, a very reliable detection of the traffic situation on certain traffic routes of a traffic network can be ensured without the use of special ones Facilities aimed at collecting traffic situation data, in which the
  • a calibration phase can be distinguished from a use phase, the database for the Implementation of the actual usage phase is laid, in which the ongoing recording of the traffic situation data is carried out. It is an essential feature of the invention that at least for a part of the individual traffic routes of the traffic route network, at least for selected base stations of the cellular cellular network superimposed on the traffic route network, characteristic patterns of values that are relevant for the
  • Signal transit times with respect to the respective base station when a terminal device is moved along the route of the respective traffic route are representative, determined and stored permanently (database). These values can be stored in the respective base station or in any central station for several or all base stations together. In the following, these values are referred to simply as the term signal propagation times. It is clear that this is not necessarily are real values, but 'can also be values that correspond to such values.
  • a certain signal transit time to a selected base station can thus be assigned to each location of a traffic route.
  • a characteristic pattern for the geometrical route distribution of a traffic route from Sig ⁇ allaufzeite ⁇ to a base station is assigned to each location of a traffic route.
  • Such characteristic patterns or, alternatively, a sequence of values representative of such a pattern are mapped to the route of the respective traffic routes in the second step of the calibration phase of the method according to the invention.
  • the database compiled during the calibration phase thus results in characteristic patterns of for the individual traffic routes
  • the current signal propagation times of selected terminal devices which are in the transmission area of the respective base station are compared with the stored patterns.
  • This decision provides the basis for the required information on the traffic situation assessment.
  • the pattern matches at the current Signalönzeite ⁇ with any of the stored master characteristic patterns, then there is a E ⁇ dillon which, for example carried by a pedestrian away of a highway or on a previously the Verkeh 'rslageüberwachu ⁇ g not subject distance is traveling.
  • each base station has a unique key, so that by appending this identifier to the respective value of the runtime, there is a clear assignment.
  • the characteristic patterns determined in the calibration phase can be obtained, for example, by statistical evaluations of a large number of mobile devices which are moved via the traffic routes and are located in vehicles, for example. If many vehicles travel the same route, the
  • Signal runtime from the signal runtime which corresponds to the actual distance of a measurement location on the way from the respective base station, practically does not lead to errors in the method according to the invention, since the method does not rely on the direct calculation of distances, but instead carries out the pattern comparison described above. Deviations from the theoretical Signal run times result in particular from fixed interference influences which influence the characteristic pattern as well as the current measurements in the same way. In this respect, the effects of corresponding distortions in the individual values are automatically eliminated.
  • the individual location positions along the course of the route ie the respective locations of the terminal, are each assigned value pairs with a corresponding number of individual values per position in accordance with the number of base stations taken into account.
  • these pairs of values represent the coordinates of a corresponding multi-axis coordinate system.
  • the direction in which a device is moved along a path can be easily recognized from the sequence in which the individual “path points” of the respective characteristic pattern are passed.
  • the fact that the terminals move along a certain route allows, at least with regard to the traffic situation assessment, to state that the corresponding route is basically navigable in the determined direction of movement. If one also evaluates the number of moving devices moving in a section of the route, indications of the traffic density can be obtained, in particular if representative historical values are available for comparison.
  • Traffic situation data can, however, be achieved in that, in addition to the signal transit times of the observation devices selected for observation, information about the time of the determined signal transit times is also recorded and temporarily stored. Since the size of the signal run times, especially if they were determined for several base stations, corresponds to a specific location on the respective route, the timing, and the assignment of the values of the signal run times to geographical locations (with corresponding distances from one another) can be used to derive sizes for the speed of movement of the respective terminal along the assigned traffic route are representative. With the determination of the current speed, a meaningful quantity is given for assessing the traffic situation.
  • a traffic situation center can be provided which is responsible for a multiplicity of base stations and to which the information obtained is forwarded. This can expediently be carried out in such a way that preprocessing and compression of the data volume is already carried out in the base stations and that a forwarding to the traffic situation center takes place primarily only when anomalies are found in the traffic situation of the respectively observed sub-area of the traffic route network.
  • the percentage of devices selected may be smaller the larger the number of devices in an observed sub-area of the traffic network.
  • the method according to the invention can advantageously be used in a GSM mobile radio network.
  • the spatial resolution when determining the position using the method according to the invention can be improved by reducing the smallest measuring unit which is used as a basis for determining the signal run times in the respective mobile radio network.
  • this measuring unit is, for example, 3.69 ⁇ s. This corresponds to a simple distance of around 550 m, since the signal run includes the outward and return journey.
  • the method according to the invention is less about the exact location of an individual mobile radio terminal, but rather about counting and tracking a sufficient number of terminals which are present in a spatially limited area (for example a road section) and move accordingly.
  • a great advantage of the present invention is that the required communication costs can be kept extremely low.
  • the main analyzes can be performed in the Basisstatio ⁇ en namely where anyway for the operation of the Mobilfu ⁇ k ⁇ etzes' Signal Lucaseeiten determined Will need.
  • the emergence of communication costs can be limited to the cases in which the evaluation in a base station indicates the presence of an atypical traffic situation that must be forwarded to the central office.
  • the figure shows a section of three base stations BS1, BS2, BS3 of a mobile network, in the transmission area of which a main road and a secondary road run, the secondary road opening into the main road.
  • the increasing signal travel times in the respective region of the base station BS1, BS2, BS3 are shown.
  • the individual circles are denoted in ascending order with the numbers 1 to 5, while the position of the base station itself is assigned the number 0.
  • the area of the first circle includes the locations at which the signal runtime is less than 3.69 ⁇ s. is.
  • the signal running times are each in the range of once or twice 3.69 ⁇ s, etc.
  • the step from one circle to the next larger corresponds to a simple distance of approximately 550 m.
  • a terminal that moves in the area of the three base stations will therefore generate a sequence of signal propagation times with respect to the three base stations that corresponds to the movement and is typical of the road course used, i.e. is clear.
  • Each measuring point along the road is assigned a pair of values of three individual transit times in relation to one of the three base stations. If an E ⁇ d device carried in a vehicle is located, for example, on the main road at the junction of the secondary road, this would be the case for this measurement point
  • Value pair (5; 4; 5) can be determined. This means that the device is located in the district 5 with respect to the base station BS1, in the district 4 with respect to the base station BS2 and in the district 5 with respect to the base station BS3. If the vehicle turns into the side street, the "Laufeitkoordi ⁇ ate" of the base station 1 initially remains at the value 5 for a short time and then gradually increases. Changes at the same time the "running time coordinate" with respect to the base station 2 briefly changes from the value 4 and remains at the value 5 for a longer time, while the "running time coordinate" with respect to the base station 3 initially changes from 5 to 4 and then remains at the value 3 for a long time. In this way, a characteristic pattern of running times or values corresponding to the running times can be assigned to the geographic route.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Verkehrslagedaten in einem Verkehrswegenetz, das von einem zellularen Mobilfunknetz mit einer Vielzahl von Basisstationen überdeckt ist und in dem sich eine Vielzahl von Fahrzeugen bewegt, die jeweils mit einem in Betrieb befindlichen mobilen Endgerät für das Mobilfunknetz versehen sind. Dabei werden zumindest für einen Teil der einzelnen Verkehrswege des Verkehrswegenetzes zumindest für ausgewählte Basisstationen charakteristische Muster von Werten (im folgenden als Signallaufzeiten bezeichnet), die für die Signallaufzeiten bezüglich der jeweiligen Basisstation bei Bewegung eines Endgeräts entlang dem Streckenverlauf des jeweiligen Verkehrswegs repräsentativ sind, ermittelt und dauerhaft gespeichert, das jeweilige charakteristische Muster oder eine für dieses Muster repräsentative Wertefolge wird auf den Streckenverlauf des jeweiligen Verkehrswegs abgebildet (Eichung). Zur Gewinnung aktueller Verkehrslageinformationen werden die Signallaufzeiten ausgewählter Endgeräte, die sich im Sendegebiet der jeweiligen Basisstation befinden, erfasst und mit den gespeicherten Mustern verglichen.

Description

Verfahren zur Erfassung von Verkehrslagedaten
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Verkehrslagedaten in einem Verkehrswegenetz, das von einem zellularen Mobilfuπknetz mit einer Vielzahl von Basisstationen überdeckt ist und in dem sich eine Vielzahl von Fahrzeugen bewegt, die jeweils mit einem in Betrieb befindlichen mobilen Endgerät für das Mobilfunknetz, insbesondere einem Mobiltelefon, versehen sind, wobei Informationen über Signallaufzeiteπ zwischen den Eπdgeräten und den Basisstatioπeπ erfasst und zur Abschätzung des aktuellen Aufenthaltsorts einzelner Endgeräte benutzt werden.
Es sind zahlreiche Verfahren zur Erfassung von Verkehrslagedaten bekannt, bei denen diese Daten durch Fahrzeuge, die im Sinne einer Stichprobenfahrzeugflotte am Straßenverkehr teilnehmen, aufgenommen und unter Angabe der aktuellen Fahrzeugposition an eine Zentrale mittels Mobilfunk weitergemeldet werden. Die an die Zentrale übermittelten Daten beinhalten üblicherweise Informationen zur Position des Fahrzeugs und dessen Geschwindigkeit. Die Bestimmung der aktuellen
Fahrzeugposition erfolgt dabei im Fahrzeug selbst, indem beispielsweise ein Navigationssatellitensystem (z.B. GPS) benutzt wird. Da eine verlässliche Verkehrslageerfassung eine große Zahl von Fahrzeugen der Stichprobenfahrzeugflotte erfordert, ergibt sich ein erheblicher Aufwand für die Durchführung des Dateπverkehrs zwischen den Fahrzeugen und der Zentrale. Zur Begrenzung dieses Aufwandes ist es beispielsweise aus der EP 0 715 285 B1 bekannt, den Fahrzeugen der Stichprobenfahrzeugflotte von der Zentrale aus Vorgaben dafür zu geben, unter welchen Bedingungen überhaupt eine Datenübertragung aus den Fahrzeugen zur Zentrale vorgenommen werden soll, so dass weitgehend eine Beschränkung des Datenverkehrs auf die Fälle von Störungen des Verkehrsflusses erfolgen kann. Dennoch bringt dieses Verfahren nicht nur eine beträchtliche Belastung der Kanäle des benutzten Mobilfunkπetzes mit sich, sondern erfordert darüber hinaus auch eine spezielle Geräteausstattung in den einzelnen Fahrzeugen der Stichprobenfahrzeugflotte.
Aus der DE 198 36 178 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Lokalisierung von Mobiltelefonen in einem Mobiifunknetz durch Triangulation aufgrund von Signallaufzeiten zwischen dem Mobiltelefoπ zu mehreren Basisstationen, in deren Sendebereich sich das Mobiltelefoπ aufhält. In sogenannten TDMA-Mobilfunksystemen wird die Laufzeit jeder Funkverbindung zwischen dem mobilen Endgerät und den Basisstationeπ des Mobilfunknetzes zum Zwecke der Justierung der Endgeräte- Syπchronisation, also der Phase des TDMA-Rahmeπs am Endgerät bestimmt. Da die Laufzeit des Signals repräsentativ ist für die Entfernung zwischen dem Endgerät und der jeweiligen Basisstatioπ kann im Grundsatz eine sehr einfache Ortsbestimmung erfolgen, wenn die Entfernungen zu mehreren Basisstationen bekannt sind. Somit besteht eine Möglichkeit zur Bestimmung der aktuellen geographischen Position des jeweiligen Endgeräts relativ zu den bekannten geographischen Positionen der Basisstationeπ. Die Ortung kann somit grundsätzlich auch ohne den Einsatz eines GPS-Systems erfolgen, allerdings ist die Genauigkeit wegen der begrenzten Auflösung (ca. 500 m) im Allgemeinen geringer. Insbesondere in Ballungsgebieten wäre aufgrund dieser begrenzten Genauigkeit keine eindeutige Zuordnung eines mobilen Endgerats, das sich in einem Fahrzeug auf einer Straße befindet, zu dieser Straße möglich.
In der DE 98 36 089 A1 wird ein Verfahren zur Ermittlung dynamischer Verkehrsinformationen beschrieben, bei dem die in einem Verkehrswegenetz aufgestellten Basisstatioπen eines Mobilfunknetzes anhand der empfangenen Signalstärke den jeweiligen Abstand zu einem mobilen Eπdgerät schätzen und über die Änderung der Signalstärke auf Bewegungen des mobilen Endgeräts schließen. Die Auflösung dieses Verfahren ist vergleichsweise grob und daher insbesondere für Verkehrsnetze mit großer Verkehrswegedichte weniger geeignet. Vorteilhaft ist aber bei diesem Verfahren ebenfalls der Umstand, dass in den einzelnen Fahrzeugen keine speziellen Eπdgeräte verfügbar sein müssen, sondern die Anwesenheit beispielsweise eines in Betrieb befindlichen mobilen Telefons im Fahrzeug ausreicht. Ein weiteres Verfahren zur Verkehrslagedatenerfassung mittels Mobilfunknetzen ist aus der DE 196 38 798 A1 bekannt. Dort wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Betriebsparameter im Mobilfunknetz, z.B. die Anzahl von Haπdovers an der Grenze zweier Zellen auf einer Straße, gezielt ausgewertet werden. Die ausgewerteten Betriebsparameter beziehen sich auf betriebliche Abläufe und Zustände in dem
Mobilfuπknetz und korreliereπ mit gewissen Verkehrszustäπden im Verkehrswegenetz. In einer Initialisieruπgsphase werden über längere Zeit Daten gesammelt und zu "Profilen" verarbeitet. In der Nutzungsphase werden die aktuell erfassten Betriebsparameter des Mobilfunknetzes mit diesen Profilen verglichen und festgestellte Abweichungen, die auf nicht normale Verkehrszustände hindeuten, an eine
Verkehrsleitzeπtrale gemeldet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, dass die Auflösung bei der Auswertung von Haπdovers an Zellgrenzeπ nicht zuverlässig reproduzierbar ist. Außerdem sind die Zellgreπzen naturgemäß ortsfest angeordnet und bieten somit keinen Verfahrenansatz, der mit einer Verkehrslagedatenerfassung mittels einer Stichprobenfahrzeugflotte vergleichbar wäre. Zellgrenzen lassen sich nicht überall eindeutig auf bestimmte Straßensegmente abbilden, so dass dieses bekannte Verfahren nur örtlich begrenzt und außerhalb von Ballungsräumen sinnvoll einsetzbar erscheint.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass trotz der begrenzten Auflösung bei der Positioπsermittluπg eines mobilen Endgerats in einem Mobilfuπknetz eine sehr zuverlässige Erfassung der Verkehrslage auf bestimmten Verkehrswegen eines Verkehrswegenetzes gewährleistet werden kann, ohne dass der Einsatz spezieller Einrichtungen, die auf die Erfassung von Verkehrslagedaten gerichtet sind, in den die
Verkehrswege benutzenden Fahrzeugen erforderlich ist. Ferner soll ein Gerätesystem zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Unteraπsprücheπ. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird ein Gerätesystem gemäß Anspruch 5 vorgeschlagen.
Bei dem erfiπdungsgemäßeπ Verfahren kann eine Eichphase von einer Nutzungsphase unterschieden werden, wobei in der Eichphase die Datenbasis für die Durchführung der eigentlichen Nutzungsphase gelegt wird, in der die laufende Erfassung der Verkehrslagedateπ erfolgt. Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, dass zumindest für einen Teil der einzelnen Verkehrswege des Verkehrswegenetzes zumindest für ausgewählte Basisstationen des dem Verkehrswegeπetz überlagerten zellularen Mobilfuπknetzes charakteristische Muster von Werten, die für die
Signallaufzeiten bezüglich der jeweiligen Basisstation bei Bewegung eines Endgeräts entlang dem Streckenverlauf des jeweiligen Verkehrswegs repräsentativ sind, ermittelt und dauerhaft (Datenbank) gespeichert werden. Die Speicherung dieser Werte kann in der jeweiligen Basisstation oder auch in einer beliebigen Zentrale für mehrere oder alle Basisstatioπen gemeinsam erfolgen. Im folgenden werden diese Werte vereinfachend mit dem Begriff Signallaufzeiten bezeichnet. Dabei ist klar, dass es sich nicht notwendigerweise um echte Zeitwerte handelt, sondern es' können auch Werte sein, die solchen Zeitwerten entsprechen. Bei der Bewegung eines Endgerätes entlang eines Verkehrsweges ergibt sich für jeden beliebigen Punkt ein ganz bestimmter Wert der Sigπallaufzeit zwischen dem Endgerät und einer ausgewählten Basisstatioπ des
Mobilfunknetzes, der im Allgemeinen sehr gut reproduzierbar ist. Somit kann im Grundsatz jedem Ort eines Verkehrsweges eine bestimmte Signallaufzeit zu einer ausgewählten Basisstation zugeordnet werden. Dabei ergibt sich für den geometrischen Streckenveriauf eines Verkehrsweges im Grundsatz jeweils ein charakteristisches Muster von Sigπallaufzeiteπ zu einer Basisstatioπ. Derartige charakteristische Muster oder ersatzweise auch eine für ein solches Muster repräsentative Wertefolge werden im zweiten Schritt der Eichphase des erfiπdungsgemäßen Verfahrens auf den Streckenverlauf der jeweiligen Verkehrswege abgebildet. Durch die während der Eichphase zusammengestellte Datenbank ergeben sich also für die einzelnen Verkehrswege charakteristische Muster von
Signallaufzeiten, die auf den Streckenverlauf der jeweiligen Verkehrswege abgebildet werden und diesen somit eindeutig zugeordnet sind, so dass sie gleichsam "Referenzstrecken" darstellen.
In der Nutzungsphase des Verfahren, in der die aktuellen Verkehrsinformatioπen gewonnen werden sollen, werden die aktuellen Signallaufzeiten ausgewählter Endgeräte, die sich im Sendegebiet der jeweiligen Basisstation befinden, mit den gespeicherten Mustern verglichen. Soweit'sich dabei signifikante Übereinstimmungen ergeben, kann mit großer Sicherheit entschieden werden, auf welchem Verkehrsweg sich das jeweilige Endgerät aktuell befindet oder auf welchem Verkehrsweg es gerade bewegt wurde. Diese Entscheidung liefert dann die Basis für die erforderlichen Informationen zur Verkehrslagebeurteiluπg. Wenn ein Endgerät festgestellt wird, dessen Muster an aktuellen Signallaufzeiteπ mit keinem der gespeicherten charakteristischen Muster übereinstimmt, dann handelt es sich um ein Eπdgerät, das z.B. von einem Fußgänger abseits eines Verkehrsweges mitgeführt oder auf einer bisher der Verkeh'rslageüberwachuπg nicht unterliegenden Wegstrecke unterwegs ist.
Bezüglich der Signallaufzeiteπ ist noch anzumerken, dass jede Basisstation eine eindeutige Keππuπg besitzt, so dass durch Anhängen dieser Kenπung an den jeweiligen Wert der Laufzeit eine eindeutige Zuordnung gegeben ist.
Die in der Eichphase ermittelten charakteristischen Muster lassen sich beispielsweise durch statistische Auswertungen einer Vielzahl von über die Verkehrswege bewegten Eπdgeräten, die sich beispielsweise in Fahrzeugen befinden, gewinnen. Wenn viele Fahrzeuge dieselbe Strecke befahren, müssen sich dabei hinsichtlich der
Sigπallauf∑eiten Folgen von Werten ergeben, die eine sehr starke Übereinstimmung zeigen. Da jedem Ort einer Wegstrecke ein typischer Wert der Signallaufeeit zur jeweiligen Basisstation zukommt, müssen sich in jeder Wertefolge eine Vielzahl von Werten befinden, die in gleicher Weise auch in den Wertefolgeπ für Eπdgeräte auftreten, die dieselbe Strecke zurückgelegt haben. Wenn die Sigπallaufeeiten in bestimmten vorgegebenen Zeitabständen erfasst werden, ist die Anzahl der für eine bestimmte Strecke ermittelten Werte selbstverständlich abhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit, mit der das Endgerät die Wegstrecke zurücklegt. Die Wertefolge muss daher für die Herstellung der Vergleichbarkeit gleichsam auf eine Normgeschwindigkeit komprimiert oder auseinander gezogen werden. Bildlich gesprochen bedeutet dies, dass bei einer hohen Bewegungsgeschwindigkeit des Endgeräts eine weniger dichte und bei einer niedrigen Geschwindigkeit eine dichtere Folge von Messpunkteπ vorliegt. In graphischer Hinsicht entsprechen diese Messpunkte (Signallaufzeiteπ) in ihrer Gesamtheit dem geographischen Streckenverlauf des jeweiligen Verkehrswegs. Abweichungen der tatsächlichen
Signallaufeeit von der Sigπallaufeeit, die der tatsächlichen Entfernung eines Messortes an der Wegstrecke von der jeweiligen Basisstation entsprechen, führen bei dem erfinduπgsgemäßeπ Verfahren praktisch nicht zu Fehlern, da das Verfahren nicht auf die unmittelbare Berechnung von Entfernungen zurückgreift, sondern den vorstehend beschriebenen Mustervergleich durchführt. Abweichungen von den theoretischen Signallaufeeiten ergeben sich nämlich insbesondere durch ortsfeste Störeinflüsse, die in gleicher Weise das charakteristische Muster wie auch die aktuellen Messungen beeinflussen. Insoweit werden die Auswirkungen entsprechender Verzerrungen der Einzelwerte automatisch eliminiert.
Statt der Durchführung statistischer Auswertungen zur Bildung der charakteristischen Muster ist es auch möglich, diese Muster durch fortlaufende Erfassung der für ein einzelnes bewegtes Eπdgerät gemessenen Signallaufeeiten, das zweckmäßigerweise in einem Messfahrzeug entlang der Verkehrswege bewegt wird, im jeweiligen Seπdegebiet einer Basisstatioπ zu ermitteln. Man muss also jeweils nur die interessierenden Verkehrswege des Wegstreckeπnetzes mit einem in Betrieb befindlichen Endgerät des Mobilfunkπetzes befahren und die Signallaufeeiten aufzeichnen. Der Vorteil dabei ist, dass bereits während der Dateπaufeeichπung des charakteristischen Musters eine eindeutige Zuordnung zu der jeweils befahrenen Straße vorgenommen werden kann. Bei Bedarf lassen sich selbstverständlich auch entsprechende Sigπallaufeeitwerte für besonders neuralgische Punkte oder Streckenabschnitte auf die zugehörigen geographischen Positionen abbilden.
Obschoπ eine einfache Eπtfemungsaπgabe von einer Basisstation noch keine eindeutige Ortposition definiert, wird durch eine Vielzahl von entsprechenden Messwerten der Sigπallaufeeit zu einer einzelnen Basisstation dennoch ein charakteristisches Muster erzeugt, das im allgemeinen typisch ist für eine einzige ganz bestimmte Wegstrecke. In Sonderfällen, bei denen bezüglich der jeweiligen Basisstation symmetrische Streckeπverläufe unterschiedlicher Straßen vorliegen, kann die Eindeutigkeit allerdings nicht gewährleistet werden. Die Genauigkeit des erfinduπgsgemäßen Verfahrens wird aber erheblich verbessert, wenn zwei oder mehr Basisstatioπen für die Bildung des charakteristischen Musters der Signallaufeeiten herangezogen werden. Zweckmäßigerweise werden für einen bestimmten Streckenveriauf jeweils unmittelbar benachbarte Basisstationen ausgewählt für die Musterbildung. Den einzelnen Ortpositioneπ entlang des Wegstreckenverlaufs, d.h. den jeweiligen Aufenthaltsorten des Endgeräts werden dabei entsprechend der Anzahl der berücksichtigten Basisstatioπen jeweils Wertepaare mit einer entsprechenden Anzahl von Eiπzelwerteπ je Position zugeordnet. Insoweit stellen diese Wertepaare die Koordinaten eines entsprechend vielachsigen Koordinatensystems dar. Die Richtung, mit der ein Eπdgerät entlang einer Wegstrecke bewegt wird, kann an der Reihenfolge leicht erkannt werden, in der die einzelnen "Wegpuπkte" des jeweils zugehörigen charakteristischen Musters passiert werden. Die Tatsache, dass sich die Endgeräte entlang einer bestimmten Wegstrecke bewegen, lässt im Hinblick auf die Verkehrslagebeurteilung zumindest die Aussage zu, dass die entsprechende Wegstrecke in der festgestellten Bewegungsrichtuπg grundsätzlich befahrbar ist. Wertet man zusätzlich die Anzahl der sich in einem Streckenabschnitt bewegenden Eπdgerät aus, lassen sich Hinweise auf die Verkehrsdichte gewinnen, insbesondere wenn hierzu repräsentative historische Werte zum Vergleich zur Verfügung stehen. Eine besonders gute Aussagefähigkeit der erfindungsgemäß ermittelbareπ
Verkehrslagedateπ lässt sich jedoch dadurch erreichen, dass man zusätzlich zu den Signallaufzeiten der zur Beobachtung ausgewählten Eπdgeräte auch Informationen über den Zeitpunkt der ermittelten Signallaufeeiten erfasst und zeitweilig speichert. Da die Größe der Signallaufeeiten, insbesondere wenn sie für mehrere Basisstationen ermittelt wurden, einem bestimmten Ort auf der jeweiligen Wegstrecke entspricht, lassen sich anhand der Zeitpunktiπformatioπeπ und der Zuordnung der Werte der Signallaufeeiten zu geographischen Orten (mit entsprechenden Abständen voneinander) Größen ableiten, die für die Geschwindigkeit der Bewegung des jeweiligen Endgeräts entlang des zugeordneten Verkehrsweges repräsentativ sind. Mit der Ermittlung der aktuellen Geschwindigkeit ist eine aussagefähige Größe zur Beurteilung der Verkehrslage gegeben.
Die Auswertung der erfindungsgemäß ermittelten Messwerte kann grundsätzlich innerhalb einer Basisstatioπ vorgenommen werden. Es kann aber auch in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eine Verkehrslagezentrale vorgesehen sein, die für eine Vielzahl von Basisstationen zuständig ist und an die die gewonnenen Informationen weitergeleitet werden. Dies kann zweckmäßig in der Weise geschehen, dass jeweils in den Basisstationeπ bereits eine Vorverarbeituπg und Verdichtung des Datenvolumens vorgenommen wird und dass vorrangig nur bei Feststellung von Anomalien in der Verkehrslage des jeweils beobachteten Teilgebiets des Verkehrswegeπetzes eine Weitermeldung an die Verkehrslagezeπtrale erfolgt.
Bei einer kleinen Anzahl von Eπdgeräten, die sich in einem Teilgebiet des Verkehrswegeπetzes aktuell aufhalten, wird zweckmäßigerweise ein großer Prozentsatz der Eπdgeräte zur Gewinnung von Informationen zur Verkehrslagebeurteiluπg ausgewählt. Wenn beispielsweise nur 10 Endgeräte in einem solchen Gebiet aktiv sind, werden zweckmäßigerweise alle in die Beobachtung eiπbezogen. Ist dagegen die Anzahl der betriebenen Endgeräte in einem solchen Teilgebiet erheblich größer, dann kann eine Beschränkung auf einen kleinen Prozentsatz völlig ausreichen. So kann man sich beispielsweise bei 100 Endgeräteπ in demselben Gebiet auf einen Anteil von 20% und bei 1.000 Eπdgeräten in diesem Gebiet beispielsweise auf 5% beschränken, um den Recheπaufwand nicht unnötig in die Höhe zu treiben. Grundsätzlich gilt also, dass der Prozentsatz der ausgewählten Geräte um so kleiner sein darf, je größer die Anzahl der Eπdgeräte in einem beobachteten Teilgebiet des Verkehrswegenetzes ist.
Sollten in einem Fahrzeug, das sich in dem beobachteten Wegstreckennetz bewegt, mehrere in Betrieb befindliche Endgeräte vorhanden sein und diese für die Beobachtung ausgewählt worden sein, so ist dies leicht daran erkennbar, dass die ermittelten Laufeeitwerte und auch die damit erfassteπ Tageszeitinformatioπeπ für solche Geräte gleich ist. Hierdurch wird im Prinzip eine höhere Verkehrsdichte vorgetäuscht. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass im Fall der vollständig oder nahezu zeitgleicheπ Erfassung mehrerer Endgeräte mit demselben charakteristischen Muster der Signallaufeeiten lediglich eines dieser Endgeräte für die Auswertung berücksichtigt wird.
Vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren in einem GSM-Mobilfunknetz anwenden.
Die räumliche Auflösung bei der Positionsbestimmung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich dadurch verbessern, dass die kleinste Messeinheit, die bei der Ermittlung der Signallaufeeiten im jeweiligen Mobilfunknetz zugrunde gelegt wird, verringert wird. Im GSM-Standard beträgt diese Messeinheit beispielsweise 3, 69 μs. Dies entspricht, da die Signallaufeeit den Hin- und Rückweg beinhaltet, einer einfachen Distanz von etwa 550 m.
Bei dem erfinduπgsgemäßen Verfahren geht es weniger um die exakte Ortung eines einzelnen Mobilfunkendgeräts, sondern vielmehr um die Zählung und Verfolgung einer ausreichenden Anzahl von Endgeräteπ, die in einem räumlich begrenzten Gebiet (z.B. einem Straßenabschnitt) anwesend sind und sich entsprechend bewegen. Dabei liegt ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass die erforderlichen Kommunikationskosteπ außerordentlich niedrig gehalten werden können. Die wesentlichen Auswertungen können nämlich in den jeweiligen Basisstatioπen ausgeführt werden, in denen ohnehin für den Betrieb des Mobilfuπkπetzes die ' Signallaufeeiten bestimmt Werden müssen. Das Entstehen von Kommuπikationskosten kann auf die Fälle beschränkt werden, in denen die Auswertung in einer Basisstation auf das Vorliegen einer atypischen Verkehrssituation hindeutet, die an die Zentrale weitergeleitet werden muss.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der einzigen Figur dargestellten schematischen Ausführuπgsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt ausschπittsweise drei Basisstationen BS1 , BS2, BS3 eines Mobilfuπknetzes, in deren Sendegebiet eine Hauptstraße und eine Nebenstraße verlaufen, wobei die Nebenstraße in die Hauptstraße mündet. In Form konzentrischer Kreise sind die zunehmenden Signallaufeeiten im jeweiligen Seπdegebiet der Basisstatioπeπ BS1 , BS2, BS3 dargestellt Die einzelnen Kreise sind aufsteigend mit den Ziffern 1 bis 5 bezeichnet, während die Position der Basisstation selbst mit der Ziffer 0 belegt ist. Bei einer kleinsten Einheit für die Sigπallaufeeit von 3,69 μs für den GSM-Standard bedeutet dies, dass das Gebiet des ersten Kreises die Orte umfasst, an denen die Signallaufeeit kleiner als 3,69 μs. ist. Im Gebiet des nächsten konzentrischen Kreises 2 liegen die Signallaufeeiten jeweils im Bereich von ein- bis zweimal 3,69 μs usw. Somit entspricht der Schritt von einem Kreis zum nächst größeren einer einfachen Distanz von etwa 550 m. Ein Endgerät, das sich im Gebiet der drei Basisstationen bewegt, wird also eine der Bewegung entsprechende Folge von Signallaufeeiten bezüglich der drei Basisstationeπ erzeugen, die für den benutzen Straßenverlauf typisch, d.h. eindeutig ist. Jedem Messpunkt entlang der Straße kommt ein Wertepaar von drei einzelnen Laufzeiten bezogen auf jeweils eine der drei Basisstatioπeπ zu. Befindet sich ein in einem Fahrzeug mitgeführtes Eπdgerät beispielsweise auf der Hauptstraße an der Abzweigung der Nebenstraße, so würde für diesen Messpuπkt das
Wertepaar (5; 4; 5) ermittelt werden. Das bedeutet, dass sich das Eπdgerät bezüglich der Basisstation BS1 im Kreis 5, bezüglich der Basisstation BS2 im Kreis 4 und bezüglich der Basisstatioπ BS3 im Kreis 5 befindet. Wenn nun das Fahrzeug in die Nebenstraße einbiegt, verharrt die "Laufeeitkoordiπate" der Basisstatioπ 1 zunächst für kurze Zeit auf dem Wert 5 und steigt dann sukzessive weiter an. Gleichzeitig ändert sich die "Laufeeitkoordinate" bezüglich der Basisstatioπ 2 kurzzeitig von dem Wert 4 und verharrt für längere Zeit auf dem Wert 5, während die "Laufeeitkoordinate" bezüglich der Basisstatioπ 3 zunächst von 5 auf 4 ändert und dann für längere Zeit auf dem Wert 3 verharrt. Auf diese Weise kann dem geographischen Streckenverlauf ein charakteristisches Muster von Laufeeiten oder den Laufzeiten entsprechenden Werten zugeordnet werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erfassung von Verkehrslagedateπ in einem Verkehrswegenetz, das von einem zellularen Mobilfunknetz mit einer Vielzahl von Basisstationen überdeckt ist und in dem sich eine Vielzahl von Fahrzeugen bewegt, die jeweils mit einem in Betrieb befindlichen mobilen Endgerät für das Mobilfunknetz versehen sind, wobei Informationen über Signallaufeeiten zwischen den Eπdgeräteπ und den Basisstationen erfasst und zur Abschätzung des aktuellen Aufenthaltsorts einzelner Endgeräte benutzt werden, dadurch gekennzeichnet,
- dass zumindest für einen Teii der einzelnen Verkehrswege des Verkehrswegenetzes zumindest für ausgewählte Basisstationen charakteristische Muster von Werten (im folgenden als Signallaufeeiten bezeichnet), die für die Signallaufeeiten bezüglich der jeweiligen Basisstation bei Bewegung eines Endgeräts entlang dem Streckenveriauf des jeweiligen
Verkehrswegs repräsentativ sind, ermittelt und dauerhaft gespeichert werden,
- dass das jeweilige charakteristische Muster oder eine für dieses Muster repräsentative Wertefolge auf den Streckenveriauf des jeweiligen Verkehrswegs abgebildet wird (Eichung), - dass zur Gewinnung aktueller Verkehrslageinformationen die Signallaufeeiten ausgewählter Eπdgeräte, die sich im Sendegebiet der jeweiligen Basisstation befinden, erfasst und mit den gespeicherten Mustern verglichen werden, wobei anhand des Vergleichs entschieden wird, auf welchem Verkehrsweg sich das jeweilige Endgerät aktuell befindet oder auf welchem Verkehrsweg es bewegt wurde und
- dass daraus Informationen zur Verkehrslagebeurteilung gewonnen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristischen Muster durch statistische Auswertungen der
Signallaufzeiten einer Vielzahl von über die Verkehrswege bewegten Endgeräten gewonnen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristischen Muster durch fortlaufende Erfassung der für ein einzelnes, vorzugsweise mittels eines Fahrzeugs bewegtes Eπdgerät im jeweiligen Sendegebiet einer Basisstatioπ ermittelt werden.
s 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristischen Muster der Signallaufeeiten aus den Werten bezüglich mehrerer benachbarter Basisstationeπ gebildet werden, wobei dem jeweiligen Aufenthaltsort des Endgeräts jeweils ein entsprechendes Wertepaar 0 im Sinne der Koordinaten eines vielachsigen Koordinatensystems zugeordnet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 5 dass zusätzlich zu den Signallaufeeiten der ausgewählten Endgeräte auch
Informationen über den Zeitpunkt der Ermittlung dieser Signallaufeeiten erfasst und zeitweilig gespeichert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Zeitpunktinformationen und der Zuordnung der Werte der Signallaufeeiten zum Streckenverlauf Größen abgeleitet werden, die für die Geschwindigkeit der Bewegung des Endgerats entlang des jeweils zugeordneten Verkehrswegs repräsentativ sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gewonnenen Informationen an eine für eine Vielzahl von
Basisstationen zuständige Verkehrslagezentrale weitergemeldet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen vorrangig nur bei Feststellung von Anomalien in der Verkehrslage des jeweils beobachteten Teilgebiets des Verkehrswegeπetzes weitergemeldet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer kleinen Anzahl von Eπdgeräten, die sich in einem Teilgebiet des Verkehrswegenetzes aktuell aufhalten, ein großer Prozentsatz der Endgeräte zur Gewinnung von Informationen zur Verkehrslagebeurteilung ausgewählt wird, während bei einer entsprechend großen Anzahl von Endgeräten nur ein kleiner Prozentsatz ausgewählt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der in einer Zeiteinheit im Bereich eines Verkehrsweges sich bewegenden Endgeräte als Kriterium für die Verkehrslagebeurteilung mit herangezogen wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der vollständig oder nahezu zeitgleichen Erfassung mehrerer Eπdgeräte mit demselben charakteristischen Muster der Signallaufeeiten lediglich eines dieser Eπdgeräte für die Auswertung berücksichtigt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass es in einem GSM-Mobilfuπknetz angewendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinste Messeiπheit bei der Ermittlung der Signallaufeeiten zur Verbesserung der räumlichen Auflösung verringert wird.
14. Gerätesystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1
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