CN103383781A - 用于利用位置来标识车辆的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于利用预定位置来标识车辆的方法和装置，该方法包括：在车辆上携带经由无线电重复地广播状况消息的板载单元（10），这些状况消息分别指示板载单元的当前位置和在每一个或若干个状况消息之后改变的无线电标识符；在无线电信标装置中接收至少一个状况消息；关于预定位置，通过基于所述至少一个状况消息中指示的位置评估所述至少一个状况消息来检测车辆的位置使用；从无线电信标装置向通过来自所述至少一个状况消息的无线电标识符寻址的该板载单元发送标识请求；在板载单元中接收标识请求并对其进行合法性检查，并且如果该请求合法，则向无线电信标装置发送板载单元的唯一标识。

Description

用于利用位置来标识车辆的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于利用预定位置来标识车辆的方法。本发明还涉及无线电信标装置并且涉及用于与该方法一起使用的板载单元。

背景技术

例如需要用于标识车辆的方法，以记录、监测、授权以及/或针对车辆使用位置征收通行费（收费）。这种位置使用例如可以包括：进入其通道被限制的区域或被监测的区域，特定位置处的计费停留（例如，要进行收费的停车场）或者使用基于通行费的交通路线（如高速公路或市中心（城市通行费）等。在已知车辆标识方法中，或者通过光学字符识别（OCR）来读取牌照号码（登记牌照），或者使车辆配备有具有唯一标识的板载单元（OBU），该唯一标识可以经由无线电接口（如专用短距通信（DSRC）、射频标识（RFID）、无线局域网（WLAN）、车辆环境无线接入（WAVE）等）来读出。

为了创建无线读取OBU标识与车辆所使用位置的清楚关联，目前，用于无线读取的无线电信标装置被安装在要监测位置处的专门设施（"竖立架）上，并且被配备有窄限定无线电覆盖范围；或者采用基于卫星导航的板载单元，其经由移动通信网络向事务部门发送自定位位置数据，事务部门利用要监测位置执行地图匹配。所有这些已知方法不仅在车辆中和道路上需要专门的复杂设施，而且还公开了OBU的身份（采用无线读取OBU标识的形式），即使不存在需要监测的位置使用，这出于数据保护理由是应被反对的。

发明内容

本发明的一个目的是，创建具有上述类型的方法和装置，其允许使用位置的车辆按更简单方式被标识，并且对于未涉及车辆具有提高的机密性。

该目的在本发明的第一方面通过上述类型的方法来实现，该方法包括：

在车辆上携带板载单元，其经由无线电重复地广播状况消息，这些状况消息分别指示板载单元的当前位置和在每一个或多个状况消息之后改变的无线电标识符；

按无线电信标装置接收至少一个状况消息；

针对预定位置，通过基于所述至少一个状况消息中指示的位置评估所述至少一个状况消息来检测车辆的位置使用；

从无线电信标装置向通过来自所述至少一个状况消息的无线电标识符寻址的该板载单元发送标识请求；

在板载单元中接收标识请求并对其进行合法性检查，并且如果该请求合法，则

向无线电信标装置发送板载单元的唯一标识，该唯一标识在无线电标识符的若干变化期间保持相同。

本发明基于发送采用公共获知消息（CAM）或基本安全消息（BSM）的形式的状况消息（举例来说，如根据ITS-G5或WAVE（IEEE802.11p）标准已知的那些）的板载单元的新颖集成。该消息作为重复广播来发射，以警告或通知邻近板载单元或路旁基础设施以避免冲突，或向驾驶员提供情况的改进概观。为了使车辆的移动分布图的创建更难，这些状况消息仅在临时无线电标识符下发送，其时常改变并且不被系统操作员所获知以保护隐私。本发明仅评估板载单元的至少一个状况消息的临时无线电标识符。仅在检测到位置使用之后（匿名地作为临时无线电标识符的结果）请求板载单元展现其“真实”身份，例如，支付、使用或应用身份。这确保事实上仅标识使用预定位置的那些板载单元；而不标识正好在实际使用该位置之前仅经过该位置附近或者转弯等的第三方车辆的板载单元，也就是说，它们仍保持匿名。从而，就保密性来说，可以满足高数据保护需求，而不必需要复杂的路旁设施、OBU修改或分离的匿名装置（如代理计算机）。

本发明的特定优选实施例的特征在于，

在无线电信标装置中接收至少两个状况消息，并且基于其中指示的无线电标识符将其彼此关联，并且

针对预定位置，通过基于相互关联的状况消息中指示的位置评估该相互关联的状况消息来检测车辆的位置使用。

通过相互关联和评估至少两个状况消息，在一较短时段期间跟踪板载单元，其足以能够以高确定性建立特定位置的使用。可以与同一个板载单元相关联的即使两个或仅少量的状况消息就可以满足排除测量误差并且可靠地检测已经出现的移动的该目的。在最简单情况下，如果第一状况消息指示预定边界前面一位置，而第二状况消息指示该边界后面一位置，则这种检测的位置使用可以是该预定边界的跨越，以检测位置使用。

根据本发明另一优选实施例，该合法性检查通过检查无线电信标装置的加密发送方证书来执行，该加密发送方证书通过无线电信标装置连同标识请求一起发送。由此，该板载单元仅向所标识的合法询问者公开其身份，其进一步改进了对私密性的保护。

出于同一理由，特别有利的是，将板载单元的标识经由加密信道发送至无线电信标装置。直接（点对点）加密通信可以在板载单元与出于该目的的询问无线电信标装置之间建立。例如，该加密通信信道可以是板载单元与无线电信标装置之间的无线电接口处的协议的一部分，例如，ITS-G5或WAVE标准的一部分，但另选的是，还可以分离地经由3G、4G或5G移动通信网络来建立。

在本发明的标识方法的优选应用中，在无线电信标装置中接收的标识与时间戳一起被记录在存储器中，以记录该位置使用，例如，出于监测目的。

在本发明一另选应用中，比较在无线电信标装置中接收的标识与至少一个先前存储的合法标识，以授权该位置使用，例如，以打开门、放下轮锁、停用强制系统等。

在本发明的标识方法的另一应用中，将在无线电信标装置中接收的标识用于搜索与标识相关联的通行费账户并对其借款，以向该位置使用收通行费，例如，以征收位置和/或时间通行费、停车费、道路使用费、城市通行费等。

在全部三个变型例中，该无线电信标装置优选地可以在对该位置使用进行记录、授权或向收通行费之后，向板载单元发送唯一于该无线电信标装置的信标装置标识符，该板载单元存储该标识符并且至少与下一次广播其状况消息或发送其标识一起发送该标识符，并且如果与状况消息或标识一起接收的信标装置标识符和无线电信标装置自身的信标装置标识符相同，则无线电信标装置可以忽略从板载单元接收的状况消息或标识。由此，可以防止在无线电信标装置的无线电覆盖范围中无意地对同一板载单元进行的双重记录、授权或收取通行费。

根据本发明另一优选特征，可以接收多于两个状况消息并将其彼此关联，并且该板载单元的移动路径可以基于这些消息中指示的位置来计算，比较该路径与预定位置以检测位置使用。这允许增加检测可靠性，并且例如，更好地抑制“测量界外值（measurement outlier）”。

如果相应的无线电标识符在大约5至1000、优选为20至100个状况消息之后改变，则其特别有利。该无线电标识符改变越频繁，就特定板载单元的跟踪能力来说，数据保护就越大；该无线电标识符改变越不频繁，要检测的位置周围的无线电标识符改变的风险就越低，其将使得检测更难。上面指示的值构成这些相互对立需求之间的良好折衷。

作为另选例，板载单元的无线电标识符的变化间隔还可以被设置成使得无线电标识符最早在预定时段期满之后改变。基于无线电信标装置的惯例无线电覆盖范围的尺寸和板载单元的平均速度，可以选择预定时段，以使在板载单元经过一无线电信标装置时无线电标识符改变不会以高确定性发生。

本发明另一优选实施例是，当板载单元位于同一个无线电信标装置的无线电覆盖范围中时，保持无线电标识符相同。为此，例如，如果一无线电信标装置周期性地广播信标装置标识符，则该板载单元可以直接测量该无线电信标装置的无线电覆盖范围，或者可以基于先前存储的已知无线电信标装置的无线电覆盖范围的列表或地图来确定其，或者通过一无线电信标装置作为多个广播中的一个的一部分或该信标装置的标识请求通知其。

按本身已知的方式，该状况消息还可以包含板载单元的当前移动矢量，其还在检测该位置使用期间使用，以进一步增加检测可靠性。

根据本发明另一优选特征，可以按差分GPS（dGPS）的方式，通过卫星导航确定板载单元的位置，并且通过参照经由卫星导航确定的无线电信标装置的基准位置来改进，其中，无线电信标装置形成基准接收器，以改进经由卫星导航确定的板载单元的位置。

作为一另选例，可以经由卫星导航确定板载单元的位置，并且通过参照经由卫星导航确定的邻近板载单元的至少一个另一位置来改进。该实施例基于这样的假定，即，假设彼此接近，则存在于无线电信标装置的无线电覆盖范围中的板载单元皆经受相同卫星导航误差，并由此，邻近OBU可以被用作dGPS方式中的比较接收器。

一般来说，无线电信标装置可以被用于在其中间或更宽环境（甚或在其无线电覆盖范围外的边远地区）中检测位置使用；然而，该无线电信标装置的无线电覆盖范围优选地包含预定位置，以使每一个无线电信标装置负责其中间环境中的位置使用，并由此从板载单元接收当前和局部测量数据。

如上提到的，要检测其位置使用的预定位置可以具有一般性质。根据第一实施例，这种位置是地理点，并且该位置使用是低于相对于该点下降最大距离的落差，作为一另选例，该位置可以是一区域，并且该位置使用可以存在于该区域中；或者该位置可以是至少一个道路段，而该位置使用可以是在所述至少一个道路段上的行驶。

因为通常可以根据边界限定多个区域和道路段，所以根据本发明一优选实施例，该位置是边界而该位置使用是该边界的跨越，其中，这些边界在数字道路地图上用矢量化道路段来表示，所述方法包括：

确定边界与道路段的相交点，和沿该道路段的取向的基准方向；

接连将多个矢量投影到基准方向上，每一个矢量皆在来自前述状况消息中的多个位置中的一个位置与相交点之间确定，以获取一序列的投影；以及

如果该序列投影中出现方向或符号变化，则检测该边界的跨越。

由此，可以利用简单方式，可靠地、确定地检测边界的跨越；例如，可以可靠地排除检测误差，因为它们随着边界前面的回车道出现。

将位置矢量投影到基准方向上可以按多种方法来确定。根据本发明第一实施例，投影可以通过以下步骤来进行：寻找这些矢量与基准方向的矢量内积，并且根据该内积的符号变化来检测边界的跨越。在本发明一另选实施例中，该投影可以通过以下步骤来进行：将这些矢量变换成以基准方向作为x轴的局部坐标系，并且根据该x坐标的符号变化来检测边界的跨越。两个变型例都可以以相对较低的计算功率来计算，并由此还适于在匹配OBU（密集客户端）的分散地图中和匹配道路收费系统的服务器的中心地图两者中的实时实现。

本发明一优选实施例的特征在于包括以下附加步骤：如果方向或符号的变化前后的两个投影的绝对值超出预定最小值，则证实边界的跨越。这还允许考虑位置确定中的不准确性，并且实现对经过虚拟边界的特别可靠检测。

根据本发明的方法的另一优选变型例包括以下附加步骤：如果相对于基准方向的方向或符号的变化前后的两个位置的正常距离未超出预定最大值，则证实边界的跨越。该附加检查步骤允许排除在沿着附近并行道路行进时的缺陷检测。

在第二方面，本发明创建了一种用于利用预定位置来标识车辆的的无线电信标装置，该车辆携带经由无线电重复地广播状况消息的板载单元，这些状况消息分别指示板载单元的当前位置和在每一个或多个状况消息之后改变的无线电标识符，其中，该无线电信标装置被设置成借助于连接至其的处理器和收发器，

接收至少一个状况消息；

针对预定位置，通过基于所述至少一个状况消息中指示的位置评估所述至少一个状况消息来检测位置使用；

向通过所述至少一个状况消息的无线电标识符寻址的该板载单元发送标识请求；并接着

接收板载单元的、在若干个无线电标识符变化期间仍保持相同的唯一标识。

特别有利的是，如果无线电信标装置被配置成，

接收至少两个状况消息，并且基于其中指示的无线电标识符彼此关联这些状况消息，并且

针对预定位置，通过基于相互关联的状况消息中指示的位置评估该相互关联的状况消息来检测车辆的位置使用。

该无线电信标装置优选地包含加密发送方证书，并且被配置成将其连同标识请求一起发送。

在第三方面，本发明创建了一种板载单元，该板载单元包括：处理器、用于位置确定的卫星导航接收器、以及用于无线电通信的收发器，其中，该板载单元被配置成，

利用该收发器经由无线电重复地广播状况消息，每个状况消息包含通过卫星导航接收器确定的位置、和在若干个状况消息之后改变的板载单元的无线电标识符；

接收来自无线电信标装置的标识请求，该请求被寻址到该单元的当前无线电标识符并且包含加密发送方证书；

证实该发送方证书；并且如果其有效，则

向无线电信标装置发送板载单元的唯一标识，该标识在若干个无线电标识符变化期间仍保持相同。

该板载单元的状况消息优选为根据ITS-G5标准的CAM或根据WAVE标准的BSM。

附图说明

关于本发明的无线电信标装置和板载单元的附加特征和优点，参照附图，对该方法进行上述描述和对所提供的优选实施例进行下面的描述，其中：

图1示出了在本发明方法的范围内起作用的组件的示意性概图，包括本发明的无线电信标装置和若干个板载单元；

图2示出了本发明的方法的框图并且还示出了其信号流程图；

图3示出了无线电信标装置与板载单元之间的无线电接口处的消息交换的顺序图；

图4示出了数字道路地图上一物体的移动的示意性概图；

图5示出了用于通过矢量内积寻找来检测边界跨越的方法的第一实施例；以及

图6示出了用于通过坐标变换来检测边界跨越的方法的第二实施例。

具体实施方式

图1示出了作为本发明的标识方法的示例性应用的道路收费系统1，包括事务部门2和连接至其的多个地理分布路旁无线电信标装置（路旁实体，RSE）3。每一个无线电信标装置3具有有限的无线电覆盖范围4，例如，200米的无线半径，在该半径内，限定了诸如点5（“虚拟收费区”）、区域6（例如，停车场）、边界7（例如，虚拟竖立架、内城边界等）或道路段8的预定位置，其中，位置5-8还可以全部或部分地位于无线电覆盖范围4以外。它们优选地位于（至少部分地位于）无线电覆盖范围5内部，其简化了无线电信标装置3与负责其信标装置的位置5-8的关联。

无线电信标装置3检测经过该信标装置的无线电覆盖范围4的车辆9的位置使用，就是说，这些是否使用位置5-8中的一个（并且可选地使用多久），并且标识这种使用这些位置的车辆9。未使用位置5-8中的任一个的车辆9未被标识，就是说，仍保持匿名。

出于上述目的，所有车辆9配备有板载单元（OBU）10，基于图2，对其构造进行更详细的描述。

根据图2，每一个OBU10包括卫星导航接收器11，其用于连续重复地确定该单元在全球卫星导航系统（GNSS）（如GPS、GLONASS、Galileo等）中的相应当前位置（通常为“位置固定”P₁、P₂、…、P_i）。而且，OBU10配备有处理器12和收发器13，其中，卫星导航接收器11、处理器12以及收发器12之间的一些数据连接出于清楚的理由而未示出。

标号14示意性地指示可以通过处理器12执行的服务应用（例如，通行费应用），其可以按下面将描述的方式，与道路收费系统1的无线电信标装置3和事务部门2协作，并且出于该目的具有在道路收费系统1中唯一（“唯一ID”）的OBU标识符uID。例如，该OBU标识uID可以是OBU10的唯一产品标识符、其拥有者的名称、其上安装该OBU10的车辆的拥有者的名称、车辆拥有者的帐号或信用卡标识符等。在道路收费系统1中，OBU标识uID被事务部门2和/或无线电信标装置3获知，并且可以在那里被用于标识携带该OBU的车辆9。

标号15指示被处理器12处理的安全应用，并且经由其，OBU10连续重复地、优选周期性地（大约每100ms）经由收发器13广播状况消息16。该状况消息16旨在通过邻近车辆9和/或路旁基础设施（如无线电信标装置3）的OBU10来接收，并且既不需要确认接收也不需要实际接收；该应用15经由收发器13发送状况消息16，而不管这些是否被接收器接收，然而，可选的是，该应用还可以被请求通过无线电信标装置3或其它OBU10来这样做。

每个状况消息16包含（至少包含）通过卫星导航接收器11确定的、OBU10的最后位置P_i，并且可选地包含附加数据，例如，移动（移动矢量）M的速度和方向、高度、测量准确度等。每一个状况消息16设置有临时无线电标识符pID，以使邻近OBU或基础设施可以基于该临时无线电标识符pID彼此相互联系（就是说关联）连贯状况消息16，以使能够至少在较短时段期间，基于来自连贯状况消息16的位置P_i确定OBU10的移动路径（轨迹）。

例如，包括用于发送这种状况消息16的安全应用15的板载单元10按ITS-G5和WAVE（IEEE802.11p）标准来定义。这种类型的状况消息16被称为ITS-G5标准中的公共获知消息（CAM）和称为WAVE标准（著名的SAE J2735）中的基本安全消息（BSM）。状况消息16的临时无线电标识符pID例如可以是OBU10的临时IP6地址、MAC地址或伪MAC地址，OBU10的精确或优选地一般化的地理位置（位置坐标）等。因此，在最简单情况下，临时无线电标识符pID甚至可以和OBU10的位置P_i相同。该无线电标识符pID在道路收费系统1中未知，或者不被事务部门2和无线电信标装置3获知，并且在那里没有意义；例如，其还可以随机地被OBU10选择。而且，无线电标识符pID在其在特定数量的状况消息16之后改变以在扩展时段内抑制对特定OBU10的跟踪的意义上是“临时”的。例如，无线电标识符pID在每第五至第一千个状况消息16之后，优选在每第二十至第一百个状况消息16之后改变。该方法在图3的顺序图中更详细示出。

作为一另选例，无线电标识符pID在其存在于同一个无线电信标装置3的无线电覆盖范围4中的同时，可以在预定时段之后改变，或者该改变可以选择性地省略，就是说，通过板载单元10被抑制。为此，板载单元10可以具有先前存储的、有关无线电覆盖范围4的尺寸的信息，例如采用列表或地图的形式，或者已经通过无线电信标装置3通知了该信息，采用周期广播无线电信标装置3的形式，或者作为下述消息22、27以及27'的一部分。

根据图3，OBU10重复地发送状况消息16，这里一般用CAM₁、CAM₂、CAM₃、…，或CAM_i来指示。在所示示例中，无线电标识符pID_n在前三个状况消息16（或者CAM₁、CAM₂、CAM₃）之后从pID₁改变至pID₂，诸如此类。在第i个状况消息CAM_i之后，使用第n个无线电标识符pID_n（n<<i）。

结果，统计上很可能的是，两个连贯状况消息16可以基于其相同的无线电标识符pID_i彼此相关联；仅在无线电标识符从pID_n至pID_n+1的变化期间不可能直接相互关联无线电标识符变化前后的状况消息16。在这种情况下，状况消息16的相互关联也可以通过跟踪板载单元10的移动历史（例如，通过评估其速度、其方向矢量等）来进行，即使该信息由OBU10在状况消息16中直接提供，或者通过无线电信标装置3测量。还可以将携带OBU10的车辆9的特性（如车辆宽度、长度、高度等）存储在OBU10中，并且其将在状况消息16中传送或者通过无线电信标装置3测量，以增加相互关联的可靠性。

根据图1至3，无线电信标装置（其接收在其无线电覆盖范围4中经过的所有OBU10的状况消息）由此能够基于无线电标识符pID将源自特定OBU10的状况消息16彼此关联，并由此基于位置P_i来跟踪OBU10的轨迹。为此，按照图2的无线电信标装置3包括：处理器17、收发器18，以及关联处理19，该关联处理通过处理器17进行处理并且针对相关的无线电标识符pID过滤抵达的状况消息16的流，并且向处理器18所处理的跟踪处理20馈送来自相互关联的状况消息16的位置P_i。如果无线电标识符pID直接对应于位置P_i或者对应于根据其一般化的地理位置，则关联处理19还可以基于OBU10的移动历史（“跟踪”）来执行状况消息16的彼此相互关联。跟踪处理20由此比较这样获取的位置P_i与预定位置5-8以检测位置使用。

该位置使用可以按多种方式来检测。如果要检测的位置是点5，则位置使用例如可以在预定数量的位置P_i或位置P_i的平均值位于相对于点5的最大距离a_m内时被检测。如果该位置是区域6，则位置使用例如可以在预定数量或平均数的位置P_i处于区域6内时被检测。如果该位置是道路段8，则位置使用可以在例如位置P_i指示在整个道路段8上从其起始端至其末端的行进、或者在预定的连续多个连贯道路段8上的行进等时来检测。如果该位置是边界7（其另外还可以被用于划界点5周围的范围、区域6或道路段8），则该位置使用可以被检测为边界的跨越，并且更具体地说，按下面参照图4至6描述的方式来检测。

在一简化实施例中，无线电信标装置3可以从单一状况消息16检测位置使用，以使得可以消除关联处理19。在这种情况下，例如，位置使用可以在单一位置P_i位于点5周围的最大距离a_m内、或者区域6中或者道路段8上时被检测。如果状况消息16包含附加数据（如OBU10的速度和移动方向、特别是移动矢量M），则一位置的使用还可以在对OBU10在过去或将来的移动的推断表示所使用的单元就在片刻之前处于使用过程中或者立刻将使用一位置（例如，已经跨越或将要跨越边界7）时被检测。

只要跟踪处理20检测到位置使用，该处理就启用负责该位置使用的服务应用21，并且处理器17将处理其。该应用21例如可以是记录、监测或授权服务，以记录所检测的位置使用（针对OBU10标识）或者监测其，或者授权诸如打开通道屏障的附加步骤等。在本示例中，该服务应用21是具有服务标识sID的收取通行费服务，并且可以针对OBU10使用该位置而征收通行费（收费）。

现在，服务应用21经由收发器18向具有其无线电标识符pID的OBU10发送标识请求Id_Req22（可选地与其服务标识sID一起发送），该无线电标识符pID在通过关联处理19关联的状况消息16中被指示（还参照图3）。该标识请求22优选地包含无线电信标装置3的加密发送方证书“Cert”23，以针对板载单元10对其认证。

通过无线电标识符pID寻址的OBU10接收标识请求22，并且将其转发至对应处理，其在这里是通行费应用14。如果标识请求22包含发送方证书23，则OBU10可以在可选步骤24（图3）中检查证书23的确实性；如果该证书真实或有效，则执行剩余步骤；如果不是这样，则忽略标识请求22。

OBU10通过释放（公开）其标识uID（其遍布该系统唯一）来响应标识请求22，就是说，甚至在无线电标识符pID的多个变化期间一直唯一，参见声明消息Id_Rsp25，该单元将其经由收发器13返回至无线电信标装置3的收发器18。该声明消息25可以包含无线电信标装置3的轮询服务应用21的服务标识符sID，以使得该声明消息可以在那里被提供给正确的服务应用21。

从现在起，OBU10相对于服务应用21以其唯一标识uID来标识，而该服务应用21相对于OBU10或通行费应用14以其服务标识符sID和证书23来标识。附加服务特定消息Svc_Msg27现在可以经由无线电接口26在OBU10的收发器13与无线电信标装置3的收发器18之间交换。例如，该消息27可以是用于针对位置的使用收取通行费的常规通行费日志的服务包。该OBU标识uID例如可以引用无线电信标装置3或事务部门2中的通行费账户，针对该位置使用对其借款通行费。作为一另选例，可以比较该标识uID与（至少一个）合法（基准）标识uID_ref（其被预先存储在无线电信标装置3或事务部门2中），其中，如果相同，标识uID被授权以例如访问一位置或者接收一服务。

只要无线电信标装置3和OBU10已经相对于彼此被认证（具体来说通过评估无线电信标装置3的发送方证书23来认证），所有随后通信（如声明消息25和确认服务消息27）可以经由无线电接口26按加密形式来发送，例如，作为加密的点对点通信来发送。代替经由无线电接口26，这种加密发送信道可以另选地经由移动通信网络（未示出），例如，直接与事务部门2建立。

在一简化实施例中，其中无线电信标装置3不执行通行费应用，而仅仅被用于标识车辆9或OBU10，出于记录目的，板载单元10的所确定标识uID还可以被简单地记录（优选地，在所有情况下，与当前时间戳t一起被记录）在无线电信标装置3或事务部门2的存储器28中。

在对位置使用进行成功记录、授权或者收取通行费之后，无线电信标装置3可以在可选步骤27'中向OBU10发送确认消息“ok”，并且在该消息中（可选地再次）发送唯一信标装置标识符bID。在步骤25中，OBU10可以存储从无线电信标装置3接收的信标装置标识符bID，并且至少向无线电信标装置3发送在一个或多个状况消息16中和/或在其标识uID的公开中接收的相应的最后信标装置标识符bID。无线电信标装置3由此可以忽略或抑制状况消息16和/或标识发送25，其以此可以接收与其自身信标装置标识符bID相同的信标装置标识符bID，以避免双重处理同一个经过的OBU10。

当在跟踪处理20中检测位置使用期间，OBU10的位置P_i可以通过与如根据差分GPS（dGPS）领域获知的已知基准位置（或者至少与经受相同测量误差的第三方位置）相比较来改进。例如，无线电信标装置3可以具有专用卫星导航接收器（未示出），其在生成位置P_i的大约相同时间来测量无线电信标装置3的基准位置P_ref,i。已经获知了固定无线电信标装置3的先前已知位置，通过卫星导航确定的位置P_i接着可以与基准位置P_ref,i（其经受大约等同的测量误差）相关地放置，并由此可以补偿测量误差，参照图2中的路径29。针对邻近OBU10在相似时间确定的相应位置P_i可以按相同方式来使用，以修正通过所关注的OBU10生成的位置P_i的测量误差。

图4至6示出了作为跟踪处理20的一部分的、用于检测位置使用的特别适合的方法。图4至6的方法具体被用于检测边界7的跨越，其中，该边界7例如还可以是区域6的定界、点5的周边、或者道路段7周围的边缘。

图4示出了数字道路地图31的截面图，包括形成道路系统的多个道路段8。这些道路段8被矢量化，就是说在所有情况下根据其在现有技术中已知的道路地图31的全局坐标系x^g/y^g中的起始点33和结束点34而定义。

这些道路段8中的一个道路段与至少一个虚拟边界7相交。该边界7还可以位于一道路段8的起始点33或结束点34处，就是说，位于两个或更多个道路段8的连接地点处；在这种情况下，该边界可以被视为与这些道路段8中的一个道路段相关联。

边界7可以被定义为具有起始点T₁和结束点T₂的矢量化部分，基于其，可以直接确定其与横向道路段8的相交点T₀。另选的是，边界7还可以被直接定义为该相交点T₀。

车辆9的移动（其通过OBU10连续确定在全局坐标系x^g/y^g中的位置P_i（“定位”））由该位置序列P₁、P₂、…、P_i表示在道路地图31上。在图4所示的示例中，车辆9在上面示出的道路上行进，包括包含边界7的道路段8。经过边界7的车辆9通过评估位置P_i而被如下检测。

图5示出了两个示例性连贯位置P_i、P_i+1，它们刚好在边界7前后被确定。因为这种位置确定的不准确性（例如，GNSS不准确性），所以位置P_i、P_i+1通常不精确地位于道路段8上，而是处于相对于其的法线距离s_i或s_i+1。

针对该位置序列的每一个位置P_i（作为示例，其在这里是P_i和P_i+1）计算该位置与边界7和道路段8的相交点T₀之间的矢量v_i。相应矢量v_i随后（或者恰好在被计算之后）被投影到道路段8上，或者更精确地投影到道路段8的基准方向R₀上，由此获取投影d_i的序列。该基准方向R₀位于道路段8的取向中，并且优选地（尽管不必要地）具有长度一（单位矢量）。

在图5所示的实施例中，投影d_i通过寻找矢量v_i与基准方向R₀之间的相应矢量内积来形成，就是说，

$d_1=\stackrel{\&RightArrow;}{T_0{P}_1}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{R_0}=\stackrel{\&RightArrow;}{v_1}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{R_0}$

:

$d_i=\stackrel{\&RightArrow;}{T_0{P}_i}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{R_0}=\stackrel{\&RightArrow;}{v_i}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{R_0}$

$d_{i+1}=\stackrel{\&RightArrow;}{T_0{P}_{i+1}}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{R_0}=\stackrel{\&RightArrow;}{v_{i+1}}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{R_0}$

:

如果符号变化（方向变化）在这样发现的投影序列（内积）d_i中出现，则边界7已经被跨越并且检测到跨越。

可选的是，可以另外检查方向或符号变化前后的两个投影d_i、d_i+1的绝对值是否超出预定最小值min，就是说|d_i|>min而|d_i+1|>min。如果是这样，则接受（“证实”）先前检测的边界的跨越。这允许防止因定位准确度而造成的错误检测。

作为另一证实阶段，还可以评估道路段8的位置P_i的法线距离s_i。为此，检查方向或符号的先前检测变化前后的两个法线距离s_i、s_i+1是否小于预定最大值max₁、max₂、max₃，就是说，|s_i|<max₁而|s_i+1|<max₂，其中，最大值max₁和max₂也可以相同和/或|s_i-s_i+1|<max₃。这种检查允许排除错误检测，例如，当在没有边界7的附近平行道路段8上行进时。

图6示出了用于计算矢量v_i的投影d_i的另选实施例。这里，基于基准方向R₀，创建具有作为x轴x¹的基准方向R₀的局部坐标系x¹/y¹，并且将按全局坐标系x^g/y^g计算出的矢量v_i变换成局部坐标系x¹/y¹，更具体地说，通过应用旋转矩阵来变换，

$R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\&sigma;}& -\sin \mathrm{\&sigma;}\\ \sin \mathrm{\&sigma;}& \cos \mathrm{\&sigma;}\end{array}\right]$

其中，σ...…是x¹与x^g之间的角。

被变换成局部坐标系x¹/y¹的矢量v¹ _i由此结果为

$\stackrel{\&RightArrow;}{v_i^l}=R^{-1}{\stackrel{\&RightArrow;}{v}}_i=\left[\begin{array}{c}{x}_i^l\\ y_i^l\end{array}\right]$

$\stackrel{\&RightArrow;}{{v^l}_{i+1}}=R^{-1}{\stackrel{\&RightArrow;}{v}}_{i+1}=\left[\begin{array}{c}{x}_{i+1}^l\\ y_{i+1}^l\end{array}\right]$

所变换矢量v¹ _i、v¹ _i+1的x坐标x¹ _i和x¹ _i+1又对应于投影d_i和d_i+1。符号的变化（如在投影x¹ _i=d_i和x¹ _i+1=d_i+1之间出现的变化）再次指示边界的跨越。

按上述方式在此还检查投影x¹ _i、x¹ _i+1是否超出最小值min，就是说，是否|x¹ _i|>min而|x¹ _i+1|>min。

所变换的矢量v¹ _i、v¹ _i+1的y坐标y¹ _i和y¹ _i+1对应于法线距离s_i、s_i+1，并由此可以再次检查其是否忠实于最大限值max₁、max₂、max₃，就是说，是否|y¹ _i|<max₁而|y¹ _i+1|<max₂和/或|y¹ _i-y¹ _i+1|<max₃。

除了对位置P_i的所述评估以外，根据GNSS位置确定的位置确定的附加测量值（如取向、速度、伪范围等）可以被用于改进或证实对边界7的跨越的检测。

本发明不限于所示实施例，而是涵盖被所附权利要求书的范围覆盖的所有变型例和修改例。

Claims (28)

1.一种用于利用预定位置（5-8）来标识车辆（9）的方法，包括：

在车辆（9）上携带经由无线电重复地广播状况消息（16）的板载单元（10），每个状况消息指示板载单元（10）的当前位置（P_i）和在每一个或若干个状况消息（16）之后改变的无线电标识符（pID）；

在无线电信标装置（3）中接收至少一个状况消息（16）；

通过关于预定位置（5-8）基于所述至少一个状况消息（16）中指示的位置（P_i）评估所述至少一个状况消息（16）来检测车辆（9）的位置使用；

从无线电信标装置（3）向通过来自所述至少一个状况消息的无线电标识符（pID）寻址的该板载单元（10）发送标识请求（22）；

在板载单元（10）中接收标识请求（22）并对其进行合法性检查（24），并且如果该请求（22）合法，则向无线电信标装置（3）发送板载单元（10）的唯一标识（uID），该唯一标识在无线电标识符的若干个变化期间保持相同。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过无线电信标装置（3）接收至少两个状况消息（16），并且基于其中指示的无线电标识符（pID）将所述至少两个状况消息（16）彼此关联，并且

通过关于预定位置（5-8）基于相互关联的状况消息（16）中指示的位置（P_i）评估该相互关联的状况消息（16），来检测车辆（9）的位置使用。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该合法性检查（24）通过检查无线电信标装置（3）的加密发送方证书（23）来进行，该加密发送方证书（23）连同标识请求（22）一起通过无线电信标装置（3）发送。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，板载单元（10）的标识（uID）经由加密信道（26）发送至无线电信标装置（3）。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，通过无线电信标装置（3）接收的标识（uID）与时间戳（t）一起被记录在存储器（28）中，以记录所述位置使用。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，比较通过无线电信标装置（3）接收的标识（uID）与至少一个先前存储的合法标识（uID_ref），以授权所述位置使用。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，将通过无线电信标装置（3）接收的标识（uID）用于搜索与该标识（uID）相关联的通行费账户，并对其借款以向所述位置使用收取通行费。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的方法，其特征在于，

该无线电信标装置（3）在对所述位置使用进行记录、授权或收取通行费之后，向板载单元（10）发送（27'）对于该无线电信标装置唯一的信标装置标识符（bID），该板载单元存储该标识符并且至少与随后广播其状况消息（16）或发送其标识（uID）一起发送该标识符，并且

如果与状况消息（16）或标识（uID）一起接收的信标装置标识符（bID）和无线电信标装置（3）自身的信标装置标识符（bID）相同，则无线电信标装置（3）忽略从板载单元（10）接收的状况消息（16）或标识（uID）。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其特征在于，接收多于两个状况消息（16）并将其彼此关联，并且基于其中指示的位置（P_i）来计算板载单元（10）的轨迹，该轨迹与预定位置（5-8）比较以检测位置使用。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其特征在于，在每隔大约5至1000个状况消息（16），优选为20至100个状况消息（16）之后，改变无线电标识符（pID）。

11.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其特征在于，最早在预定时段期满之后改变无线电标识符（pID）。

12.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其特征在于，当板载单元（10）存在于同一个无线电信标装置（3）的无线电覆盖范围（4）中时，保持无线电标识符（pID）相同。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，其特征在于，每一个状况消息（16）还指示在检测所述位置使用期间还使用的板载单元（10）的当前移动矢量（M）。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其特征在于，板载单元（10）的位置（P_i）通过卫星导航（11）来确定，并且通过参照经由卫星导航确定的无线电信标装置（3）的基准位置（29）来改进。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，其特征在于，板载单元（10）的位置（P_i）通过卫星导航（11）来确定，并且通过参照经由卫星导航确定的邻近板载单元（10）的至少一个另一位置（P_i）来改进。

16.根据权利要求1至15中的任一项所述的方法，其特征在于，该无线电信标装置（3）的无线电覆盖范围（4）包含所述预定位置（5-8）。

17.根据权利要求1至16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述位置是地理点（5），并且所述位置使用是低于距该点最大距离（a_m）的下降。

18.根据权利要求1至16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述位置是至少一个道路段（8），而所述位置使用是在所述至少一个道路段（8）上的行进。

19.根据权利要求1至16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述位置是边界（7）而所述位置使用是该边界的跨越，其中，这些边界在数字道路地图（1）上用矢量化道路段（8）来表示，所述方法包括：

确定边界（7）与道路段（8）的相交点（T₀），和沿该道路段（8）的取向的基准方向（R₀）；

接连将多个矢量（v_i）投影到基准方向（R₀）上，以便获取一投影序列（d_i、d_i+1；x¹ _i、x¹ _i+1），每一个矢量皆在来自前述状况消息中的多个位置（P_i)中的一个位置与相交点（T₀）之间确定；以及

如果在该投影序列（d_i、d_i+1；x¹ _i、x¹ _i+1）中出现方向或符号变化，则检测边界的跨越。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述投影通过形成矢量（v_i）与基准方向（R₀）的矢量内积（d_i、d_i+1）来进行，并且根据该内积的符号变化来检测边界的跨越。

21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述投影通过将矢量（v¹ _i）变换成以基准方向（R₀）为x轴（x¹）的局部坐标系（x¹/y¹）来进行，并且根据其x坐标（x¹ _i、x¹ _i+1）的符号变化来检测边界的跨越。

22.根据权利要求19至21中的任一项所述的方法，其特征在于包括以下附加步骤：如果在方向或符号的变化前后的两个投影（d_i、d_i+1；x¹ _i、x¹ _i+1）的绝对值超出预定最小值（min），则证实边界的跨越。

23.根据权利要求19至21中的任一项所述的方法，其特征在于包括以下附加步骤：如果在相对于基准方向（R₀)的方向或符号的变化前后的两个位置（P_i、P_i+1）的法线距离（s_i、s_i+1；y¹ _i、y¹ _i+1）未超出预定最大值（max₁、max₂、max₃），则证实边界的跨越。

24.一种用于利用预定位置（5-8）来标识车辆（9）的无线电信标装置（3），该车辆携带经由无线电重复地广播状况消息（16）的板载单元（10），每个状况消息指示板载单元（10）的当前位置（P_i）和在每一个或若干个状况消息（16）之后改变的无线电标识符（pID），其特征在于，所述无线电信标装置（3）被配置成，借助于连接至其的处理器（17）和收发器（18），

接收至少一个状况消息（16），

通过关于预定位置（5-8）基于所述至少一个状况消息（16）中指示的位置（P_i）评估（20）所述至少一个状况消息（16）来检测位置使用；

向通过来自所述至少一个状况消息（16）的无线电标识符（pID）寻址的该板载单元（10）发送标识请求（22）；并接着，

接收板载单元（10）的在若干个无线电标识符变化期间保持相同的唯一标识（uID）。

25.根据权利要求24所述的无线电信标装置，其特征在于所述无线电信标装置被配置成，

接收至少两个状况消息（16），并且基于其中指示的无线电标识符（pID）将这些状况消息（16）彼此关联（19），并且

通过关于预定位置（5-8）基于相互关联的状况消息（16）中指示的位置（P_i）评估该相互关联的状况消息（16）来检测车辆（9）的位置使用。

26.根据权利要求24或25所述的无线电信标装置，其特征在于所述无线电信标装置包含加密发送方证书（23），并且被配置成将其连同标识请求（22）一起发送。

27.一种板载单元，包括：处理器（12），用于位置确定的卫星导航接收器（11），以及用于无线电通信的收发器（13），其中，该板载单元（10）被配置成借助于收发器（13），经由无线电重复地广播状况消息（16），每个状况消息包含通过卫星导航接收器（11）确定的位置（P_i）和在若干个状况变化（16）之后改变的板载单元（10）的无线电标识符（pID），其特征在于所述板载单元还被配置成，

从无线电信标装置（3）接收标识请求（22），该标识请求（22）被寻址到该单元的当前无线电标识符（pID），并且包含加密发送方证书（23）；

证实发送方证书（23）；并且如果其有效，则

向无线电信标装置（3）发送（25）板载单元（10）的唯一标识（uID），该标识在无线电标识符的若干个变化期间保持相同。

28.根据权利要求27所述的板载单元，其特征在于，其状况消息（16）是根据ITS-G5标准的CAM或根据WAVE标准的BSM。

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