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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung und Bereitstellung
von Verkehrsinformationen durch die Sammlung und Verarbeitung verkehrsbedingter
Zusatzdaten. Die Erfindung betrifft gleichfalls ein System zur Umsetzung
des Verfahrens.
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Generell
sind Verfahren zur Bereitstellung von Verkehrsinformationen bekannt,
bei denen aktuelle Verkehrsmeldungen zentral gesammelt und beispielsweise über Radiosender
verbreitet werden. Zudem sind Systeme bekannt, die per Radiosignal
oder per SMS Verkehrsmeldungen in Form digitaler Daten versenden,
die dann zur Routenplanung in die Navigation einbezogen werden.
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Weiterhin
sind Verfahren zur Erstellung von Prognosen betreffend den zukünftig zu
erwartenden Verkehr auf einem bestimmten Streckenabschnitt bekannt.
Ein solches Verfahren zusammen mit einem entsprechenden System werden
beispielsweise in
DE
100 63 763 A1 beschrieben. Bei diesem System werden abstrakte
und umfangreiche Ergebnisse theoretisch ermittelter Verkehrsprognosen
auf eventuell für
den Nutzer interessante Teile analysiert, wobei diese Teile dann
dem Nutzer dargeboten werden.
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Nachteilig
an den bislang eingesetzten Verfahren zur Integration von Verkehrsinformationen
ist, dass sie nur auf aktuell ermittelten Daten basieren und keine
Prognose zulassen. Andererseits ist an den bekannten Systemen zur
Prognose nachteilig, dass sie auf mehr oder weniger guten Rechenmodellen
basieren, aber nicht die aktuelle Situationen berücksichtigen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Erzeugung und Bereitstellung
von Verkehrsinformationen zu schaffen, dass bei einfacher und kostengünstiger
Umsetzung eine optimierte Routenplanung insbesondere auch anhand
treffsicherer Prognosen über
die Verkehrssituation auf bestimmten Streckenabschnitten zu bestimmten
Zeiten ermöglicht
wird. Zudem ist es die Aufgabe der Erfindung, ein System zur Umsetzung
des Verfahrens zu schaffen.
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Diese
Aufgaben werden mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und dem System
nach Anspruch 13 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
jeweiligen Unteransprüchen genannt.
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Der
wesentliche Gesichtspunkt der Erfindung besteht darin, Verkehrsinformation
nicht, wie bislang, nur aus gesammelten Zustandsdaten über momentan
betroffene Streckenabschnitte zu generieren, wie es beispielsweise
von Verkehrsmeldungen im Rundfunk und Traffic Message Channel (TMC)
bekannt ist, oder sie aus rein theoretischen Berechnungen abzuleiten,
sondern „echte" Fahrtdaten von einer
Vielzahl von Verkehrsteilnehmern, die sich gerade auf einer Reise
befinden oder die eine Reise planen, zu nutzen und dann an eine
zentrale Stelle zu übermitteln,
wo sie gesammelt und ausgewertet werden. Anhand dieser Fahrtdaten
werden dann erfindungsgemäß Rückschlüsse auf
das Verkehrsaufkommen auf bestimmten Streckenabschnitten zu bestimmten
Zeiten gezogen, wobei versucht wird daraus abzuleiten, wann sich
wie viele Fahrzeuge auf ihren individuell völlig verschiedenen Reisen in den
bestimmten Streckenabschnitten treffen.
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Erfindungsgemäß werden
dazu eine Vielzahl von Verkehrsteilnehmern mit mobilen Sendegeräten ausgestattet,
mit denen jeweils individuelle Fahrtdaten betreffend die aktuelle
Reise des Verkehrsteilnehmers drahtlos an eine zentrale Rechenanlage (Server) übermittelt
werden. Solche Fahrtdaten können
der Start, das Ziel sowie der Fahrtbeginn der Reise sein. Als mobile
Sendegeräte,
die dem Verkehrsteilnehmer respektive seinem Fahrzeug zugeordnet sind,
bieten sich dabei Geräte
an, die über
die vorhandenen Mobilfunknetze mit dem Server kommunizieren. Wenn
nun die Fahrtdaten von möglichst
vielen Verkehrsteilnehmern auf diese Weise gesammelt werden, kann
daraus zeitbezogene Streckeninformationen betreffend einzelne Streckenabschnitte
extrapoliert werden. Anhand einer ausreichenden Menge von Fahrtdaten
kann das System beispielsweise ermitteln, dass an einem bestimmten
Tag gegen 16:00 Uhr mindestens 1500 Fahrzeuge vor der Baustelle auf
der A3 bei Montabaur in Fahrtrichtung Frankfurt zu erwarten sind,
wobei diese vorher auf ganz verschiedenen Strecken unterwegs waren.
Die Streckeninformation kann in diesem Fall durch Summation der
Anzahl innerhalb eines bestimmten Zeitfensters in einem bestimmten
Streckenabschnitt befindlichen Fahrzeuge erzeugt werden, wobei die
Anzahl der Fahrzeuge anhand der Fahrtdaten dieser Fahrzeuge ermittelt
wird. Eine solche Streckeninformation wird dann an Empfangsgeräte der Verkehrsteilnehmer
drahtlos übermittelt,
wobei die Empfangsgeräte und
die Verkehrsteilnehmer damit die Möglichkeit bekommen, sich auf
diese Situation einzustellen. Die Streckeninformation kann also
recht treffsichere Vorhersagen über
das zu bestimmten Zeiten zu erwartende Verkehrsaufkommen innerhalb
bestimmter Streckenabschnitte enthalten.
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Im
einfachsten Fall können
ein Startpunkt, eine Startzeit und ein Zielort manuell über eine
Tastatur des Sendegerätes
als Fahrtdaten eingegeben, die dann per einmaligem Befehl an den
Server übermittelt
werden. Besonders komfortabel ist es jedoch, diese Daten einem im
Fahrzeug vorhandenen Navigationssystemen zu entnehmen und automatisch
zu versenden. Falls ein solches Navigationssystem ehedem vorhanden
ist, ist es außerdem
vorteilhaft, als Fahrtdaten auch die aktuellen Positionsdaten zu übermitteln,
wobei diese Übermittlung
vorteilhafterweise automatisch und in vorgebbaren zyklisch wiederkehrenden
Abständen
stattfindet. Mit diesen Daten können
alternative Routenempfehlungen gegeben werden, wobei es natürlich vorteilhaft
ist, die Streckeninformation nicht über Rundfunk zu verbreiten,
sondern sie in einem solchen Format, beispielsweise TMC, zur Verfügung zu
stellen, das von den in den Fahrzeugen vorhandenen Navigationssystem selektiv
verarbeitet werden kann.
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Erfindungsgemäß werden
gewissermaßen Routenverläufe einer
Vielzahl von Fahrzeugen unter Berücksichtigung des zeitlichen
Faktors auf das Straßennetz projiziert
und ermittelt, wann sie sich wo vereinen. Dabei kann es sich um
Fahrtdaten erst geplanter Fahrten und/oder aktueller Fahrten handeln.
In einer vorteilhaften Ausführungsform
werden eine Vielzahl von Fahrtdaten über einen langen Zeitraum gespeichert,
so dass neben aktuellen Fahrtdaten auch historische Fahrtdaten zur
Erzeugung der Streckeninformation zur Verfügung stehen. Die historischen Fahrtdaten
können
dann statistisch ausgewertet und dem System zur Verfügung gestellt
werden. Dabei können
historische Fahrtdaten auch in der ausgewerteten Form als Streckeninformation
archiviert werden. Anhand historischer Daten kann das System auch
lernen, dass es beispielsweise immer zu bestimmten Zeiten bestimmter
Tage vor dem Elbtunnel zu langen Staus kommt. Gemäß der Erfindung
können
all diese zur Verfügung
stehenden Daten im Hinblick auf eine zu erwartende Verkehrssituationen ausgewertet
werden. Die Erfindung liegt also gewissermaßen darin, zu erwartende Verkehrssituationen anhand
möglichst
vieler tatsächlicher
erhobener Daten zu simulieren. Solche Simulationen sind beispielsweise
von Wetterprognosen bekannt, die sich bestimmter Modelle bedienen
und diese auf vorhandene Daten anwenden. Entsprechend kann auch
für die
Verkehrsprognosen auf bekannte Funktionen zurückgegriffen werden.
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Die
besonderen Vorteile der Erfindung liegen darin, dass es nunmehr
möglich
ist, eine gegenüber dem
Stand der Technik hinsichtlich der Routenplanung und der Abschätzung der
Ankunftszeiten deutlich verbesserte Navigationsunterstützung für Autofahrer
zu bieten. Dabei ist ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung,
dass sich standardisierte Consumer Hardware, insbesondere herkömmliche
Mobiltelefone, nutzen lassen, so dass die Erfindung für einen
großen
Kreis von Endkunden zu kostengünstigen
Bedingungen erschwinglich ist. Das ist insofern besonders wichtig,
als das Verfahren insofern vom Ausmaß der Verbreitung „lebt", als eine weite
Verbreitung eine gute Statistik erzeugt. Ein weiterer Vorteil der
Erfindung liegt darin, dass Navigationsysteme erheblich „intelligenter" und vorausschauender
werden. Zudem können
die Systembetreiber Verkehrsinformationen bündeln und diese kommerziell
zur Verfügung
stellen.
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Vorteilhaft
ist auch, dass die Erfindung auf derzeit schon erhältlicher
Technik, wie sie insbesondere von der Mobilkommunikation über GPRS
oder UMTS Standard bekannt ist, aufgebaut werden kann. Auch das
für die
Navigation erforderliche digitale Kartenmaterial ist vorhanden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist auch, dass sich Fahrzeuge
mit Navigationssystem mit dem erfindungsgemäßen System einfach aufrüsten lassen,
indem beispielsweise das Navigationssystem lediglich um das zur
Kommunikation nötige
Mobiltelefon ergänzt
wird. Auch solche Kombinationen aus Navigationssystem und Mobiltelefon
werden heute schon als „Telematik" Systeme in Kraftfahrzeugen
eingesetzt und brauchen für
die Umsetzung der Erfindung lediglich mit der entsprechenden Funktionalität ausgestattet
werden. Besonders vorteilhaft ist es, vorhandene Navigationsgeräte, wir GPS,
GLONASS oder mobilfunknetzbasierte Lokalisierungsmechanismen, zu
benutzen. Bei der Ermittlung der Streckeninformationen können auch
entsprechend einfach von anderen Systemen zur Verfügung gestellte
Verkehrsmeldungen berücksichtigt werden,
wie sie insbesondere über
TMC übermittelt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
es daher vorzusehen, dass der Server weitere verkehrsrelevante Informationen,
beispielsweise über
aktuelle Verkehrsbehinderungen oder auch über lokale Wetterverhältnisse, aus
anderen Quellen erhält.
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Der
zentrale Server kann auch zur Überwachung
des Zugriffs auf das System eingesetzt werden, wobei die Authentifizierung
der Nutzer beispielsweise über
die MSISDN des mobilen Endgerätes oder über Nutzernamen
und Passwort erfolgen kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
erfasst der Server auch den Gebrauch des Systems durch den Kunden,
um diesen nach vorgegebenen Kriterien, beispielsweise der zeitlichen
Dauer des Gebrauchs oder der gefahrenen Strecke abzurechnen.
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Zur
Umsetzung der Erfindung ist zunächst der
Betreiber des Systems, der insbesondere den Server zur Verfügung stellt,
erforderlich. Dieser setzt Hardware und Software Komponenten als
Laufzeitumgebung für
die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein. Dabei kann
es sich auch um eine Vielzahl physisch voneinander getrennter Systemkomponenten
handeln. Als mobile sendende Endgeräte bieten sich Endgeräte mit einer
Benutzeroberfläche
zur Bedienung, insbesondere zur Eingabe von Routen und Zielorten,
an. Derartige Endgeräte
sind auch heute schon vielerorts in Kraftfahrzeugen als Telematik
Systeme insbesondere im Zusammenhang mit Navigationssystemen vorhanden.
Die Komponenten zur Lokalisierung können sich beispielsweise des
Global Positioning Systems (GPS) bedienen. Diese Komponenten können eigenständig oder
in die sendenden Endgeräte
integriert sein. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Server Zugriff
auf eine Datenbank hat, die die oben dargestellte Profilinformation sowie
benutzerspezifische Informationen bezüglich Berechtigung zur Nutzung
des Systems und deren Abrechnung, sowie die jeweiligen letzten oder
aktuellen Aufenthaltsorte der Nutzer enthält.
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Wie
oben schon angedeutet, kann die Erfassung der Fahrtdaten im einfachsten
Falle „manuell" erfolgen. Dabei
kann der Nutzer Eckdaten seiner Reise über das Endgerät eingeben
und an den Server schicken. Als solche Eckdaten können beispielsweise
Start, Zielort, Startzeit und geplante Route eingegeben werden.
Anhand dieser Daten kann der Server ermitteln, wann der Verkehrsteilnehmer
an welcher Stelle zu erwarten ist. Diese Daten können einerseits zur Berechnung
der Verkehrsdichte zu bestimmten Zeiten auf bestimmten Streckenabschnitten
herangezogen werden, wobei andererseits die daraus berechneten Prognosen
wiederum die Routenplanung für
den Verkehrsteilnehmer beeinflussen.
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Wie
schon beschrieben, ist es vorteilhaft, wenn diese Daten automatisch übermittelt
werden und wenn zusätzlich
von Navigationssystemen ermittelte aktuelle Positionsdaten der Verkehrsteilnehmer genutzt
werden. Im Idealfall kommuniziert das Navigationssystem des Fahrzeugs
kontinuierlich mit dem Server. Dabei können, insbesondere nach vorheriger Authentifizierung
oder einer Autorisierung kontinuierlich die aktuellen Orts- und
Geschwindigkeitsinformationen zusammen mit der aktuellen Zeit und
dem Datum erfasst und an den Server unter Nutzung der Möglichkeit
der mobilen Datenkommunikation übermittelt
werden. Die Übertragung
kann in einem serverseitig festlegbaren Intervall stattfinden, wobei
die Daten zwischenzeitlich im Endgerät zwischengespeichert werden
können.
Die Erfassung von Orts- und Geschwindigkeitsinformationen sowie
deren Übertragung
kann Endgeräteseitig
unterbleiben sofern keine Ortsveränderung festgestellt wird.
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Die Übertragung
der Daten erfolgt vorteilhafterweise in komprimierter Form, wobei
es wegen des geringeren Datenvolumens besonders vorteilhaft ist, wenn
diese Daten in Form von „Delta-Informationen", also als Information
lediglich über
eine Änderung, übertragen
werden, wobei beispielsweise statt der absoluten Ortsinformation
mit geografischer Länge und
Breite lediglich der Differenzvektor und die Differenzgeschwindigkeit
im Verhältnis
zur letzten übertragenen
Geschwindigkeit bzw. Ortsinformatiorien übertragen wird. Dabei kann
in regelmäßigen Abständen oder
nach Kommunikationsstörungen
eine Übertragung
der Gesamtinformation in Form der Ortskoordinaten sowie der Geschwindigkeit
erfolgen.
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Bei
Störungen
in der mobilen Datenübertragung,
beispielsweise in Funklöchern,
ist es vorteilhaft, die Fahrtdaten im Endgerät zu speichern und sie erst
zu übertragen,
nachdem die mobile Datenkommunikation neu aufgebaut wurde. Zudem
ist es vorteilhaft, die Orts- und Geschwindigkeitsinformationen auf
Plausibilität
hin zu überprüfen und
gegebenenfalls zu korrigieren oder zu löschen. Solche Korrekturen können beispielsweise
mit dem bekannte Verfahren des „Map-Matching" durchgeführt werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden Profile,
insbesondere aufgrund „historischer" Daten, erstellt,
die ebenso zur Erstellung der Prognosen herangezogen werden können. Solche
Profile können
zeitabhängige
oder nutzerspezifische Datenbestände
sein, die sich auf Routen oder auf Streckenabschnitte beziehen.
Der Server kann die eingehenden Daten nutzen, um Verkehrsprofile,
insbesondere nutzerspezifische oder nicht nutzerspezifische Bewegungsprofile
sowie Orts-, Straßen-,
Straßenabschnitts-,
Richtungs- oder zeitspezifische Profile der Verkehrsdichte zu erstellen.
Auch diese Daten können
dazu genutzt werden, um Routenprognosen zu erzeugen oder um dynamische
Fahrzeitprognosen auf der Basis der Geschwindigkeitsprofile abzugeben.
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Eine
besondere Art von Profilen sind nutzerspezifische Bewegungsprofile.
Dabei können
nutzerspezifisch erfasste Ortsinformationen im Zusammenhang mit
Straßenabschnitten
für die
jeweilige Richtung der Befahrung zugeordnet werden. Daraus ergibt
sich eine Route, die der Verkehrsteilnehmer vom Startpunkt zum Endpunkt
befahren hat. Diese Route ergibt zusammen mit der Zeitinformation
einen Datenbankeintrag, der einen Teil des nutzerspezifischen Bewegungsprofils
bilden kann. Es sind auch nutzerunspezifische Bewegungsprofile denkbar.
Dabei werden die nutzerspezifisch erfassten Ortsinformationen für Straßenabschnitte
und für
die jeweilige Richtung der Befahrung zugeordnet. Der Zeitpunkt der
Befahrung wird auch mit festgehalten. Daraus ergibt sich eine Folge
von Streckenabschnitten zwischen Start und Ziel mit der jeweiligen
Verkehrsdichte zu bestimmten Zeiten. In ihrer Gesamtheit stellt
diese Sammlung an zeitlich zugeordneten Folgen von Streckenabschnitten
die nutzerunspezifischen Bewegungsprofile dar.
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Bei
der Erstellung von Geschwindigkeitsprofilen werden die nutzerspezifischen
erfassten Ortsinformationen den Straßenabschnitten für die jeweilige Richtung
der Befahrung zugeordnet. Dabei wird auch der Zeitpunkt und die
Geschwindigkeit der Befahrung festgehalten. Über die Zeit ergibt sich für jeden
Streckenabschnitt eine umfangreiche Sammlung von Datum-Uhrzeit/Geschwindigkeits-Paaren,
die für
die Prognosen herangezogen werden können.
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Wie
schon angedeutet, werden vorteilhafterweise Funktionen implementiert,
die eine Authentifizierung, eine Autorisierung und/oder eine Möglichkeit zur
Abrechnung unterstützen.
Die Authentifizierung des Nutzers kann dadurch geschehen, dass sich
dieser mit Eingabe einer vorher vereinbarten Kombination von Username
und Passwort identifiziert. Im weiteren kann die bei der Datenübertragung
vom Endgerät
verwendete IP-Adresse zur Identifikation genutzt werden, über die
der Server das Endgerät
identifiziert. Dieser IP-Adresse kann seitens des Netzbetreibers
eine Mobilfunknummer und dieser wiederum ein Nutzer zugeordnet sein.
Zur Autorisierung kann auf die in der Datenbank abgebildeten nutzerspezifischen
Nutzungsrechte zugegriffen werden, welche die Nutzung zeitlich,
räumlich
und/oder nach anderen Kriterien einschränken können. Bei einer räumlichen Einschränkung der
Nutzung können
die jeweils aktuell vom Endgerät übermittelten
Ortsinformationen zur Prüfung
der räumlichen
Einschränkung
verwendet werden.
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Die
Abrechnung erfolgt vorteilhafterweise auf der Basis von nutzerspezifischen
Abrechnungsereignissen, die vom Server generiert und externen Billing-Systemen
zur Verfügung
gestellt werden. Dabei sind Abrechnungen anhand der vom Nutzer innerhalb
eines Zeitraums zurückgelegten
Strecke oder anhand übermittelter
Routeninformationen möglich.
Auch eine Abrechnung auf der Basis benutzter Verkehrswege, beispielsweise
Autobahnen, kann vorteilhaft sein.
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In
der Figur ist das erfindungsgemäße Verfahren
zur Erzeugung und Bereitstellung von verkehrsrelevanter Information
anhand eines vereinfachten Schaubildes dargestellt:
Gezeigt
sind zwei Verkehrsteilnehmer in ihren Fahrzeugen 1 und 2,
die jeweils mit einem mobilen Sende-Empfangsgerät, dessen Antennen 3 sichtbar
sind, ausgestattet sind. Die Fahrzeuge 1 und 2 haben
ein Navigationssystem, das als Fahrtdaten die Positionsdaten des
jeweiligen Ortes, hier mit A und B gekennzeichnet, sowie die Geschwindigkeit
der Fahrzeuge bestimmt, der sich jeweils auf einer Straße 4 und 5 befindet.
Mit den mobilen Sendegeräten
werden jeweils individuelle Fahrtdaten drahtlos an eine zentrale über ein
Funknetz erreichbare Rechenanlage 6 übermittelt. Auf der Rechenanlage 6 ist
eine Funktionalität
realisiert, die Fahrtdaten und Positionen einer Vielzahl von Verkehrsteilnehmern
sammelt und zu zeitabhängiger
Streckeninformationen betreffend einzelne Streckenabschnitte verarbeitet,
wobei hier ein Streckenabschnitt 7, der zwischen zwei Ausfahrten
der Autobahn 4 liegt, gezeigt ist. Die Rechenanlage 6 übermittelt
wiederum die Streckeninformationen an die Sende-Empfangsgeräte der Verkehrsteilnehmer
drahtlos.
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Die
Rechenanlage 6 weist einen Server 8 auf, der Zugriff
auf eine Datenbank 9, auf der Profile, insbesondere ausgewertete
historische Fahrtdaten, hinterlegt sind. Zur Ermittlung der Streckeninformationen
kann die Rechenanlage 6 auf Verkehrsmeldungen anderer Systeme 10 und
Informationen betreffend die aktuelle Wettersituation auf bestimmten Streckenabschnitten
zurückgreifen.
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In
dem hier dargestellten Beispiel stehen der Rechenanlage 6 als
Fahrtdaten die aktuellen Positionen A und B der Fahrzeuge 1 und 2,
sowie deren Geschwindigkeit und das jeweilige Ziel C und D zur Verfügung. Anhand
dieser Fahrtdaten ermittelt die Rechenanlage, dass sich die Fahrzeuge 1 und
2 gemeinsam zu derselben Zeit auf dem Streckenabschnitt 7 befinden
werden, auch wenn sich ihre Routen nachher wieder trennen werden.
Da die Rechenanlage 6 weiß, dass zudem noch 1500 andere
Fahrzeuge zu dieser Zeit den Streckenabschnitt 7 in dieser
Richtung nutzen und da der Wetterbericht für diese Gegend Regen angesagt
hat, kann sie prognostizieren, dass es zu Verkehrsstockungen kommt.
Diese Streckeninformationen wird an die Verkehrsteilnehmer in einem
Format übermittelt,
das eine Einbeziehung in die individuelle Navigation ermöglicht.
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In
diesem Beispiel wurde die Streckeninformation durch Summation der
Anzahl innerhalb eines bestimmten Zeitfensters in dem Streckenabschnitt 7 befindlichen
Fahrzeuge erzeugt, wobei die Anzahl der Fahrzeuge anhand der Fahrtdaten
dieser Fahrzeuge ermittelt wird.