利用蜂窝数据用于运输规划和工程的方法和系统的制作方法

专利名称：利用蜂窝数据用于运输规划和工程的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于利用无线电话网络数据用于运输规划和工 程的系统和方法。本发明尤其是涉及基于确定无线电话用户随时间过 去的位置确定交通量分布情况和道路使用，以支持运输规划和工程。
背景技术：
运输规划和工程严重依赖于经验数据和数据分析技术的广泛应 用，数据分析技术表征和预测一个地理区域中的交通流量。这些交通 量相关的数据的使用不是什么新技术。传统的经验运输数据收集方法 包括调查表/采访、计数站、速度传感器、摄像机、以及提供有关人和 货物沿着特定运输通道移动或穿过一个区域的信息的其它的方法。这些交通量相关的数据与另外的用地规划和预算相关的数据一 起用作交通规划和工程分析的输入参数，使得能够识别交通量相关的 问题以及它们的解决方法。这些分析可以从交通特性和趋势(例如， 沿I-75通道的交通量正在增大)的定性评估到复杂的模型而变化，复 杂的模型量化沿多条路线的交通流量并预测改变到该运输基本设施 的影响，例如，由于建筑施工引起的道路关闭、道路加宽、交通信号 灯排序、或者新的商业或住宅建筑施工项目的影响。由于使用了大量 的工程分析，结果的精度和有效性至少部分取决于输入数据的质量和6数量。上文确定的利用传统方法的高成本的数据收集通常需要规划人 员和工程师作自由的设想、推断和推论，这可能导致错误的结论。另外，还需要诸如速度和行程时间的趋势的计算，该计算量化拥 塞的影响并识别拥塞的原因。这些数据在传统上难以捕获。在緩解交 通拥塞的努力中，运输规划和工程组每年在研究和调查上花费几十亿 美元来帮助建立优先级，定义最佳解决方案，并将这些解决方案传达 给立法委员和公众。以前述的观点，需要一种收集和分析交通数据以用于交通规划和 工程中的成本有效的系统和方法。本发明提供了 一种收集和处理来自 无线电话系统以及那些系统的用户的信息以支持运输规划和工程的 系统和方法。发明内容本发明提供了一种收集和处理来自无线电话系统和用户的信息 以支持运输规划和工程的系统和方法。在本发明的一个方面，公开了 一种用于利用来自无线电话网络的数据以支持交通规划和工程的系 统。该系统包括数据提取模块，该模块与一个或多个无线电话网络逻 辑耦合，可操作地接收与其中一个无线电话网络的移动台用户相关的位置数据；以及数据分析模块，该模块与数据提取模块逻辑耦合，可 操作地使用位置数据支持运输规划和工程。在本发明的另一方面，公开了一种用于利用来自无线电话网络的 数据以支持交通规划和工程的方法。该方法包括(l)利用无线电 话网络确定移动台的位置；(2)表征地理区域内的运输基本设施； 以及(3)利用运输基本设施确定与移动台相关的运输参数。所确定 的运输参数支持运输规划和工程。在本发明的另一方面，公开了一种利用来自无线电话网络的数据 用于使移动台与地理区域相关联的方法。该方法包括(l)检索与 移动台相关的位置记录；(2)建立使移动台与主运输分析区相关的 一个或多个准则；以及(3)应用该一个或多个准则使得移动台与该主运输分析区相关联。该准则基于与移动台和主运输分析区相关的时 间参数使得移动台与主运输分析区相关联。在本发明的还一个方面，公开了一种用于利用来自无线电话网络 的数据以识別由移动台的用户进行的行程的起点和终点的方法。该方 法包括(1)识别移动台的第一位置记录，包括与行程的起点相关的第一地理区域；(2)识别与该行程相关的移动台一个或多个后续位 置记录；以及(3)识别该行程的终点的第二地理区域。移动台的一 个或多个后续位置记录包括对于规定时间间隔的第二地理区域。通过回顾下面公开的实施例的详细描述以及参考附图和权利要 求可以更清楚地了解和理解本发明的各个方面。


图1描绘了根据本发明的示例性实施例的有关无线电话网络的 运行环境；图2示出了根据本发明的示例性实施例的运输规划和工程系统 的组件的框图；图3描绘了根据本发明的示例性实施例的运输规划和工程系统 内的数据提取模块的框图；图4a示出了 4艮据本发明的示例性实施例的运输规划和工程系统 的组件的框图；图4b示出了根据本发明的可选示例性实施例的运输规划和工程 系统的组件的框图；图4c示出了根据本发明的可选示例性实施例的运输规划和工程 系统的组件的框图；图4d示出了根据本发明的可选示例性实施例的运输规划和工程 系统的组件的框图；图5描绘了根据本发明的示例性实施例的运输规划和工程系统 内的数据输入和处理模块的框图；图6描绘了根据本发明的示例性实施例的运输规划和工程系统内的数据分析节点的框图；图7给出了根据本发明的示例性实施例的保密模块的处理流程图；图8给出了根据本发明的示例性实施例的交通规划和工程的整体处理流程图；图9给出了根据本发明的示例性实施例用于生成位置记录的处 理流程图；图IO给出了根据本发明的示例性实施例用于使移动台与运输分 析区相关联的处理流程图；图11给出了根据本发明的示例性实施例用于识别移动台的主运 输分析区的处理流程图；图12给出了根据本发明的示例性实施例用于识别移动台的辅助 运输分析区的处理流程图；图13a给出了根据本发明的示例性实施例用于生成起点-终点距 阵的处理流程图；图13b提供了根据本发明的示例性实施例的起点-终点距阵的表 示性实例；图14给出了根据本发明的示例性实施例用于识别与运输分析区 相关的运输路线的处理流程图；图15给出了根据本发明的示例性实施例用于估计路段的平均速 度的处理流程图；图16给出了根据本发明的示例性实施例用于估计交通量的处理 流程图；图17给出了根据本发明的示例性实施例用于预测交通量的处理 流程图。
具体实施方式
本发明的示例性实施例提供了一种用于利用来自无线电话网络 的数据以支持运输规划和工程的系统和方法。有关无线网络用户的数据是从无线网络中提取的以确定移动台的位置。移动台的附加位置记录可以用于表征移动台的运动其速度、路线、起点和终点，以及其 主和辅助运输分析区。来自多个移动台的聚合数据允许表征和预测交 通参数，包括沿各路线的交通速度和交通量。图l描绘了根据本发明的示例性实施例有关于无线电话网络100 的运行环境。参考图1，当移动台(MS) 105位于由射频发射塔110 覆盖的地理小区内时，其向塔110发送信号并从其接收信号。这些小 区的大小基于预期的信号量变化。基站收发器系统(BTS) 115用于 为其小区内的移动用户提供服务。多个基站收发器系统115组合，并 通过称为A^接口的连接受基站控制器(BSC) 120的控制。数据提 取模块160可以与Abis接口线连接。移动交换中心(MSC) 125完成以下复杂的任务通过A接口 连接协调所有基站控制器，利用来访位置寄存器(VLR) 140保持对 所有活动移动用户的追踪，利用归属位置寄存器(HLR) 130维护归 属用户记录，以及将移动用户连接到公共业务电话网(PSTN) 145。可以通过在移动台105中嵌入GPS芯片，或者通过测量移动台 105和BTS 115之间的某些信令特征来确定移动台105的位置。在任 何一个方案中，定位移动台105的处理是使用移动定位系统(MPS) 135来管理的。MPS 135使用被用于管理和处理呼叫的相同的网络资 源，其使得它的可用性受到一些限制。输入输出网关(IOG) 150处理呼叫详细记录(CDRs)以促进 诸如移动用户计费的这类活动。IOG 150接收来自MSC 125的呼叫有 关的数据，并且可以与数据提取模块160连接。在图3所示的本发明的示例性实施例中，数据提取模块160可以 接收来自无线网络中各种位置的数据。这些位置包括BSC 120以及通 过A^接口与BTS115、 MSC125、 HLR 130和MPS 135的接口 。数 据提取模块160可以使用来自任何网络单元的数据，其最少包含移动 台标识号、小区ID和时间戳。下面讨论了一些更多的公共数据源。 本领域的技术人员将理解，数据提取模块160的某些或全部功能可以在无线电话网络的"防火墙"背后实施。可选地，某些或所有数据提取 操作可以通过无线电话网络之外的一个或多个系统执行。例如，厂商可以运行一个从IOG 150提取信息的系统。可以从计费分配中心请求CDR或者分配中心可以经由文件传送 协议(FTP )自主发送记录。可选地，当CDR被例行程序地从IOG 150 传递到计费网关时，其可以被提取，可能是利用复制分组的路由器。 所使用的特定方法将取决于无线服务提供商的设备和偏好。通过监控MSC 125和其控制的BSC 120之间的专有或准则A-接口信令来获得切换和注册消息。数据提取模块160可以直接监控该信令或者其可以从诸如协议分析器的信令监控系统获得信令信息。在 后一种情况下，信令信息可以已经被过滤以消除无关的信息。参见下 面结合图7的对本发明的示例性实施例的保密处理的讨论，其消除了 可以识别特定移动台105的用户的信息。可选地，可以从持续监控 BTS 115上的消息流的基站管理器提取这些消息。蜂窝技术的固有特性要求移动台105和无线电话网络100之间频 繁的数据通信。移动台105的大概位置是从移动台105发送到网络100 的 一个数据单元。这个"位置意识，，是确保可以在不延迟或中断的情况 下处理呼叫以及支持增强的911优先权所必需的。由无线电话网络100 收集的其他数据单元包括移动设备识别号，以及如果涉及到呼叫，则包括主叫和被叫号码。图2是示出了根据本发明的一个示例性实施例的运输规划和工 程系统250的组件的框图200。参考图1和2，数据提取模块160被 描绘为无线电话网络IOO的组件。本领域的技术人员将理解，数据提 取模块160可以通过无线网络载体来操作，或者独立于无线电话网络 100操作。在一个实例中，与无线网络100连接的数据提取模块160 将由数据通信链路及其他网络外的操作组成。在另一个实例中，另一 方(即，除了无线载体外的运营商)将在无线电话网络IOO内操作数 据提取模块160。数据提取模块160提取并处理来自无线电话网络100的数据。数据提取模块160与数据分析节点210连接，使得它们可以相互传送数 据或指令。该连接可以是任何类型的数据连接，如局域网、广域网、 或者某些其它的数据通信连接。数据分析节点210基于由数据提取模 块160提取的数据操作以支持运输规划和工程。数据分析节点210还 再次通过任何类型的数据连接与终端用户220连接。这些终端用户220 表示由数据分析节点210生成的最终分析用户，并且还可以提供由数 据分析节点210执行的分析中所使用的参数。示例性数据提取模块160和数据分析节点220提供了两个一般功 能。数据提取模块160与信息源相连以接收来自那些源的信息。这种 信息的接收可以是连续的，也就是说，信息源定期或当可用时向数据 提取模块160提供信息。这种接收可以由信息源发起，其可以将信息 推向数据提取模块160。数据提取模块160可基于从数据提取模块160 到信息源的请求接收其它的信息。数据分析节点220处理由数据提取模块160接收的信息以支持终 端用户220的需要。该处理可能引发另外的信息需求，使得数据分析 节点220通过数据提取模块160从特定的信息源请求信息。图3描绘了根据本发明的一个示例性实施例的运输规划和工程 系统内的数据提取模块的框图300。参考图1、 2和3,无线网络数据 组件310与数据提取模块160通信。具体而言，在该示例性实施例中， 无线网络数据310与数据输入和处理模块330通信。数据输入和处理 模块330和保密模块340是处理器模块320的组件。下面结合图5更 详细地讨论数据输入和处理模块330的操作。类似的，下面结合图7 更详细地讨论保密模块340的操作。处理器模块320连接到位置模块350。位置模块350生成与移动 台105相关的位置数据。位置模块350链接到数据分析节点210。数 据分析节点210可访问位置模块350以接收位置信息，或者与一个或 多个移动台105相关的其它信息。数据提取模块160的组件可以由配置和监控模块360来控制。配 置和监控模块360监控数据提取模块160的性能并设置系统运行参数。图4a是示出了根据本发明的 一个示例性实施例的运输规划和工 程系统的组件的框图400。参考图4a,框图400描绘了与单个数据分 析节点210a交互作用的单个数据提取模块160a。图4b是示出了根据本发明的一个可选示例性实施例的运输规划 和工程系统的组件的框图410。参考图4b，框图410描绘了与单个数 据分析节点210a交互作用的多个数据提取模块160a、 160b、 160c。 本领域的技术人员将理解，可以有任何数量的数据提取模块160与单 个数据分析节点210交互作用。例如，用于各种无线载体的无线电话 网络可能每个都具有与每个单独的网络相关联的数据提取模块160 。 由这些数据提取模块160提取的数据都可以被单个数据分析节点210 访问并在其上操作。图4c是示出了根据本发明的一个可选示例性实施例的运输规划 和工程系统的组件的框图420。参考图4c，框图420描绘了与多个数 据分析节点210a、 210b、 210c交互作用的单个数据提取模块160a。 本领域的技术人员将理解，可以有任何数量的数据分析节点210与单 个数据提取模块160交互作用。例如，单独的社区或单独的交通规划 和工程应用可以有专用的数据分析节点210,每个节点链接到公共数 据提取模块160。图4d是示出了根据本发明的一个可选示例性实施例的运输规划 和工程系统的组件的框图430。参考图4d，框图430描绘了多个数据 提取模块160a、 160b、 160c与多个数据分析节点210a、 210b、 210c 交互作用。本领域的技术人员将理解，可以有任何数量的数据分析节 点210与任何数量的数据提取模块160交互作用。例如，多个单独的 社区或单独的交通规划和工程应用可以每个都具有专用的数据分析 节点210，每个节点链接到多个数据提取模块160,每个用于每个本 地无线网络栽体。图5描绘了根据本发明的一个示例性实施例的运输规划和工程 系统内的数据输入和处理模块的框图500。参考图5，数据输入和处理模块330与无线网络数据组件310交换数据。数据输入和处理模块 330包括文件接口。这些接口可能专用于某些文件类型。在图5描绘 的示例性实施例中，数据输入和处理模块330包括平面文件接口 542 和FTP文件接口 544。在该示例性实施例中，这些接口可以轮询无线 网络数据组件310,每个接口轮询包含特定文件类型、本地存储驱动 上的数据文件(平面文件)、以及位于FTP服务器的文件(FTP文 件)的网络组件。另外，无线网络数据组件310可以发送连续的数据流到另一个连 续文件接口 546，即，数据输入和处理模块330不需要轮询该数据源。 这些数据是从BSC数据存储器522、 MSC和VLR数据存储器524、 以及HLR数据存储器526获得的，并且可以包括呼叫详细记录、切 换消息、以及注册消息。本领域的技术人员将理解，数据输入和处理 模块330可以被配置为以任何形式收集无线网络数据310生成的信 息。在该示例性实施例中，数据输入和处理模块330还能够从包括移 动定位系统的无线网络数据组件310接收定位数据。MPS接口 548 直接与MPS网关528交互作用以请求和接收特定的MPS数据。同样， 数据分析节点210可以从小区扇区覆盖图530访问有关的小区区域覆 盖的数据。数据输入和处理模块330中的文件接口发送数据到工作目录。工 作目录中的文件促使事件生成并发送到句法分析引擎550用于处理。 该消息包含将被分析的数据文件的文件名称。根据这个名称，选择最 为适当的分析器语法并且分析该文件。本发明的该示例性实施例的程 序目录包含分析器的子目录。包含分析器的Jar文件被放到该目录中。 Jar文件的名称必须与jar文件中的类名匹配，而且该类必须实现分 析器接口。 一旦实现了，分析器就将所提取的数据转换成可以被保密 模块340和位置检测模块350使用的格式。当文件处理完成时，文件 被移至处理后的目录。 一旦启动了数据输入和处理模块330，如果处 理过的目录中的所有文件超过指定的天数，则其可以清除这些文件。监控模块360的控制。图6描绘了根据本发明的一个示例性实施例的运输规划和工程 系统内的数据分析节点的框图600。参考图1、 3和6，数据分析节点 210包括两个分析模块地理分析器610和交通分析器620。地理分 析器610分析与运输分析区(TAZ)相关的移动台105位置数据并且 表征移动台105相对于一个或多个TAZ的关系。典型的运输规划过程通常以将整个研究区域划分为称作运输分 析区的子区域的步骤开始。 一个典型的TAZ是具有一个主要类型的 用地的矩形区域，如由主要的街道的段划界的住宅公寓。然而，由于 要求满足特定的规划需要，TAZ可能在大小、形状和用地上变化。通 常，TAZ在交通更密集的城区更小和更多，有效的交通规划需要好的 交通量分布情况解决方案。示例性的数据分析节点210提供了定义TAZ的灵活的方法以适 合特殊目的。例如，用户可以简单地参考由规划居或人口调查局定义 的准则的边界设定，或者定义一个全新的边界设定。提供一套地理信 息系统(GIS)工具作为地理分析器610的一部分，地理分析器610 允许用户创建和编辑TAZ边界。这些工具与GIS/社会经济学数据库 640交互作用。下面结合图10-13给出由本示例性实施例的地理分析 器610执行的特定分析的附加的细节。另外，提供了位置数据库630。位置数据库630存储与移动台105 有关的位置记录。数据提取模块160生成这些位置记录。位置记录可 能包括任何的以下信息移动台标识符；移动台的位置；通信事件的 时间；位置记录中结果产生的通信事件的类型(例如呼叫、桂断、注 册等)；呼叫的号码(如果是呼叫)；移动台速度；移动台路线；移 动台起点；移动台终点；移动台归属TAZ;以及移动台工作TAZ。 下面结合有关数据分析节点210的操作的处理流程说明来讨论这些信 息项中的其中一些。位置数据库630与数据提取模块160和地理分析 器610以及交通分析器620交互作用。在某些情况下，由地理分析器610和交通分析器620执行的分析结果被存储在位置数据库630中以 支持随后的分析。交通分析器620分析交通流和分布情况作为交通规划和工程处 理的一部分。交通分析器620可以确定与给定TAZ有关的交通路线， 估计移动台105的速度，并确定对于给定时间在所挑选的交通路线上 移动的交通量。对于该后一个实例，交通分析器620可以基于历史数 据和规划设想报告历史交通量或者提供对未来交通量的预测。例如， 交通分析器620可以用于预测对交通信号灯顺序内的规划的改变或者 规划的新的道路的反应沿特定路线的交通流量。交通分析器620与运输规划和工程数据库650交互作用。该数据 库包括有关交通管理参数的信息，如交通信号灯顺序和道路量限制， 以及规划方案以支持"假设分析"分析。另外，运输规划和工程数据库 650中的信息可以被地理分析器610用于支持定义TAZ。尽管图600将位置数据库630描绘为数据分析节点210的一部 分，本领域的技术人员将理解的是，位置数据库630可以是数据提取 模块160的一个组件。地理分析器610和交通分析器620仍将通过用 于与数据库交互的任何类型的数据通信方式与位置数据库630交互作用。图7给出了根据本发明的一个示例性实施例的保密模块的处理 流程图。参考图3和7，在步骤710，保密模块340接收通信信息。 在步骤720，保密模块340在数据库中查找与该通信信息相关的通信 单元标识符。该标识符可以是移动台的序列号或电话号码。该数据库 包括由保密模块340处理的所有通信单元标识符。该数据库可以被周 期地清除，如当记录超过24小时时，以提供额外的保密措施。尽管 这些数据可以被周期地清除，任何结果产生的匿名位置记录可以维持 很长时间以支持正在进行的运输规划和工程。在步骤730，保密模块340确定通信单元标识符是否在数据库中。 如果该确定的结果为"NO",那么在步骤740，保密模块340创建一个 唯一的标识符，以映射到通信单元标识符，并且两个标识符都被存储在保密模块340数据库中。该唯一的标识符可以是序列号、加密算法 的结果、或者用于将唯一的标识符与通信单元标识符映射的其它处 理。如果该确定的结果为"YES"，或者在步骤740完成之后，在步骤 750，保密模块340检索通信单元唯一标识符。信息的进一步的处理 使用该唯一标识符，而不是个人的识别信息。保密模块340随后转至 步骤760，在此其返回到调用保密模块340的处理。本领域的技术人员将理解，保密模块340的操作可以发生在无线 电话网络IOO (参见图1)的防火墙之内或防火墙之外。保密模块340 的操作可以由无线网络载体、第三方厂商实施，或者由运行数据提取 模块160或数据分析节点210的一方来实施。另外，虽然已经讨论了 分离的保密模块340，本领域的技术人员将理解，可以使用单个数据 库结构来支持系统的所有数据存储。在某些情况下，信息源可以应用其自身的处理以屏蔽个人识别信 息。例如，无线电话网络100可以先于将信息传送到数据提取模块160 之前屏蔽个人识别信息，如通过使系统在网络的防火墙之后剥离该信 息。做为选择，数据源可以与分离的数据聚合器约定，在个人识别信 息被删除之后，向数据提取模块160提供信息。图8给出了根据本发明的一个示例性实施例用于交通规划和工 程的整体处理流程图800。参考图1、 2和8，在步骤810，运输规划 和工程系统250确定移动台105的位置。这些移动台通过诸如无线电 话网络100的无线电话网络通信。在该确定步骤，运输规划和工程系 统250可以根据无线网络载体收集的信息的数量和可达性收集和存储 有关移动台250的各种信息。在该步骤，运输规划和工程系统250可 以调用保密处理，如上面结合图7描述的处理。步骤810可以由无线 网络载体或另一方来实施。类似的，某些第三方可以执行某些数据收 集或位置确定步骤。在步骤820 ，运输规划和工程系统250表征地理区域的运输基本 设施。该步骤可以包括定义TAZ和识别运输路线和道路段以及组成 路线的节点。诸如小区扇区覆盖的一个或多个无线电话网络的特征也可以包含在该特征化之内。在步骤830,运输规划和工程系统250确定与在步骤820表征的 地理区域相关的运输参数。这些参数，如交通速度和交通量，都是基 于在步骤810所做的移动台105的位置确定。在步骤840，运输规划和工程系统250支持运输规划和工程活动。 这种支持可以包括基于规划方案提供交通情况的综合报告以及预测 对交通流的影响。本领域的技术人员将理解，利用图8的示例性处理确定的运输参 数可以支持多种运输规划和工程处理。例如，该参数可以被用作分析 的输入以确定运输基本设施使用中的趋势，或者在特定区域开放新的 诸如大零售店的商业企业的影响。在某些情况下，运输参数，即运输 相关数据，的最终用途可以指定由处理800所确定的运输参数的形式 和特征。图9给出了根据本发明的一个示例性实施例用于生成位置记录 的处理流程图900。参考图3和9，在步骤910，数据提取模块160从 无线网络数据310检索通信数据。在步骤920，数据提取模块160确 定是否应当调用诸如保密模块340的保密模块。如果该判定为"YES"， 则过程900启动保密处理，如上文结合图7讨论的过程700。如果该 判定为"NO"，或者在保密处理已经完成后，过程900转至步骤930， 在此通信数据被特征化。例如，通信可以是一个呼叫、切换或注册。 在步骤940，数据提取模块160生成位置记录。该记录至少包括移动 台标识符、相关的移动台位置、以及时间戳。记录可以有另外的信息， 包括如在步骤930特征化的通信的特征。图10给出了根据本发明的一个示例性实施例用于使移动台与运 输分析区相关联的处理流程图1000。参考图1、 6和10，在步骤1010， 在地理区域内建立一个或多个运输分析区(TAZ)。典型地，地理区 域表示为了运输规划和工程的目的而要被研究的区域。可以独立于该 过程中的任何其它步骤执行步骤1010。即，TAZ的定义可以独立于 并且在执行过程1000的任何其它步骤之前发生。TAZ表示地理区域内的一个子区域。可以基于用地边界、设置 地理参数、或实际的物理或管辖的边界定义TAZ。 TAZ是如何定义 的可以根据分析的终端用户而变化。在步骤1020，地理分析器610从位置数据库630选择位置记录。 在步骤1030,地理分析器610为与位置记录相关的移动台105识别一 个主要的TAZ。主要的TAZ可以表示与该位置记录相关的移动台105 的所有者生活的地方，即，当传统上用户在"家"的时间期间，例如从 下午6:00到上午8:00,移动台105所处的地方。可选地，主要的TAZ 可以是移动台105在一天内度过的最多时间的地方。下面结合图11 更详细地讨论该步骤的细节。在步骤1040，地理分析器610识别与该位置记录相关的移动台 105的辅助TAZ。辅助TAZ可以表示与该位置记录相关的移动台105 的所有者在传统的工作日度过的最多的时间，即，如工作日的上午 8:00到下午6:00的地方-"工作"TAZ。下面结合图12更详细地讨论 该步骤的细节。在步骤1050，地理分析器610确定是否需要为主和辅助TAZ指 定位置数据库630内的另外的位置记录。如果需要，则过程1000返 回到步骤1020。如果不需要，则该过程在步骤1060结束。本领域的技术人员将理解，移动台可以与另外的TAZ相关联。 例如， 一个辅助(或第三)TAZ可以表示一个商业零售TAZ,其反 映了移动台的所有者通常购物所在的运输分析区。该TAZ可能基于 定时(比如星期六)和TAZ的地理用地(如包含围绕大型购物中心 的区域的TAZ)来确定。图11给出了根据本发明的一个示例性实施例用于为移动台识别 主运输分析区的处理流程图1030。参考图1、6和10、11，在步骤1110， 地理分析器610检索与在步骤1020选择的位置记录相关的移动台105 有关的所有位置记录。如之前讨论的，每个位置记录与特定移动台105 相关。在步骤1110，检索与单个移动台105相关联的每个位置记录。在步骤1120，地理分析器610确定检索的记录是否指示移动台105有与其相关的主TAZ。如果该确定的结果为"YES"，则过程1030 转至步骤1130，而且地理分析器610识别与在步骤1020选择的位置 记录相关的通信的特征。在步骤1140，地理分析器610确定主TAZ 的名称是否与所选择的位置记录一致。例如，该位置记录可以与从 TAZ内的固定移动台发起的呼叫相关，该TAZ在其它位置记录中被 指定为该移动台的主TAZ。在此情况下，名称将是一致的。如果名称 一致，则过程1030转至步骤1150,而且地理分析器610更新在步骤 1020选择的位置记录以包含主TAZ。如果在步骤1140的确定为"NO"，那么过程1030转至步骤1160 并且地理分析器610为移动台105确定一个主TAZ。该主TAZ可以 表示移动台用户的"家"。同样，该确定可以基于这样的事实，例如， 最后几个位置记录与在同一TAZ(尽管不同于之前指定的归属TAZ) 内发起的呼叫以及在下午9:00以后发起的所有呼叫相关。本领域的技 术人员将理解，由于不一致的位置数据，地理分析器610可能不能识 别主TAZ。在那样的情况下，在步骤1160,地理分析器610将为与 该移动台105相关的所有位置记录指示"未定"。过程1030转至步骤 1170，以该新的主TAZ更新与移动台105相关的所有位置记录。如果在步骤1120的确定为"NO",则过程1030转至步骤1180， 并且地理分析器610确定是否存在足够的记录以便为移动台105指定 主TAZ。如果在步骤1190的确定为"YES"，那么过程1030转至步骤 1160，而且地理分析器610为移动台105确定一个主TAZ。主TAZ 可以表示移动台用户的"家"。同样，该确定可以基于这样的事实，例 如，最后几个位置记录与在同一 TAZ内发起的并且都是在下午9:00 以后发起的呼叫相关。过程1030转至步骤1170，以该新的主TAZ更 新与该移动台105相关的所有位置记录。如果在步骤1180的确定为"NO"，则过程1030转至步骤1190， 而且地理分析器610为与该移动台105相关的所有位置记录的主TAZ 指示为"未定"。本领域的技术人员将理解，在许多情况下，对于某些 位置记录可能从未识别过主TAZ。这些记录可以对应于经过该地理区域的移动台105，如州际公路上的州外的旅行者。本领域的技术人员 将理解，随着为特定移动台收集了更多的位置记录，系统更有可能为 该移动台识别出主Tkz。图12给出了根据本发明的 一 个示例性实施例用于为识别移动台 辅助运输分析区的处理流程图1040。参考图1、 6和10、 12，在步骤 1210，地理分析器610检索有关与在步骤1020选择的位置记录相关 的移动台105的所有位置记录。如之前所讨论，每个位置记录与特定 移动台105相关。在步骤1210，检索与单个移动台105相关的每个位 置记录。在步骤1220，地理分析器610确定检索的记录是否指示移动台 105具有与其相关的辅助TAZ。如果该确定的结果为"YES'，，则过程 1040转至步骤1230而且地理分析器610识别与在步骤1020选择的位 置记录相关的通信的特征。在步骤1240，地理分析器610确定辅助 TAZ的名称是否与所选择的位置记录一致。例如，该位置记录可以与 从TAZ内的固定移动台发起的呼叫相关，该TAZ在其它位置记录中 被指定为该移动台的辅助TAZ。在此情况下，名称将是一致的。如果 名称一致，则过程1040转至步骤1250而且地理分析器610更新在步 骤1020选择的位置记录以包含辅助TAZ。如果在步骤1140的确定为"NO"，那么过程1040转至步骤1260 而且地理分析器610为移动台105确定一个辅助TAZ。该辅助TAZ 可以表示移动台用户的"工作场所"。同样，该确定可以基于这样的事 实，例如，最后几个位置记录与在同一TAZ(尽管不同于之前指定的 辅助TAZ)内的呼叫发起相关，而且所有的呼叫在大约下午5:00发 起。本领域的技术人员将理解，由于不一致的位置数据，地理分析器 610可能不能识别新的辅助TAZ。在那样的情况下，在步骤1260，地 理分析器610将为与移动台105相关的所有位置记录指示"未定"。过 程1040转至步骤1270，以该新的辅助TAZ更新与该移动台105相关 的所有位置记录。如果在步骤1220的确定为"NO，，，则过程1040转至步骤1280，确定是否存在足够的记录以便为移动台105指定 辅助TAZ。如果在步骤1290的确定为"YES",那么过程1040转至步 骤1260，而且地理分析器610为移动台105确定一个辅助TAZ。辅 助TAZ可以表示移动台用户的"工作场所"。同样，该确定可以基于 这样的事实，例如，最后几个位置记录与在同一 TAZ内的呼叫发起 相关，并且所有呼叫在大约下午5:00发起。过程1040转至步骤1270， 以该新的辅助TAZ更新与该移动台105相关的所有位置记录。如果在步骤1280的确定为"NO"，则过程1040转至步骤1290， 而且地理分析器610为与该移动台105相关的所有位置记录的辅助 TAZ指示为"未定"。对于主TAZ的情况，本领域的技术人员将理解， 在许多情况下，对于某些位置记录可能从未识别过辅助TAZ。这些记 录可以对应于经过该地理区域的移动台105，如州际公路上的州外所 旅行者。本领域的技术人员将理解，随着为特定移动台收集了更多的 位置记录，系统更有可能为该移动台识别辅助TAZ。图13a给出了根据本发明的一个示例性实施例用于生成起点-终 点(OD)距阵的处理流程图1300。参考图1、 6和13a，在步骤1310, 地理分析器610搜索位置数据库630,并且识别与移动台105的行程 启动事件相关的位置记录，而且识别与该位置记录相关的TAZ。由于任何移动台的位置记录并不提供该移动台的位置的连续画 面， 一个行程的起点或终点可以通过观察某一时间周期内同一 TAZ 内的移动台的多个连续观测来确定，其仍在该TAZ内移动。假定出 发的时间是刚好在位置变化之前起点TAZ中的最后观测时间(即， 移动到一个新的TAZ)。那么，行程启动事件是提供在某一时间周期 同一TAZ内的移动台的一系列位置记录，其还指示该移动台正在移 动。在步骤1320,地理分析器610识别与移动台105相关的，指示 该移动台已经移动进入相邻TAZ的位置记录。重复该识别步骤直到 步骤1330结束。即，地理分析器610追踪移动台105的运动，直到 其确定该移动台已经移动进入其目的TAZ。在步骤1330，地理分析22器610识别出移动台105已经到达目的TAZ。该确定可以在当位置记 录指示，对于某一时间周期，该位置记录指示移动台105仍在TAZ 内时作出。在步骤1340，地理分析器610为在步骤1310识别的TAZ记录 一个"产生"事件，而且为在步骤1330识别的TAZ记录一个"吸引，，事 件。在步骤1350，地理分析器610为OD距阵生成一个条目。这样的 距阵可以被用来提供穿过地理区域的交通的运动的估计。过程1300 可以被用来代替利用直接测量和调查以生成可比较的OD距阵的艰难 和通常昂贵的实施。本领域的技术人员将理解，根据过程1300生成 的估计可以通过一个因素修改，其说明一个事实，该估计是基于小区 电话使用的。例如，该估计可以根据这样一个因素调整，该因素表示 保持它们的小区电话一直打开的驾驶员的数量与车辆的总数量之比。在步骤1360，地理分析器610确定位置记录是否指示附加的行 程启动事件。如果该确定为"YES"，则过程1300返回到步骤1310并 重复。否则，过程1300转至步骤1370并结束。图13b提供了根据本发明的一个示例性实施例的OD距阵1380 的表示性实例。参考图13b,距阵1380包括初始区，或TAZ的列标 题，如区"4"1381。距阵1380包括目的区，或TAZ的行标题，如区 "1"1382。距阵1380还包括条目，如条目1383。这些条目表示在所指 示的初始区内启动并且在所指示的终点区内结束的行程的数量。例 如，条目1383为"123"。该条目1383意味着具有意义的一段时间周 期内有123个行程在区4 1381中启动并在区1 1382中终结。距阵1380 测量地区间的行程。同样，对于在同一区内启动和结束的行程的条目 没有值，如条目1384，其由"x"表示。运输规划人员和工程师在描述区域内的运输量分布情况时使用 OD距阵。该距阵具有关于在地区的不同区域之间进行的行程和运输 的信息。OD距阵提供了整个交通运动的简单参考并识别潜在的关注 区域，例如，高密度目的区。OD距阵可以用于识别运输系统中可能 的瓶颈。传统上可以利用运输网络中链路上的交通计数和其它可用的信息来估计OD距阵。有关于行程的该信息通常包含在目标OD距阵 中。目标OD距阵可以是旧的(可能是过时的)距阵，或者根据抽样 调查得到的结果。必须推断根据调查得出的结果以确定一个精确的 OD距阵。本发明提供了更为可靠和完整的行程观察集以产生通过一 个区域的行程分布情况的精确画面。图14给出了根据本发明的一个示例性实施例用于识别与运输分 析区相关的运输路线的处理流程图1400。参考图1、 2、 6和14，在 步骤1410，交通分析器620识别TAZ内的所有节点、路段、和路线。 节点典型地位于街道十字路口，但也可以所关心的点。 一个路段是连 接两个节点的街道部分。路线由具有特定端点或终结区的路段的连续 集形成。数字或一些其它类型的标志符可以被分配给节点、路段、和 路线。节点、路段和路线标识符连同它们的属性(诸如用于每个段的 行程时间) 一起可以被运输规划和工程系统250使用。在步骤1410 期间，交通分析器620可以访问GIS/社会经济学数据库640以识别节 点、路段和路线。另外，交通分析器620可以访问无线电话网络的小 区扇区图以使特定小区扇区与节点、路段、和路线相关联。在步骤1420，交通分析器620为TAZ内的每个节点、路段和路 线分配一个数字或其它标志符。在步骤1430，交通分析器620确定是 否存在另外的TAZ要被表征。如果该确定为"YES",则过程1400返 回到步骤1410并且对于下一个TAZ重复该过程。如果在步骤1430 的该确定为"NO"，则过程1400转至步骤1440并且识别了相邻TAZ 的连接点。换言之，在步骤1440，交通分析器620识别的位置(指定 为节点)是穿过相邻TAZ的边界的路段。在步骤1450，交通分析器620将所有的节点、路段和TAZ内和 TAZ之间的路线存储到数据库中，如运输规划和工程数据库650。当 需要更新道路信息时可以重复过程1400。图15给出了根据本发明的一个示例性实施例用于估计路段的平 均速度的处理流程图1500。参考图1、 6和15，在步骤1510，交通分 析器620识别沿着一条路线运动的移动台105。该步骤可包括交通分析器620根据位置数据库630识别时常靠近在一起的公共移动台105 的位置记录，在此位置发生变化。在此情况下，交通分析器620可以 确定在该时间期间移动台行进的路段或路线。在某些情况下，可能已 经在由两个位置记录指示的位置之间釆取了各种的路线。本领域的技 术人员将理解，可以使用多种方法来分配路线，如最短的距离、最快 的路线，或者之前行进的路线，如果移动台的历史数据指示了一贯地 行进的路线的话。在步骤1520，交通分析器620估计沿路段或路线的移动台105 的速度。该估计是由两个位置记录之间的行进距离除以两个位置记录 之间的时间。在步骤1530，交通分析器620存储估计的速度值和时间 间隔，即，与移动台105和路线相关的日时和日期。这些数据可以被 存储在运输规划和工程数据库650内或者位置数据库630内。当然， 本领域的技术人员将理解，可以使用单个数据库来管理与本发明相关 的所有数据。在步骤1540，交通分析器620确定是否有另外的移动台105在 同一时间沿着相同的路段运动，如位置记录所指示的。如果该确定为 "YES"，则过程1500返回到步骤1510,并对下一个移动台105重复 该步骤。如果该确定为"NO，，，则过程1500转至步骤1550而且交通 分析器620估计对于每个时间间隔的路段的平均速度。路段的平均速 度可以简单地为每个移动台105的速度总和除以移动台的数量。速度 算法可以具有另外复杂程度，如筛除与车辆不相关的移动台105 (如 行人)的能力。时间间隔是一个设置的时间跨度，比如星期二的上午 7:00到7:10，并且间隔的持续时间可以随着时间间隔而变化。例如， 另 一个时间间隔可以是星期日的从午夜12点至上午6:00。标题为"5^s,e附/or /Vov/<//wg 7V"j5^c /"ybrw"riow t/s7rtg 0/7er",/卵"/ Z)a似" 附"/ess 7V"nwA:,,的 U.S.专利 No. 6，842，620描述的一种方法，可以将移动台的运动分配给估计的路段和 速度。因此U.S.专利No.6，842，620的说明书作为参考包含于此。在步骤1560,交通分析器620确定是否需要分析附加的路段。如果该确定为"YES"，则过程1500返回到步骤1510，并且对下一个 路段重复该步骤。如果该确定为"NO"，则过程1500转至步骤1570 并结束。可以频繁地运行过程1500以更新运输路线数据。另外，可 以每日运^f亍过程1500以建立一个区这,内交通流的完整的历史画面。图16给出了根据本发明的一个示例性实施例用于估计交通量的 处理流程图1600。参考图1、 6和16，在步骤1610，交通分析器620 识别所关注的路线的路段。在步骤1620，对于给定的时间间隔，交通 分析器620确定路段上的交通量。时间间隔可以是特定的日期和时间， 比如2006年3月6日上午7:00和7:10之间，或者可以表示多个日期， 比如去年的星期二上午7:00和7:10之间。这种量的估计是基于该路 段上的移动台105的数量的，如同在位置记录中所指示的。这种估计 可以根据一个因素调节以说明没有打开蜂窝电话的那些车辆。同样， 对于总的时间间隔，该量可典型地报告作为对于该时间间隔的日平 均，而且可以包括其它的统计测量。例如，对于"过去的一年的星期 二上午7:00和7:10之间，，的情况，结果可以是"平均每天47辆车，加 上或减去7辆，在2006年2月7日最多为68辆。"在步骤1630，交通分析器620确定附加的路段是否包括所关注 的路线。如果该确定为"YES"，则过程1600转至步骤1640，而且识 别该路线上附加的路段。这种识别可以通过查询运输规划和工程数据 库650来进行。过程1600随后返回至步骤1620并重复。如果该确定 为"NO"，则过程1600转至步骤1650，并确定沿整个路线的量。在步骤1660，交通分析器620确定是否需要估计附加的时间间 隔。如果该确定为"YES"，则利用所关注的相同路线，过程1600返 回至步骤1610。如果该确定为"NO"，则交通分析器620确定是否需 要分析附加的路线。如果该确定为"YES"，则过程1600返回至步骤 1610并且根据所关注的新的路线确定一个路段。如果该确定为"NO"， 则过程1600转至步骤1680并结束。图17给出了根据本发明的一个示例性实施例用于预测交通量的 过程流程图1700。参考图1、 2、 6和17，在步骤1710，交通分析器620为关注的路线识别一个路段。在步骤1720，针对给定的时间间隔， 交通分析器620确定路段上的历史交通量。时间间隔可以是特定的日 期和时间，如2006年3月6日上午7:00和7:10之间，或者可以表示 多个日期，如去年的星期二上午7:00和7:10之间。这种量的估计是 基于该路段上的移动台105的数量的，如同在位置记录中所指示的。 这种估计可以根据一个因素调节以说明没有打开蜂窝电话的那些车 辆。同样，对于总的时间间隔，该量可典型地报告作为对于该时间间 隔的日平均，而且可以包括其它统计测量，如上所述。在步骤1730,交通分析器620确定附加的路段是否包括所关注 的路线。如果该确定为"YES"，则过程1700转至步骤1740，而且识 别该路线上附加的路段。这种识别可以通过查询运输规划和工程数据 库650来进行。过程1700随后返回至步骤1720并重复。如果该确定 为"NO"，则过程1700转至步骤1750，并确定沿整个路线的历史交通 量。在步骤1760，提供了规划方案约束。这些约束可以包括将一条 道路由双车道变窄为单向单车道(例如，在预期的建筑施工活动期 间)，改变特定交通节点的交通信号灯的顺序，或者改变沿一个路段 公告的速度。这些规划方案约束使得交通规划人员能够预测某些变化 对行进路线条件的影响。终端用户，如终端用户220，可以提供这些 约束。在步骤1770，交通分析器620基于该约束预测路线上的交通量。 该预测可以基于调节沿着路线的平均速度以及基于确定对离开特定 路线段的车辆的影响。这种类型的分析的结果随后可以被用于修改针 对道路的流量估计。在步骤1780,交通分析器620确定是否需要附加的历史数据。 例如，交通分析器620可能需要确定沿着备用路线的历史交通流，以 确定沿着一条路线的交通拥塞的增加是否可以通过选择备用路线的 更多的车辆来抵消。本领域的技术人员将理解，过程1700中步骤1710到1750可以独立于随后的步骤发生。如果该确定为"YES",则过程1700返回至 步骤1710并且识别所关注的附加的路线。如果该确定为"NO"，则过 程1700转至步骤1790并结束。鉴于前述的内容，将理解本发明支持用于利用来自无线电话网络 的数据以支持运输规划和工程的系统和方法。从无线网络中提取与无 线网络用户有关的数据以确定移动台的位置。移动台的附加位置记录 可以用于表征移动台的运动其速度、路线、起点和终点、以及其主 和辅助运输分析区。与多个移动台相关的聚合数据允许表征和预测交 通参数，包括沿各路线的交通速度和交通量。
权利要求
1.一种用于利用来自无线电话网络的数据以支持交通规划和工程的系统，包括数据提取模块，所述数据提取模块与一个或多个无线电话网络逻辑耦合，可操作地接收与其中一个无线电话网络的移动台用户相关的位置数据；以及数据分析模块，所述数据分析模块与所述数据提取模块逻辑耦合，可操作地使用所述位置数据支持运输规划和工程。
2. 根据权利要求l的系统，进一步包括与所述数据提取模块逻 辑耦合的保密模块，并且可操作地防止从所述无线电话网络接收的位 置数据中包含的个人识别信息被未授权地公开。
3. 根据权利要求l的系统，其中所述数据提取模块进一步可操 作地生成包含移动台标识符、位置和时间的位置记录。
4. 根据权利要求l的系统，其中所述数据分析模块进一步包含 地理分析器，可操作确定移动台用户挑选的行程的起点和终点。
5. 根据权利要求4的系统，其中所述地理分析器进一步可操作 地识别移动台用户的主运输分析区。
6. 根据权利要求l的系统，其中所述数据分析模块进一步包括 交通分析器，可操作地确定与所述移动台用户相关的交通参数。
7. 根据权利要求6的系统，其中所述交通参数包括沿着一个路 段的交通量。
8. 根据权利要求6的系统，其中所述交通分析器进一步可操作 地表征地理区域内的运输基本设施。
9. 一种用于利用来自无线电话网络的数据以支持交通规划和工 程的方法，包括步骤利用无线电话网路确定移动台的位置； 表征地理区域内的运输基本i殳施；以及利用所述运输基本设施确定与移动台相关的运输参数，其中所述 确定的运输参数支持运输规划和工程。
10. 根据权利要求9的方法，其中所述确定移动台的位置的步骤 进一步包括步骤接收来自与移动台的通信事件相关的无线电话网络的数据；以及 从所述接收的数据中提取移动台标识符、位置、和时间。
11. 根据权利要求10的方法，进一步包括提供匿名移动台标识 符，以防止与移动台相关的个人识别信息的未授权公开的步骤。
12. 根据权利要求9的方法，其中所述表征地理区域内的运输基 本设施的步骤进一步包括步骤识别与所述地理区域相关的运输分析区；以及 识别所述运输分析区内的一个或多个交通路线。
13. 根据权利要求12的方法，其中所述识别与地理区域相关的 运输分析区的步骤包括识别多个运输分析区，并且 进一步包括识别所述多个运输分析区之间的路线的步骤。
14.根据权利要求9的方法，其中所述利用运输基本设施确定与 移动台相关的运输参数的步骤进一步包括步骤 识别所述地理区域内的路段； 选择时间间隔；以及对于所述选择的时间间隔，确定位于所述路段上的移动台的数
15. 根据权利要求9的方法，其中所述利用运输基本设施确定与 移动台相关的运输参数的步骤进一步包括步骤识别所述地理区域内的路段； 选择时间间隔；对于所述选择的时间间隔；识别位于所述路段上的移动台；以及 对于所述识别的移动台，确定所述路段上的移动台的速度。
16. 根据权利要求9的方法，其中所述利用运输基本设施确定与移动台相关的运输参数的步骤进一步包括步骤识别所述地理区域内的路段； 选捧时间间隔；对于所述选择的时间间隔；确定位于所述路段上的移动台的数量；接收运输规划约束；以及基于所述运输规划约束，预测位于所述路段上的移动台的数量的变化。
17. —种用于利用来自无线电话网络的数据使得移动台与主运输 分析区相关的方法，包括步骤检索与移动台相关的位置记录；建立用于使移动台与主运输分析区相关联的一个或多个准则，其 中所述一个或多个准则基于与移动台和主运输分析区相关联的时间参数，使得移动台与主运输分析区相关联；以及应用所述一个或多个准则以使移动台与主运输分析区相关联。
18. 根据权利要求17的方法，其中所述相关的主运输分析区表 示移动台的用户所驻留的主运输分析区。
19. 根据权利要求17的方法，其中所述相关的主运输分析区表 示移动台的用户工作的主运输分析区。
20. 根据权利要求17的方法，其中所述时间参数包括时刻。
21. 根据权利要求17的方法，其中所述时间参数包括时间量。
22. —种用于利用来自无线电话网络的数据以识别移动台的用户 挑选的行程的起点和终点的方法，包括步骤识别移动台的第一位置记录，包括与行程的起点相关的第一地理区域；识别与所述行程相关的移动台的一个或多个后续位置记录；以及 识别所述行程的终点的第二地理区域，其中移动台的一个或多个 后续位置记录包括对于设定时间间隔的第二地理区域。
23. 根据权利要求22的方法，进一步包括记录第一地理区域作 为行程的起点以及记录第二地理区域作为行程的终点的步骤。
全文摘要
利用来自无线电话网络的数据以支持运输规划和工程。从无线网络提取有关无线网络用户的数据以确定移动台的位置。移动台的附加位置记录可用于表征移动台的运动其速度、路线、起点和终点，以及其主和辅助运输分析区。与多个移动台相关的聚合数据允许表征和预测交通参数，包括沿各路线的交通速度和交通量。
文档编号G01C21/20GK101243478SQ200680030245
公开日2008年8月13日 申请日期2006年6月22日 优先权日2005年6月23日
发明者C·W·史密斯 申请人:艾尔塞奇公司