TWI490453B - Method and system of traffic information estimation using action user signaling - Google Patents

Description

利用行動用戶信令之交通資訊估計方法及系統

本發明係關於一種利用行動用戶信令之交通資訊估計方法及系統，特別指一種利用移動行動用戶與網路間發生之特定信令資料，來推估一或多條指定道路範圍內之車流量與車輛密度，再藉由推估之車流量與車輛密度計算，產生一或多條指定道路範圍之交通資訊之系統與方法。

以往，交通資訊的取得需依靠各地方警民主動通報、部份具有全球定位系統的探偵車(GPS-Based Vehicle Probe，GVP)以及固定式車輛偵測器(Vehicle Detector，VD)等裝置回饋的交通資訊。近年來，交通領域所進行的相關研究與應用系統運用不同蒐集方式及技術如車輛偵測器、GVP、採用電子道路收費系統(Electronic Toll Collection，ETC)為基礎的車輛探偵(ETC-Based Vehicle Probe，EVP)、以及手機基地台為基礎的車輛探偵(Cellular-Based Vehicle Probe，CVP)等技術來進行車輛交通參數資料的偵測。

行動用戶擁有移動空間度和時間度的優點。現有的CVP交通資訊蒐集技術是以行動手機作為交通資訊偵探工具，來蒐集行動電話與網路系統間傳遞的信令，並且大多利用用路人撥/接電話發生換手(handover) 與位置更新等事件間的位置與時間差來推估道路車速。第1圖是利用行動裝置撥/接電話發生兩次換手來估算車速的先前技術示意圖，其中，行動裝置在時間t0時開始撥/接電話，在時間t1時的位置L1上發生一次換手，並且在時間t2時的位置L2上發生另一次換手，車速估算為(L2-L1)/(t2-t1)。第2圖是利用行動裝置發生兩次位置更新來估算車速的先前技術示意圖，其中，行動裝置從位置區域LA0開始移動，在時間t1時的位置L1上發生一次位置區域間(inter-LA)位置更新，並且在時間t2時的位置L2上發生另一次位置區域間位置更新，車速估算為(L2-L1)/(t2-t1)。

在現有技術中，例如，預先以車輛搭載GPS與行動通訊模組進行路測、學習記錄通話交遞發生位置資訊、以及決定兩交遞地點之間的行車距離，並且僅以行動電話發生換手的基地台地理位置來推估道路車速。另外例如，收集用戶於兩位置區域(Location Area，LA)發生位置更新的行動通訊信令，並且僅以行動電話發生位置更新的基地台地理位置來推估車速。

在現有技術中，例如，從全球行動通訊系統網路中擷取介面訊號，利用分析位置區域更新的行動通訊信令，並結合資料探勘的方式來推估終端使用者的即時交通資訊的技術。在現有技術中，另有基於3G行動通訊網路訊號之交通資訊的技術，此技術利用正常位置更新(Normal Location Updates，NLU)並利用被選擇的換手(Selected Handovers，SHO)來計算取得道路車速。

上述技術之交通資訊的取得可能會產生交通資訊量的不穩定，例如，藉由兩次換手取得的有效樣本太少、或是藉由兩次位置區域更 新其樣本數間隔時間太長。並且，也可能造成車輛偵測器佈建與維運成本高。

由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。

本案發明人鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本發明之利用行動用戶信令之交通資訊估計方法及系統。

利用行動網路偵測道路交通資訊優點在於涵蓋範圍廣，然在先前技術中，存在交通資訊量不穩定的問題，包括藉由兩次換手取得的有效樣本太少、或是藉由兩次位置區域更新其樣本數間隔時間太長。

本發明之目的提供一種利用行動用戶信令之交通資訊估計方法及系統，利用效率化、低成本、交通資訊蒐集涵蓋面最大的技術，來提供用路人所需之道路交通資訊資料。

本發明可提供一種利用行動用戶信令之交通資訊估計方法及系統，其方法係包含：藉由一或多個樣本擷取分析裝置，來擷取一或多條指定道路範圍內，經過道路之移動行動用戶與網路間發生之特定信令(signaling)資料；由一或多個交通資訊計算裝置之車流量推估程序，統計其一指定時間(T)內，跨邊界移動事件(Location Area Update，LAU)之數量，來計算一或多條指定道路範圍內之車流量(F)；由一或多個交通資訊計算裝置之車輛密度推估程序，統計其指定時間內，發生周期性位置更新事件 (Periodic-LAU)和語音通話行為(Voice call)之數量後，來計算一或多條指定道路範圍內之車輛密度(D)，將計算出之車流量除以車輛密度後，可得到一或多條指定道路範圍內於指定時間內之平均車速(V=F/D)，將一或多條指定道路範圍之道路長度(L)除以得到之平均車速後，可產生欲經過此一或多條指定道路範圍之平均旅行時間(Tr=L/V)。

以及利用行動用戶信令之交通資訊估計系統，包含一或多個樣本擷取分析裝置以及一或多個交通資訊計算裝置。樣本擷取分析裝置，用以擷取一或多條指定道路範圍內，經過道路之移動行動用戶與行動網路間發生之特定信令(signaling)資料，包括：行動用戶之跨邊界移動事件(LAU)、行動用戶之周期性位置更新事件(Periodic-LAU)和行動用戶之語音通話行為(Voice call)；交通資訊計算裝置，利用上述擷取之行動用戶信令資料，於指定時間(T)內，可計算出一或多條指定道路之車流量(F)與車輛密度(D)，並其相除計算後，可產生指定道路之平均車速(V=F/D)資訊。還可將一或多條指定道路範圍內之AB兩點間距離(L)除以得到之平均車速，產生欲經過此一或多條指定道路範圍之平均旅行時間(Tr)資訊。

本發明提供一種利用行動用戶信令之交通資訊估計方法，藉由一個或複數個樣本擷取分析裝置，擷取一條或複數條指定道路範圍內，經過道路之移動行動用戶與網路間發生之特定信令資料；由一個或複數個交通資訊計算裝置中之車流量推估程序，統計其一指定時間(T)內，跨邊界移動事件(Location Area Update，LAU)之數量，計算該一條或該複數條指定道路範圍內之車流量(F)；由該一個或該負數個交通資訊計算裝置中之車輛密度推估程序，統計其該指定時間內，發生周期性位置更新事件 (Periodic-LAU)和語音通話行為(Voice call)之數量後，計算該一條或該複數條指定道路範圍內之車輛密度(D)，將計算出之車流量(F)除以車輛密度(D)後，可得到該一條或該複數條指定道路範圍內於指定時間內之平均車速(V=F/D)，將該一條或該複數條指定道路範圍之道路長度(L)除以得到之平均車速(V=F/D)後，產生欲經過該一條或該複數條指定道路範圍之平均旅行時間(Tr=L/V)，步驟包含：步驟一：先藉由該一個或該複數個樣本擷取分析裝置中之指定道路範圍選取程序，選定該一條或該複數條指定道路之車速偵測點A與車速公布點B，AB兩點間距離，係為指定道路範圍長度(L)；步驟二：藉由該一或該複數個樣本擷取分析裝置中之行動網路信令資料擷取程序，擷取該一條或該複數條指定道路範圍內，經過該一條或該複數條指定道路範圍之移動行動用戶與網路間發生之特定信令資料，係為行動用戶之跨邊界移動事件、行動用戶之周期性位置更新事件及行動用戶之語音通話行為，來產生可計算之樣本資料；其中該跨邊界移動事件，係為行動用戶由一位置區域移動至不同位置區域，必須主動向行動網路回報其位置更新事件；其中該周期性位置更新事件，係為行動用戶必須於行動網路指定之固定周期時，主動向行動網路回報其位置更新事件，以及該行動用戶進行語音通話行為，係包含：通話到達、通話結束與通話交遞；步驟三：藉由可計算之樣本資料，於一指定時間內，統計該一條或該複數條指定道路之車速公布點B至偵測點A方向，經過指定道 路A點，行動用戶發生之該跨邊界移動事件數量，透過該一個或該複數個交通資訊計算裝置中之車流量推估程序，換算產生該一條或該複數條指定道路之道路車流量；步驟四：藉由可計算之樣本資料，於一指定時間內，統計該一條或該複數條指定道路之車速公布點B至偵測點A範圍內，移動方向由B至A的行動用戶，發生該周期性位置更新事件或該語音通話行為之總數量，透過該一個或該複數個交通資訊計算裝置中之車輛密度推估程序，換算產生該一條或該複數條指定道路範圍內之總車輛數量，將總車輛數量除以指定道路AB兩點間距離，係得到該一條或該複數條指定道路之車輛密度；以及步驟五：藉由得到該一條或該複數條指定道路之道路車流量和車輛密度後，可計算產生指定道路範圍內於指定時間內之平均車速，以作為該一條或該複數條指定道路之交通資訊，公布之交通資訊尚可包含平均旅行時間，係為指定道路範圍長度除以平均車速所產生。

其中指定道路範圍選取程序，係先選定該一條或該複數條指定道路，找出涵蓋該道路之行動網路兩個不同位置區域交界範圍，交界範圍和指定道路之相接點，為偵測點A；若要計算指定道路往右之車速，則由偵測點A，向指定道路左邊延伸一適當距離至之車速公布點B，若要計算指定道路往左之車速，則由偵測點A，向指定道路右邊延伸一適當距離至之車速公布點B，AB兩點間距離，係為指定道路範圍長度，適當距離可為指定道路上，一個至複數個細胞之涵蓋範圍。其中該一個或該複數個道路交 通資訊計算裝置之車流量推估程序，係事先估計指定道路之車輛平均乘客數，藉由行動用戶移動通過車速偵測點A，會發生之跨邊界移動事件之數量，除以車輛平均乘客數，以推估單位時間內，移動通過A點的車輛數量，作為道路車流量；其中單位時間係為一分鐘至數小時。

其中該一個或該複數個道路交通資訊計算裝置之車輛密度推估程序，係於單位時間內，得到該一條或該複數條指定道路之車輛密度，步驟包含：事先估計於行動網路中，行動用戶會於單位時間，發生該周期性位置更新事件和該語音通話行為之比例；藉由於指定道路範圍所在細胞涵蓋範圍內，單位時間所擷取到之由車速公布點B至偵測點A方向移動之行動用戶，發生該周期性位置更新事件或該語音通話行為之事件總數量，推估出段道路範圍內之總行動用戶數；藉由估計之指定道路範圍內總行動用戶數，除以事先估計指定道路之車輛平均乘客數，得到單位時間之指定道路範圍之AB兩點內，總車輛數量；以及將得到之推估總車輛數量，除以道路AB兩點間距離，係得到指定道路之車輛密度。

其中行動網路，係為泛歐式數位行動電話系統(Global System for Mobile Communication，GSM)、全球行動通訊系統(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)及第三代CDMA(Code Division Multiple Access 2000，CDMA2000)。

一種利用行動用戶信令之交通資訊估計系統，包含： 一個或複數個樣本擷取分析裝置，係擷取一或複數條指定道路範圍內，經過道路之移動行動用戶與行動網路間發生之信令資料，係為行動用戶之跨邊界移動事件、行動用戶之周期性位置更新事件及行動用戶之語音通話行為；以及一個或複數個交通資訊計算裝置，係利用該信令資料，於指定時間內，計算出該一條或該複數條指定道路之車流量與車輛密度，並其相除計算後，可產生指定道路之平均車速資訊；或將該一條或該複數條指定道路範圍內之AB兩點間距離除以得到之平均車速，產生欲經過該一條或該複數指定道路範圍之平均旅行時間資訊。

其中該一個或該複數個樣本擷取分析裝置，包括：一指定道路範圍選取模組，係執行一指定道路範圍選取程序，係選定該一條或該複數條指定道路，訂定指定道路範圍；以及一行動網路信令資料擷取模組，係執行一行動網路信令資料擷取程序，係擷取經過指定道路之移動行動用戶與網路間發生之信令資料。其中該一個或複數個交通資訊計算裝置包括：一車流量估計模組，執行一車流量推估程序，係統計指定時間內，該行動用戶移動發生之跨邊界移動事件數量，來計算該一條或該複數條指定道路範圍內之車流量；一車輛密度估計模組，執行一車輛密度推估程序，係統計指定時間內，行動用戶發生之該周期性位置更新事件或該語音通話行為數量，計算該一或該複數條指定道路範圍內之車輛密度；以及一車速計算模組，將上述之車流量除以車輛密度，得到該一條或該複數條指定道路範圍內，於指定時間內之平均車速，將該一條或該複數條指定道路範圍之道路長度除以得到之平均車速，產生欲經過該一條或該複數條 指定道路範圍之平均旅行時間。

本發明所提供之利用行動用戶信令之交通資訊估計方法及系統，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明可擷取行動網路信令訊號，在不影響原行動用戶使用服務情況下分析提供交通資訊資料，資料來源為所有用路人，同時不需更改任何硬體設備，不限定特定手機，提高交通資訊獲取即時度與普及度。

2.本發明藉由分析行動網路信令，可計算道路上發生跨邊界移動事件(LAU)和P-LAU、Voice Call等通訊事件的行動用戶數量變化，推估道路車流量與密度，進而估計道路交通資訊。行動網路覆蓋範圍內皆為本發明可能施行之道路路段，且無需收集大量之行動用戶交遞樣本，可適用省縣道等一般道路，相較其它技術具有涵蓋範圍大與適用道路類型多之優點。

3.本發明藉由分析行動網路信令推估道路車流量與密度，推估過程需建立之資訊如發生P-LAU或Voice Call事件之比例等，可周期性自動化建立調整，增加車流資訊估算準確性。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明， 至感德便。

1‧‧‧行動網路

2‧‧‧樣本擷取分析裝置

3‧‧‧交通資訊計算裝置

4‧‧‧車輛平均乘客數資訊

5‧‧‧發生P-LAU或Voice Call事件用戶數比例資訊

6‧‧‧道路車速資訊

21‧‧‧指定道路範圍選取模組

22‧‧‧行動網路信令資料擷取模組

31‧‧‧車流量估計模組

32‧‧‧車輛密度估計模組

33‧‧‧車速計算模組

71‧‧‧行動用戶

72‧‧‧行動用戶

73‧‧‧行動用戶

74‧‧‧指定道路範圍

81a~81e‧‧‧步驟流程

82a~82d‧‧‧步驟流程

83a~83d‧‧‧步驟流程

9a‧‧‧行車方向往左

9b‧‧‧用戶群組

9c‧‧‧用戶群組

9d‧‧‧行車方向往左

84a~84e‧‧‧步驟流程

10a‧‧‧指定道路

10b‧‧‧位置區域

10c‧‧‧位置區域

10d‧‧‧交界點

10e‧‧‧相接點

10f‧‧‧車速公布點B

10g‧‧‧範圍長度(L)

85a~85c‧‧‧步驟流程

11a‧‧‧指定道路

11b‧‧‧車輛甲

11c‧‧‧車輛乙

86a~86d‧‧‧步驟流程

12a‧‧‧預先統計之LA範圍

12b‧‧‧LA範圍內發生P-LAU/Voice Call用戶

12c‧‧‧LA範圍內未發生P-LAU/Voice Call用戶

12d‧‧‧單位時間(T)內發生P-LAU或Voice Call事件之比例(Ru)

12e‧‧‧用戶

12f‧‧‧用戶

12g‧‧‧總用戶數

第1圖為先前技術示意圖。

第2圖為先前技術示意圖。

第3圖為本發明之利用行動用戶信令之交通資訊估計系統之架構圖。

第4圖為本發明之樣本擷取分析裝置之架構圖。

第5圖為本發明之交通資訊計算裝置之架構圖。

第6圖為本發明之實施示意圖。

第7圖為本發明之行動用戶信令估計交通資訊之流程圖。

第8圖為本發明利用行動用戶信令之交通資訊估計系統作業流程。

第9圖為本發明之樣本擷取分析裝置作業流程圖。

第10圖為本發明之交通資訊計算裝置作業流程圖。

第11圖為本發明之利用行動信令推估車流量與車輛密度示意圖。

第12圖為本發明之指定道路範圍選取程序作業流程圖。

第13圖為本發明之樣本擷取分析裝置之指定道路範圍選取程序示意圖。

第14圖為本發明之車流量推估程序作業流程圖。

第15圖為本發明之交通資訊計算裝置所需之車輛平均乘客數資訊估計方式示意圖。

第16圖為本發明之車輛密度推估程序作業流程圖。

第17圖為本發明之交通資訊計算裝置之利用發生P-LAU或Voice Call事件用戶數比例資訊推估總用戶數示意圖。

為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第3圖所示，為本發明之利用行動用戶信令之交通資訊估計系統之架構圖，其中行動網路1為本發明分析處理之資料來源。樣本擷取分析裝置2、交通資訊計算裝置3為本系統組成元件。車輛平均乘客數資訊4與發生P-LAU或Voice Call事件用戶數比例資訊5為本系統所需之外部參考資料。道路車速資訊6為本系統輸出之分析結果。

樣本擷取分析裝置2用以擷取一或多條指定道路範圍內，經過道路之移動行動用戶與網路間發生之特定信令(signaling)資料，包括以指定道路範圍選取模組21，選定一或多條指定道路之指定道路範圍；以行動網路信令資料擷取模組22，擷取一或多條指定道路範圍內，經過道路之移動行動用戶與網路間發生之特定信令(signaling)資料，包括：行動用戶之跨邊界移動事件(LAU)、行動用戶之周期性位置更新事件(Periodic-LAU)和行動用戶之語音通話行為(Voice call)。

交通資訊計算裝置3用以利用上述擷取之行動用戶信令資 料，於指定時間(T)內，可計算出一或多條指定道路之車流量(F)與車輛密度(D)，並其相除計算後，可產生指定道路之平均車速(V=F/D)資訊。還可將一或多條指定道路範圍內之AB兩點間距離(L)除以得到之平均車速，產生欲經過此一或多條指定道路範圍之平均旅行時間(Tr)資訊。包括以車流量估計模組31，執行車流量推估程序，係統計一指定時間(T)內，行動用戶移動發生之跨邊界移動事件(Location Area Update，LAU)數量，來計算一或多條指定道路範圍內之車流量(F)；以車輛密度估計模組32，執行車輛密度推估程序，係統計一指定時間(T)內，行動用戶發生之周期性位置更新事件(Periodic-LAU)或語音通話行為(Voice call)數量，來計算一或多條指定道路範圍內之車輛密度(D)；以車速計算模組33，將上述之車流量(F)除以車輛密度(D)，得到一或多條指定道路範圍內，於指定時間(T)內之平均車速(V=F/D)，將一或多條指定道路範圍之道路長度(L)除以得到之平均車速(V)，產生欲經過此一或多條指定道路範圍之平均旅行時間(Tr=L/V)。

第4圖為本發明之樣本擷取分析裝置之架構圖，藉由指定道路範圍選取模組21，執行指定道路範圍選取程序，選定一或多條指定道路，訂定指定道路範圍，再由行動網路信令資料擷取模組22，執行行動網路信令資料擷取程序，依指定之道路範圍，擷取經過指定道路之移動行動用戶與行動網路1間發生之特定信令(signaling)資料。擷取之資料回饋至交通資訊計算裝置。

第5圖為本發明之交通資訊計算裝置之架構圖，藉由車流量估計模組31，執行車流量推估程序，統計一指定時間(T)內，行動用戶移動發生之跨邊界移動事件(Location Area Update，LAU)數量，來計算一或多條 指定道路範圍內之車流量(F)；並藉由車輛密度估計模組32，執行車輛密度推估程序，統計一指定時間(T)內，行動用戶發生之周期性位置更新事件(Periodic-LAU)或語音通話行為(Voice call)數量，來計算一或多條指定道路範圍內之車輛密度(D)；再以車速計算模組33，將上述之車流量(F)除以車輛密度(D)，得到一或多條指定道路範圍內，於指定時間(T)內之平均車速(V=F/D)，將一或多條指定道路範圍之道路長度(L)除以得到之平均車速(V)，產生欲經過此一或多條指定道路範圍之平均旅行時間(Tr=L/V)。

第6圖為本發明之實施示意圖，係說明利用來產生可計算之樣本資料之移動行動用戶與網路間發生之特定信令(signaling)資料，包括：行動用戶之跨邊界移動事件(LAU)、行動用戶之周期性位置更新事件(Periodic-LAU)和行動用戶之語音通話行為(Voice call)；其中：(1)所利用之跨邊界移動事件(LAU)，為行動用戶71由一位置區域(LA1)移動至不同位置區域(LA2)，必須透過LA2所在基地台BS2主動向行動網路回報其位置更新事件，此事件將用以估計車流量；(2)所利用之周期性位置更新事件(Periodic-LAU)，為行動用戶72必須於行動網路指定之固定周期時，透過LA1所在基地台BS1，主動向行動網路回報其位置更新事件，此事件將用以估計指定道路範圍74之車輛密度；(3)所利用之語音通話行為(Voice Call)，係行動用戶73透過LA1所在基地台BS1，進行語音通話行為(Voice Call)，通話行為包含：通話到達(Call Arrival，CA)、通話結束(Call Completion，CC)與通話交遞(Handover，HO)，此事件將用以估計指定道路範圍74之車輛密度。

第7圖為本發明之行動用戶信令估計交通資訊之流程圖。樣本擷取分析裝置擷取行動網路信令後，藉由交通資訊計算裝置統計發生用戶發生LAU事件數量，推估道路車流量(F)；藉由統計用戶發生語音通話事件數量，或統計用戶發生周期性位置更新事件數量，推估指定路道路範圍內之車輛數量，結果再除以指定道路長度，可估算出在該指定道路範圍內之車輛密度(D)；再以道路車流量(F)除以車輛密度(D)來估算出道路車速(V)，以得到指定道路範圍之車速與旅行時間等交通資訊。

第8圖為本發明利用行動用戶信令之交通資訊估計系統作業流程，以行動網路信令訊號為輸入資訊開始運作，其中步驟81a為樣本擷取分析裝置2選定一或多條指定道路，訂定指定道路範圍；步驟81b為樣本擷取分析裝置2擷取步驟81a訂定指定道路範圍內，經過指定道路之移動行動用戶與網路間發生之特定信令(signaling)資料；步驟81c為交通資訊計算裝置3透過車流量推估程序，統計行動用戶發生之跨邊界移動事件(Location Area Update，LAU)數量，換算產生指定道路之道路車流量(F)；步驟81d為交通資訊計算裝置3透過車輛密度推估程序，統計行動用戶發生周期性位置更新(P-LAU)事件與語音通話(Voice call)事件之數量，結合指定道路範圍長度換算產生指定道路之道路車輛密度(D)；步驟81e為交通資訊計算裝置3將計算出之車流量除以車輛密度後，可得指定道路範圍內於指定時間內之平均車速(V=F/D)，將指定道路範圍長度除以得到之平均車速，可產生欲經過此指定道路範圍之平均旅行時間。

第9圖為本發明之樣本擷取分析裝置作業流程圖，其中步驟82a為指定道路範圍選取模組21，藉由指定道路範圍選取程序，選定一或 多條指定道路之車速偵測點A與車速公布點B，AB兩點間距離，為指定道路範圍長度(L)；步驟82b為行動網路信令資料擷取模組22，擷取指定道路範圍(L)內，經過道路之移動行動用戶與網路間發生之特定信令(signaling)資料，步驟82c；步驟82d為樣本擷取分析裝置2運作完成，輸出結果回饋至交通資訊計算裝置，進行道路交通資訊分析。

第10圖為本發明之交通資訊計算裝置作業流程圖，其中步驟83a為車流量估計模組31透過車流量推估程序，於一指定時間(T)內，統計車速公布點B至偵測點A方向，經過指定道路A點，行動用戶發生之跨邊界移動事件(Location Area Update，LAU)數量，換算產生指定道路之道路車流量(F)；步驟83b為車輛密度估計模組32於一指定時間(T)內，統計車速公布點B至偵測點A內，行動用戶發生周期性位置更新(P-LAU)事件與語音通話(Voice call)事件之數量，透過車輛密度推估程序，換算產生總車輛數(N)，將總車輛數(N)除以指定道路AB兩點間距離(L)，可得到指定道路之車輛密度(D=N/L)；步驟83c為車速計算模組33：將計算出之車流量(F)除以車輛密度(D)後，可得指定道路範圍內於指定時間內之平均車速(V=F/D)，將指定道路範圍長度除以得到之平均車速，可產生欲經過此指定道路範圍之平均旅行時間；步驟83d為產出之道路交通資訊。請參閱第11圖為本發明之利用行動信令推估車流量與車輛密度示意圖，假設欲估計行車方向往左9a之道路車速，則擷取由LA1穿越車速偵測點至LA2之用戶群組9b之信令訊號，統計其發生之跨邊界移動事件(Location Area Update，LAU)數量，以估計車流量；並擷取道路之車速公布點B至偵測點A範圍內，行車方向往左9d之用戶群組9c之信令訊號，統計其發生之周期性位 置更新(P-LAU)事件和語音通話(Voice call)事件之數量，以估計車流密度。

第12圖為本發明之指定道路範圍選取程序作業流程圖，其中步驟84a為指定道路範圍選取模組21選定一或多條指定道路，找出涵蓋其範圍之行動網路兩個不同位置區域(Location Area，LA)交界點，交界點和指定道路之相接點，為偵測點A；步驟84b為指定道路範圍選取模組21判斷欲偵測之車速方向為向左或向右；步驟84c為偵測向右車速時，指定道路範圍選取模組21由偵測點A，向指定道路左邊延伸一適當距離至之車速公布點B，AB兩點間距離，為指定道路範圍長度(L)；步驟84d為偵測向左車速時，指定道路範圍選取模組21由偵測點A，向指定道路右邊延伸一適當距離至之車速公布點B，AB兩點間距離，為指定道路範圍長度(L)；步驟84e為指定道路範圍選取完成，輸出指定道路範圍至行動網路信令資料擷取模組22，進行移動樣本資料擷取。請參第13圖為本發明之樣本擷取分析裝置之指定道路範圍選取程序示意圖，選定指定道路10a，找出涵蓋其範圍之行動網路兩個不同位置區域10b與位置區域10c之交界點10d，交界點10d和指定道路之相接點10e，為車速偵測點A，假設欲計算向左車速，則向指定道路右邊延伸一適當距離至為車速公布點B 10f，AB兩點間距離，為指定道路範圍長度(L)10g。

第14圖為本發明之車流量推估程序作業流程圖，以行動網路信令樣本資料為輸入資訊，開始運作，其中步驟85a為車流量估計模組31藉由可計算之樣本資料，於一指定時間(T)內，統計一或多條指定道路之車速公布點B至偵測點A方向，經過指定道路A點，行動用戶發生之跨邊界移動事件(Location Area Update，LAU)數量(Na)；事先估計指定道路之車 輛平均乘客數4(Rc)；步驟85b為車流量估計模組31將行動用戶移動通過車速偵測點A，發生之跨邊界移動(LAU)事件之數量(Na)，除以車輛平均乘客數(Rc)，以推估單位時間(T)內，移動通過A點的車輛數量，作為道路車流量(F=Na/Rc)；步驟85c輸出道路車流量計算結果，回饋至車速計算模組，進行道路交通資訊分析。請參第15圖為本發明之交通資訊計算裝置所需之車輛平均乘客數資訊估計方式示意圖，其中指定道路11a，其上行駛之車輛甲11b，載有兩名乘客，其上行駛之車輛乙11c，載有四名乘客，經由總乘客數除以總車輛數計算，可得該時間點之車輛平均乘客數(Rc)(於此實施例中為(2+4)/2=3)，此車輛平均乘客數(Rc)將回饋輸入車流量估計模組與車輛密度估計模組，以將指定道路之用戶數換算為車輛數，但在實際以車流量與車輛密度相除估計車速時，此車輛平均乘客數(Rc)將被相除抵消。

第16圖為本發明之車輛密度推估程序作業流程圖，其中步驟86a係利用事先估計之行動網路中，行動用戶於單位時間(T)，發生P-LAU或Voice Call事件之比例(Ru)，藉由於指定道路範圍之車速公布點B至偵測點A範圍內，單位時間(T)所擷取到之行動用戶發生P-LAU或Voice Call之事件總數量(Nb)，來推估出此段道路範圍內之總行動用戶數(Np=Nb/Ru)；步驟86b藉由估計之指定道路範圍內總行動用戶數(Np)，除以事先估計指定道路之車輛平均乘客數(Rc)，可得到單位時間(T)之指定道路範圍之AB兩點內，總車輛數量(N=Np/Rc)；步驟86c將得到之推估總車輛數量(N)，除以道路AB兩點間距離(L)，得到指定道路之車輛密度(D=N/L)；步驟86e輸出此指定道路之車輛密度資訊，回饋至車速計算模組，進行道路交通資訊分析。請參第17圖為本發明之交通資訊計算裝置之利用 發生P-LAU或Voice Call事件用戶數比例資訊推估總用戶數示意圖，說明事先估計行動用戶發生P-LAU或Voice Call事件之比例(Ru)，再以擷取到之行動用戶發生P-LAU或Voice Call之事件總數量估計之指定道路範圍內總行動用戶數之示意圖；預先統計之LA範圍12a、LA範圍內發生P-LAU/Voice Call用戶12b、LA範圍內未發生P-LAU/Voice Call用戶12c，說明可產生LA範圍中，單位時間(T)內發生P-LAU或Voice Call事件之比例(Ru)12d(在本實施例中為3/(3+7)=0.3)；當需計算指定道路之車速資訊時，系統擷取得用戶12e發生P-LAU事件、用戶12f發生Voice Call事件，可將此發生P-LAU/Voice Call事件用戶數除以Ru，推估總用戶數12g(在本實施例中為2/0.3=6.67)。

綜上所述，本發明實施例提供一種利用行動用戶信令之交通資訊估計方法與系統。其技術透過事先建立的行動網路信令擷取分析設備，蒐集指定道路上多個行動用戶之跨邊界移動(LAU)事件和P-LAU、Voice Call等通訊事件的樣本資料。藉由一計算裝置根據跨邊界移動事件樣本資料，推估道路車流量、以及根據P-LAU、Voice Call事件樣本資料推估道路車輛密度，並利用此道路車流量與密度資訊來估計一或多條指定道路之車速、旅行時間、壅塞程度等交通資訊。

本發明所提供之利用行動用戶信令之交通資訊估計方法及系統，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明可擷取行動網路信令訊號，在不影響原行動用戶使用服務情況下分析提供交通資訊資料，資料來源為所有用路人，同時不需更改任何硬體設備，不限定特定手機，提高交通資訊獲取即時 度與普及度。

2.本發明藉由分析行動網路信令，可計算道路上發生跨邊界移動事件(LAU)和P-LAU、Voice Call等通訊事件的行動用戶數量變化，推估道路車流量與密度，進而估計道路交通資訊。行動網路覆蓋範圍內皆為本發明可能施行之道路路段，且無需收集大量之行動用戶交遞樣本，可適用省縣道等一般道路，相較其它技術具有涵蓋範圍大與適用道路類型多之優點。

3.本發明藉由分析行動網路信令推估道路車流量與密度，推估過程需建立之資訊如發生P-LAU或Voice Call事件之比例等，可周期性自動化建立調整，增加車流資訊估算準確性。

上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1‧‧‧行動網路

2‧‧‧樣本擷取分析裝置

3‧‧‧交通資訊計算裝置

4‧‧‧車輛平均乘客數資訊

5‧‧‧發生P-LAU或Voice Call事件用戶數比例資訊

6‧‧‧道路車速資訊

21‧‧‧指定道路範圍選取模組

22‧‧‧行動網路信令資料擷取模組

31‧‧‧車流量估計模組

32‧‧‧車輛密度估計模組

33‧‧‧車速計算模組

Claims (7)

1. 一種利用行動用戶信令之交通資訊估計方法，藉由一個或複數個樣本擷取分析裝置，擷取一條或複數條指定道路範圍內，經過道路之移動行動用戶與網路間發生之特定信令資料；由一個或複數個交通資訊計算裝置中之車流量推估程序，統計其一指定時間(T)內，跨邊界移動事件(Location Area Update，LAU)之數量，計算該一條或該複數條指定道路範圍內之車流量(F)；由該一個或該負數個交通資訊計算裝置中之車輛密度推估程序，統計其該指定時間內，發生周期性位置更新事件(Periodic-LAU)和語音通話行為(Voice call)之數量後，計算該一條或該複數條指定道路範圍內之車輛密度(D)，將計算出之車流量(F)除以車輛密度(D)後，可得到該一條或該複數條指定道路範圍內於指定時間內之平均車速(V=F/D)，將該一條或該複數條指定道路範圍之道路長度(L)除以得到之平均車速(V=F/D)後，產生欲經過該一條或該複數條指定道路範圍之平均旅行時間(Tr=L/V)，步驟包含：步驟一：先藉由該一個或該複數個樣本擷取分析裝置中之指定道路範圍選取程序，選定該一條或該複數條指定道路之車速偵測點A與車速公布點B，AB兩點間距離，係為指定道路範圍長度(L)；步驟二：藉由該一或該複數個樣本擷取分析裝置中之行動網路信令資料擷取程序，擷取該一條或該複數條指定道路範圍內，經過該一條或該複數條指定道路範圍之移動行動用戶與網路間發生之特定信令資料，係為行動用戶之跨邊界移動事件、行動用戶之周期性位置更新事件及行動用戶之語音通話行為，來產生可計 算之樣本資料；其中該跨邊界移動事件，係為行動用戶由一位置區域移動至不同位置區域，必須主動向行動網路回報其位置更新事件；其中該周期性位置更新事件，係為行動用戶必須於行動網路指定之固定周期時，主動向行動網路回報其位置更新事件，以及該行動用戶進行語音通話行為，係包含：通話到達、通話結束與通話交遞；步驟三：藉由可計算之樣本資料，於一指定時間內，統計該一條或該複數條指定道路之車速公布點B至偵測點A方向，經過指定道路A點，行動用戶發生之該跨邊界移動事件數量，透過該一個或該複數個交通資訊計算裝置中之車流量推估程序，換算產生該一條或該複數條指定道路之道路車流量；步驟四：藉由可計算之樣本資料，於一指定時間內，統計該一條或該複數條指定道路之車速公布點B至偵測點A範圍內，移動方向由B至A的行動用戶，發生該周期性位置更新事件或該語音通話行為之總數量，透過該一個或該複數個交通資訊計算裝置中之車輛密度推估程序，換算產生該一條或該複數條指定道路範圍內之總車輛數量，將總車輛數量除以指定道路AB兩點間距離，係得到該一條或該複數條指定道路之車輛密度；以及步驟五：藉由得到該一條或該複數條指定道路之道路車流量和車輛密度後，可計算產生指定道路範圍內於指定時間內之平均車速，以作為該一條或該複數條指定道路之交通資訊，公布之交通資訊尚可包含平均旅行時間，係為指定道路範圍長度除以平均車速 所產生。
2. 如申請專利範圍第1項所述之利用行動用戶信令之交通資訊估計方法，其中指定道路範圍選取程序，係先選定該一條或該複數條指定道路，找出涵蓋該道路之行動網路兩個不同位置區域交界範圍，交界範圍和指定道路之相接點，為偵測點A；若要計算指定道路往右之車速，則由偵測點A，向指定道路左邊延伸一適當距離至之車速公布點B，若要計算指定道路往左之車速，則由偵測點A，向指定道路右邊延伸一適當距離至之車速公布點B，AB兩點間距離，係為指定道路範圍長度，適當距離可為指定道路上，一個至複數個細胞之涵蓋範圍。
3. 如申請專利範圍第1項所述之利用行動用戶信令之交通資訊估計方法，其中該一個或該複數個道路交通資訊計算裝置之車流量推估程序，係事先估計指定道路之車輛平均乘客數，藉由行動用戶移動通過車速偵測點A，會發生之跨邊界移動事件之數量，除以車輛平均乘客數，以推估單位時間內，移動通過A點的車輛數量，作為道路車流量；其中單位時間係為一分鐘至數小時。
4. 如申請專利範圍第1項所述之利用行動用戶信令之交通資訊估計方法，其中該一個或該複數個道路交通資訊計算裝置之車輛密度推估程序，係於單位時間內，得到該一條或該複數條指定道路之車輛密度，步驟包含：事先估計於行動網路中，行動用戶會於單位時間，發生該周期性位置更新事件和該語音通話行為之比例；藉由於指定道路範圍所在細胞涵蓋範圍內，單位時間所擷取到之由車速公布點B至偵測點A方向移動之行動用戶，發生該周期性位置更新事 件或該語音通話行為之事件總數量，推估出段道路範圍內之總行動用戶數；藉由估計之指定道路範圍內總行動用戶數，除以事先估計指定道路之車輛平均乘客數，得到單位時間之指定道路範圍之AB兩點內，總車輛數量；以及將得到之推估總車輛數量，除以道路AB兩點間距離，係得到指定道路之車輛密度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之利用行動用戶信令之交通資訊估計方法，其中行動網路，係為泛歐式數位行動電話系統(Global System for Mobile Communication，GSM)、全球行動通訊系統(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)及第三代CDMA(Code Division Multiple Access 2000，CDMA2000)。
6. 一種利用行動用戶信令之交通資訊估計系統，包含：一個或複數個樣本擷取分析裝置，係擷取一或複數條指定道路範圍內，經過道路之移動行動用戶與行動網路間發生之信令資料，係為行動用戶之跨邊界移動事件、行動用戶之周期性位置更新事件及行動用戶之語音通話行為；以及一個或複數個交通資訊計算裝置，係利用該信令資料，於指定時間內，計算出該一條或該複數條指定道路之車流量與車輛密度，並其相除計算後，可產生指定道路之平均車速資訊；或將該一條或該複數條指定道路範圍內之AB兩點間距離除以得到之平均車速，產生欲經過該一條或該複數指定道路範圍之平均旅行時間資訊； 其中該一個或該複數個樣本擷取分析裝置，包括：一指定道路範圍選取模組，係執行一指定道路範圍選取程序，係選定該一條或該複數條指定道路，訂定指定道路範圍；以及一行動網路信令資料擷取模組，係執行一行動網路信令資料擷取程序，係擷取經過指定道路之移動行動用戶與網路間發生之信令資料。
7. 如申請專利範圍第6項所述之利用行動用戶信令之交通資訊估計系統，其中該一個或複數個交通資訊計算裝置包括：一車流量估計模組，執行一車流量推估程序，係統計指定時間內，該行動用戶移動發生之跨邊界移動事件數量，來計算該一條或該複數條指定道路範圍內之車流量；一車輛密度估計模組，執行一車輛密度推估程序，係統計指定時間內，行動用戶發生之該周期性位置更新事件或該語音通話行為數量，計算該一或該複數條指定道路範圍內之車輛密度；以及一車速計算模組，將上述之車流量除以車輛密度，得到該一條或該複數條指定道路範圍內，於指定時間內之平均車速，將該一條或該複數條指定道路範圍之道路長度除以得到之平均車速，產生欲經過該一條或該複數條指定道路範圍之平均旅行時間。